Тема 8. Монтаж гідросилового обладнання.

Характеристика робіт по монтажу гідросилового обладнання. Монтаж гідротурбін, спіральних камер, робочих механізмів гідротурбін. Монтаж гідрогенератора. Техніка безпеки при виконанні монтажних робіт.

 

У комплекс робіт по монтажу гідросилового обладнання входять: монтаж заставних частин і робочих механізмів гідротурбіни і гідрогенератора.

До заставних частин гідротурбіни відносять: облицювання всмоктувальної труби, спіральної камери, шахти турбіни і сервомоторів, камери робочого колеса; фундаментне кільце; статор турбіни; опорні колони; нижнє кільце направляючого апарату, а для деяких конструкцій гідротурбіни також і верхнє кільце. До робочих механізмів гідротурбіни відносять: направляючий апарат, робочі колеса з валом, кришку гідротурбіни, направляючі підшипники і інші дрібніші вузли і деталі. До заставних частин гідрогенератора відносять: фундаментні сталеві плити і опори під них, які є елементами гідрогенератора, що зв'язують основні його вузли з бетонною основою. До робочих механізмів — статор генератора з обмотками; ротор з валом, остовом і ободом; підп'ятник; направляючі підшипники; хрестовину, систему збудження і регулювання і інші дрібніші вузли і деталі.

Монтаж гідротурбіни. Монтаж гідротурбіни починається з установки заставних частин. Тому перед початком монтажних робіт необхідно визначити готовність будівельної частини під монтаж, отримати виконавчу документацію, що відповідає, прийняти геодезичні знаки і розбивочні осі, перевірити наявність необхідного монтажного устаткування і прилаштувань, стан монтажного майданчика. Монтаж заставних частин гідротурбіни, там, де це можливо здійснюють бесштрабным методом. Монтаж робочих механізмів починають, як правило, після омонолічування заставних частин і придбання бетоном спрягаючих блоків необхідної міцності.

Монтаж облицювання конуса всмоктувальної труби 1 (рис. 8.1) великих агрегатів із-за складності транспортування її залізницею, як правило, здійснюють на місці установки шляхом зварювання окремих обичайок або царг в єдину конструкцію. Іноді при порівняно невеликих розмірах і наявності необхідних вантажопідйомних засобів зварювання елементів облицювання роблять на монтажному майданчику, що забезпечує незалежність виконання робіт по армуванню і установці опалубки блоків, що сполучають, і монтажу облицювання. Остання в цьому випадку подається па місце установки у вигляді цілого блоку.

Крім того, частина робіт по складанню облицювання робиться в зручніших умовах. Після установки елементів облицювання 1 вивіряють її геометричні розміри, зварюють і бетонують блоки, що сполучають, 17.

Монтаж облицювання камери робочого колеса 13 доцільно робити бесштрабним методом. Проте цей спосіб застосовний далеко не в усіх випадках, оскільки конструкція камери робочого колеса(лита або зварна) із-за малої жорсткості в процесі перевезення і монтажу втрачає свою первинну циліндричну форму, відновлювати яку доводиться при монтажі за допомогою розтяжок і розпірок, встановлюваних із зовнішньою і внутрішньою сторін камери.

Рис. 8.1. Схема монтажу закладних частин гідротурбіни

 

Виправляють дефекти форми з внутрішньої сторони за допомогою спеціального пристосування, що представляє масивну хрестоподібну конструкцію, яку встановлюють усередині камери. До цієї конструкції кріплять розпірки і розтяжки. Тому бесштрабним методом рекомендується монтувати невеликі камери (діаметром до 3,6 м), геометричну форму яких можна відновити розтяжками і розпірками з внутрішнього боку.

Камери великих діаметрів рекомендується монтувати в штрабах 16. Для цього при бетонуванні основних блоків для кріплення монтажних пристосувань встановлюють спеціальні заставні частини — скоби 14 для розтяжок 23 і металеві плити 15 під розпорки і домкрати 5.

Спроби монтувати бесштрабним способом камери великих діаметрів позитивних результатів не дали. Досвід бесштрабного монтажу камери робочого колеса діаметром 9 м на будівництві Горького ГЭС виявився невдалим. Виготовлений для монтажу камери металевий каркас масою 80 т деформувався після його установки і центрування усередині камери, в результаті порушилася співісна камери і агрегату: вісь камери відхилилася на 3 мм, а верхній фланець камери став негоризонтальним. Деформація зварного каркаса сталася внаслідок перерозподілу в його елементах внутрішньої напруги, що виникла при зварюванні.

