水电站水轮机安装精度控制方法

摘要：本文主要对水电站中的水轮机安装精度控制进行分析。基于水电站水轮机基本情况及其安装精度控制难点，分析水轮机的安装施工要点，包括基础预设、转轮安装、主轴安装、导水机构安装、轴承安装等。并基于其实际安装情况，提出测量、施工、检测、设备和环境影响等安装精度控制要点。希望通过此次分析，可以为水电站水轮机的合理安装提供参考，以保障其安装精度。

关键词：水电站；水轮机；安装施工；精度控制

前言：在现代水电站运行过程中，水轮机发挥着不可或缺的作用。因此在水电站的建设施工过程中，水轮机的精准安装非常关键。但是由于受到各方面因素的不利影响，水轮机的安装精度较难控制。基于此，具体安装中，工程单位应根据水轮机基本组成及特点等，明确其施工要点，以合理的方式进行施工。同时应结合实际情况，采取合理的措施来控制其安装精度。如此方可确保水轮机的安装施工效果，为其后续应用提供良好保障，从而实现水电站的安全、稳定、可靠运行。

一、水电站水轮机及其安装精度控制难点

（一）水轮机基本介绍

水轮机是水电站中的关键机械设备，该设备主要负责水能到机械能的转换，为发电机提供驱动，属于一种流体机械设备。就目前水电站中的水轮机来看，其主要组成部分有引水部件、导水部件、工作部件以及泄水部件。通过各个部件之间的协同作用，可使水轮机保持高效、稳定运行，从而实现水能到机械能、再到电能的闭环式转化。

（二）水轮机安装精度控制难点

就目前的水电站建设情况来看，在水轮机安装过程中，其精度控制难点主要表现在以下几方面。第一，由于水轮机的主轴、转轮等部件较大，质量较重，需通过大型起重设备实施吊装，但是安装中的厂房空间有限，因此吊装时的操作难度较大，角度和位置偏差都较难控制。第二，由于水轮机的关键组成部件较多，各个部件之间都存在紧密的联动关系，任何一个部件的安装偏差都会使整个机组运行效果受到不良影响，因此其整体安装精度控制难度较大[1]。第三， 由于水电站大多都处在地下或山区，水轮机安装施工环境条件比较复杂，场地狭窄、振动、温湿度、粉尘等都可能对其安装精度造成不良影响，从而进一步增大安装精度控制难度。第四，由于水轮机的安装工序较多，各个工序之间存在紧密的衔接效果，任何一道工序出现安装精度偏差，后续的其他工序也将受到不良影响，整体安装精度较难控制。

二、水电站水轮机的安装施工要点

（一）基础预设

在水电站水轮机安装中，基础预设是一项首要内容。施工中需严格按工程设计要求，通过混凝土分层浇筑和振捣的方式预设基础，使其密度和抗压强度符合设计标准。通过靠尺对基础表面实施平整度测量，根据测量结果，对表面实施找平处理，使平整度偏差不超过允许范围。之后将主轴轴承座、转轮室预埋环等预埋件安装好，通过全站仪实施精准定位，将水平偏差和位置偏差等控制在设计范围内，完成定位后通过焊接法做好固定，并实施混凝土二次浇筑。浇筑时需实时监测预埋件情况，防止预埋件发生移位。完成基础预设并经检测确认合格后，才可正式开始水轮机安装。

（二）转轮安装

转轮是水轮机的关键部件，具体安装时，施工单位应采取以下几项技术措施。①对转轮止口直径和端面进行测量，使误差不超出设计允许范围；将转轮表面杂质清理干净，通过超声波法对叶片焊缝质量进行检测，不可将裂纹等质量缺陷的转轮投入使用。②采用厂房桥式起重机配合专用平衡吊具，对转轮实施起吊，起吊时应严格按要求控制起吊速度，防止转轮晃动。③缓缓地将转轮落到转轮室内，做好径向和轴向位置调整，经测量确认合格后才可安装固定。④通过扭矩扳手将转轮连接螺栓扭紧，使扭矩符合设计要求，完成紧固后需进一步实施复测，以免转轮移位[2]。

（三）主轴安装

在水轮机安装中，主轴也是一个重点施工部分，因此施工单位需通过以下措施进行安装。①安装前先通过激光准直仪对主轴实施直线度检查，并根据检查结果做好校直处理，使其直线度偏差符合设计标准。②将主轴和转轮部件的法兰面都清理干净，按设计厚度涂抹密封胶，然后用螺栓将主轴法兰连接到转轮法兰上，用螺栓做好连接处理，通过液压拉伸器做好紧固工作，使螺栓受力保持均匀。③通过激光对中仪，对主轴和发电机轴实施同轴度检测，根据检测结果，对轴承座高度做出适当调整，确保两轴的同轴度偏差不超出设计允许范围。④安装中还需要对主轴挠度展开实时监测，以免其在自重作用下发生变形。⑤完成所有调整工作并经复核确认合格后，再做好轴承座的固定处理，处理后进一步实施同轴度复测，使其与设计要求相符。

（四）导水机构安装

在水电站水轮机导水机构安装中，应先安装导叶，再安装接力器，最后安装控制环。为确保导水机构安装效果，施工单位可采取以下几项技术措施。①将导叶轴承以及轴径上的杂质清理干净，对导叶尺寸及其齿形线进行严格检查，使其误差不超过设计允许范围。③吊装导叶，使其达到导叶孔位置，对导叶和蜗壳内壁之间的空隙及其和转轮室之间的空隙做好调整，使其间隙保持均匀，并控制在设计允许范围内。④按设计图纸安装接力器，做好接力器缸体定位，使其活塞杆和控制环连接销保持同轴，同时应注意测试其动作是否灵活，根据测试结果实施针对性调整，避免接力器卡涩情况存在。⑤根据设计图纸做好控制环安装，安装时需做好控制环和导叶臂之间的连接间隙控制，使导叶启闭能够与控制环保持同步，且应使导叶在全关状态下保持严密接触，以免漏水。⑥完成安装后，施工单位需通过手动法和电动法对导水机构实施操作试验，根据试验情况适当调整，使其动作精度符合设计标准。

（五）轴承安装

对于水电站中的水轮机轴承，安装时应注意保持清洁，并做好间隙控制，以保障轴承应用效果，使水轮机能够正常运行[3]。具体安装中，施工单位可采取以下几项技术措施。①通过无水乙醇对轴瓦和轴承支座进行彻底清理，确保其表面上没有任何杂质。②对轴瓦上的合金层实施全面检查，确保其厚度符合设计标准，不可存在气孔、剥落质量缺陷，经检测确认合格后才可以安装。③安装时应做好轴瓦顶部和侧向间隙测量调整，使其符合设计标准。④安装轴承座时需做好水平度监测和找平处理，使其水平度偏差不超出允许范围。⑤完成安装后应将润滑油注入轴承，使油位达到油表刻度线，并对润滑系统做好循环测试，使其运行中的温升不超出设计标准。

三、水电站水轮机安装中的精度控制要点

（一）测量精度控制

在水电站水轮机安装中，测量精度控制效果将直接决定安装精度控制效果，因此在具体的精度控制中，施工单位首先需采取合理的