Камери робочого колеса рекомендується монтувати разом з нижнім кільцем направляючого апарату 7. При цьому кільце апарату служить базою при вивірянні усього вузла по висоті і відносно осей гідроагрегату. Нижнє кільце направляючого апарату є як би початком камери робочого колеса. Кільце представляють собою відносно жорстку кільцеву чавунну литу або зварну конструкцію, що складається з 4-6 сегментів, а в малих агрегатах з цілого кільця. На верхньому фланці кільця розточені отвори 11, в які запресовані підшипники нижніх цапф 12 лопаток 9 направляючого апарату. При монтажі елементів камери робочого колеса у верхній частині під нижнім кільцем направляючого апарату потрібне залишати спеціальні отвори, через які можна без утруднень укладати і добре ущільнювати штрабний бетон.

Монтаж облицювання камери робочого колеса починають з установки елементів нижнього пояса 4 на опорні балки 3, закладені у бетон по периметру камери дещо вище за фланець конуса відсмоктуючої труби в місця установки пояса, що сполучає, 2. Монтаж наступних елементів здійснюють після вивіряння і закріплення облицювання нижнього пояса.

Для монтажу облицювання усередині камери влаштовують робочий настил 18, в центрі якого по осі камери встановлюють спеціальну колону 19, до якої кріпиться поворотна стріла 21 з індикатором 22 або поворотний шаблон 20. Установку елементів облицювання в проектне положення здійснюють за допомогою розпірних домкратів 5 і розтяжок 23.

Монтаж статора гідротурбіни. Схема монтажу статора гідротурбіни залежить від його конструкції. Якщо статор виконаний з невідокремленими колонами, т. е. представляє собою нероз'ємну конструкцію, то монтаж зводиться до установки цієї конструкції на фундаментне кільце. Якщо ж статор складається з декількох сегментів, то установку розпочинають з одного з них і після його центрування відносно горизонтальних і вертикальних осей розкріплюють монтажними розтяжками. Далі таким чином встановлюють подальші сегменти, скріплюючи болтами стики монтованого сегменту із вже встановленим. Після установки останнього сегмента статора роблять його вивіряння і затягування болтів.

Монтаж статора з відокремленими колонами розпочинають з установки опорних колон 8 на фундаментну плиту 6, потім після вивіряння основа колони підтягують болтами до фундаментних опор і зв'язують одне з іншим зварними поясами по верху і по середині.

Верхнє кільце статора 10 встановлюють на колони після заливки штраб фундаментних блоків бетоном, підливки і остаточного затягування болтів. Щоб полегшить установку сегментів верхнього кільця статора, на нижнє кільце направляючого апарату 7 установлюють монтажні колони, регульовані по висоті. Після установки і вивіряння верхнього кільця допоміжні колони прибирають, а сегменти верхнього кільця згвинчують.

Якщо верхнє кільце статора 10 поєднано з верхнім кільцем направляючого апарату і до моменту його установки змонтовано нижнє кільце направляючого апарату, то центрування верхнього кільця виробляють по отворах під лопатки на нижньому кільці направляючого апарату. Це роблять за допомогою схилів, що опускаються з центру отворів 11 у верхньому кільці. Іноді заздалегідь встановлюють 6-8 лопаток направляючого апарату і центрують до положення, при якому лопатки відносно легко повертаються.

Монтаж спіральних камер. Спіральні камери на низьконапірних гідроелектростанціях з турбінами поворітно-лопатевого типу, як правило, мають прямокутну форму з облицюванням металевим листом. Радіально-осьові гідротурбіни, що мають порівняно високі натиски, зазвичай виконують металевими литими, а частіше зварними спіральними камерами. Литу спіральну камеру у бетон не закладають, і підливають останній тільки під її нижню частину; зварювальну камеру залежно від конструкції закладають у бетон повністю або частково, при цьому роблять її з окремих ланок, які на заводі-виробнику проходять контрольне складання. Розміри ланок, що відправляються, визначаються вимогами до габаритів конструкцій, що транспортуються по залізниці.

Рис. 8.2. Схема монтажу зварної спіральної камер

 

Монтаж зварної спіральної камери (рис. 8.2) зазвичай здійснюють в два етапи: на першому – виконують складання сегментів (№ 1 -17) камери 5 за допомогою прихваткових зварювань в одну конструкцію, на другому — після вивіряння форми спіралі 2 і спряження її із статором гідротурбіни 1 роблять зварювання сегментів один з іншим і з статором гідротурбіни 7. Регулюють висотне положення кожної секції і спіральної камери за допомогою домкратів 4, а форму труби спіралі виправляють розтяжками 3.

Монтаж облицювання камери робочого колеса починають з установки елементів нижнього пояса 4 на опорні балки 3, закладені у бетон по периметру камери декілька вище за фланець конуса відсмоктуючої труби в місця установки пояса, що сполучає, 2. Монтаж наступних елементів здійснюють після вивіряння і закріплення облицювання нижнього пояса.

Для монтажу облицювання усередині камери влаштовують робочий настил 18, в центрі якого по осі камери встановлюють спеціальну колону 19, до якої кріпиться поворотна стріла 21 з індикатором 22 або поворотний шаблон 20. Установку елементів облицювання в проектне положення здійснюють за допомогою розпірних домкратів 5 і розтяжок 23.

Литі спіральні камери, що є порівняно жорсткою конструкцією, що складається з двох або чотирьох частин, на місці монтажу за допомогою домкратів стикують із статором генератора і сполучають між собою.

Монтують облицювання шахти гідротурбіни і сервомотори, як правило, безштрабним способом, при цьому вона збирається на майданчику і в готовому вигляді подається до місця монтажу. Встановлене облицювання є опалубкою при бетонуванні блоку шахти гідротурбіни.

Монтаж робочих механізмів гідротурбіни. Черговість операцій монтажу направляючого апарату залежить від відповідності діаметра робочого колеса і внутрішнього діаметру (внутрішнього розточування) верхнього кільця направляючого апарату. Якщо останній більше діаметру робочого колеса, монтаж направляючого апарату, установка лопаток і верхніх склянок з втулками і ущільненнями, надягання важелів на верхні цапфи лопаток і закладку гуми ущільнювача в канавки на склянках роблять до опускання робочого колеса в кратер агрегату. Після установки робочого колеса в кратер і закріплення кришки гідротурбіни сполучають важелі сірки, що направляють лопаток з регулюючим кільцем, і в останню чергу — з тягою сервомоторів.

Якщо діаметр робочого колеса більше діаметру внутрішнього розточування верхнього колеса направляючого апарату, то колесо потрібно встановити в кратер до посадки на місце верхнього кільця направляючого апарату. В цьому випадку складання останнього роблять вже після опускання робочого колеса. До опускання робочого колеса можна лише посадити лопатки нижніми цапфами у втулки на нижньому кільці направляючого апарату.

Складання робочих коліс радіально-осьових турбін, які надходять на будівельний майданчик у вигляді цілісно-литих або суцільнозварних конструкцій, зводиться до установки обтічників: іноді необхідно робити роботи з насадки і кріпленню кілець ущільнювачів. Роз'ємні робочі колеса, що складаються з двох-чотирьох частин, пройшли на заводі контрольне складання, на монтажному майданчику з'єднуються і надійно скріплюються в одне ціле.

Технологічний процес складання робочих коліс поворотно-лопатєвих гідротурбін ділиться на чотири етапи: складання механізмів повороту лопатей, розташованих усередині корпусу(втулки) робочого колеса; складання ущільнень лопатей; установка і кріплення лопатей; установка деталей — обтічника, кришки і т. п.

Робоче колесо в кратер опускають або разом з валом, або по частинах: окремо робоче колесо і окремо вал. Вибір того або іншого способу залежить від маси і розмірів робочого колеса, а також від вантажопідйомності крану. У разі роздільної установки спочатку опускають робоче колесо, а потім вал, який приєднують до робочого колеса на місці монтажу.

Рис. 8.3. Установка робочого колеса ПЛ турбіни в камеру

 

Робоче колесо радіально-осьової турбіни встановлюють таким чином: робоче колесо строплять за спеціальні проушини, що прикріплюються до фланця валу, а при перенесенні валу — за проушины, прикріплені до колеса, і мостовим краном переносять в кратер, де його нижнім ободом ставлять на спеціальні підкладки, укладені на фундаментне кільце. Правильність положення робочого колеса відносно статора фіксується мірними прокладеннями, що закладаються в круговий проміжок між ободом колеса і статором.

Робоче колесо поворотно-лопатевої турбіни встановлюють за допомогою спеціальних пристосувань для перенесення робочого колеса, які поставляє завод-виробник гідротурбіни. Робоче колесо, застроплене через це пристосування до крану машинного залу, переноситься на спеціальні підмости для приєднання до нього конуса обтічника, який має бути вже встановлений. Останній за допомогою шпильок підтягується до колеса і закріплюється.

Колесо 4 (рис. 8.3), опущене в камеру робочого колеса 1, але ще підвішене на крані за спеціальне пристосування 3, заздалегідь перевіряють, в результаті чого встановлюють необхідні проміжки між лопатями 7 і камерою 1. Далі колесо підвішують за лопаті 7 на підвіски 5 до консолей 2, закріпленим на нижньому кільці направляючого апарату 8, центрують відносно камери за допомогою мірних клинів 6. Після цього пристосування для перенесення колеса знімають разом з кришкою сервомотора, яку на монтажному майданчику зварюють з валом, після чого останній з кришкою сервомотора переносять до робочого колеса і сполучають в одне ціле.

Кришку гідротурбіни зазвичай встановлюють на місці повністю зібраною на монтажному майданчику до моменту точного центрування валу турбіни. Вал гідротурбіни вимагає високої точності центрування, при якому відносне відхилення його від осі вертикалі не повинно перевищувати 0,02 мм на метр довжини валу. Остаточно відцентрований вал служить початковою базою для подальшого монтажу вузлів усього агрегату. Гідротурбіни, що направляють підшипники, монтують, як правило, після спаровування турбінного валу з валом генератора.

Монтаж гідрогенератора. Монтаж заставних частин гідрогенератора — фундаментних плит під статор і під нижню і верхню хрестовини — краще всього здійснювати разом із складанням вузлів, які на ці плити спираються. При такому способі монтажу основна задача полягає в точній установці опорних частин під плити. Для установки фундаментних болтів плит у бетоні основи залишають штраби.

Фундаментні плити встановлюють по колу відповідно до нанесеного на них маркування на заданій проектній відстані від центру агрегату. Після цього встановлюють фундаментні болти і заливають бетоном. Після установки заставних частин починають монтаж статора гідрогенератора, що є корпусом циліндричної форми, в якому розміщений сердечник. Корпус статора залежно від габаритів може бути виконаний як одне ціле або складатися з двох, чотирьох або навіть шести частин.

Монтаж статора полягає в наступному. Якщо статор гідрогенератора складається з окремих сегментів із запресованою в них активною сталлю і укладеною на заводі в пазах обмоткою, елементи статора подають на складальний майданчик в заводській упаковці. Зібраний на складальному майданчику статор переносять мостовим краном до місця установки за допомогою спеціальної траверси. При складанні статора безпосередньо на місці установки його сегменти подають краном безпосередньо на свої фундаменти. Встановлені на фундамент елементи або статор в зібраному виді після вивіряння правильності установки надійно закріплюють через анкерні плити фундаментними болтами. Після складання статора робиться укладання в його пази статора обмотки, пайка з'єднань голівок стержнів, їх ізоляція, сушка і випробування. У тих випадках, коли статор доставляється із заводу в зібраному виді, монтаж його полягає в установці і закріпленні на встановленому місці.

Монтаж ротора генератора, що включає вал, остов з ободом і полюсів, що розташовуються по периферії обода, складається з наступних операцій: насадка втулки ротора на вал, складання остову ротора, установка спиць остову, навішування полюсів і з'єднання полюсної обмотки.

При монтажі гідрогенераторів підвісного типу ротор опускають в статор разом з валом так, щоб він своїм ободом спирався на колодки гальмівних домкратів. В цьому випадку складання ротора, розташованого на верхній хрестовині підп'ятника, а також установку самої хрестовини і втулки підп'ятника роблять після опускання ротора в розточування статора.

При монтажі гідрогенераторів зонтичного типу спочатку встановлюють вал з надітою на нього втулкою, а потім остов ротора, зібраний разом з ободом і полюсами. Вал через втулку і диск підп'ятника спирається на розташовані на нижній хрестовині або кришці гідротурбіни сегменти підп'ятника, а остов з ободом і полюсами — через диски кріплення спиць безпосередньо на втулку підп'ятника.

Установку ротора в статор разом з валом або без нього роблять таким чином: ротор великого генератора до монтованого агрегату переносять двома кранами за допомогою спеціальної траверси, потім ротор опускають в розточування статора. Щоб уникнути пошкодження лобових частин обмоток ротор в розточування статора опускають за допомогою направляючих фанерних пластин.

Після установки ротора в статор, вивіряння правильності його установки вал гідрогенератора сполучають з валом гідротурбіни. З'єднання здійснюють з допомогою болтів за допомогою сполучних фланців. Після спаровування валу генератора з валом гідротурбіни роблять їх центрування. Після цього виконують остаточне складання підп'ятника і підшипників гідротурбіни і гідрогенератора, магнітної системи, маслопрйомника, системи трубопроводів.

Монтаж гідроагрегатів ГЕС здійснюється за проектом виробництва монтажних робіт гідросилового обладнання, який обов'язково ув'язується з проектом виробництва будівельних робіт по гідроелектростанції. При розробці проекту виробництва робіт по ГЕС складається зведений графік поєднаних будівельних і монтажних робіт. На базі цього графіку монтажна організація складає графік монтажу гідроагрегатів, який охоплює цикли монтажу усіх вузлів гідроагрегату. На мал. 8.4 наводиться графік монтажу гідроагрегатів ГЕС з великими поворотно-лоптєвими гідротурбінами діаметром 9 м і гідрогенераторів зонтичного типу з роторами діаметром 14 м.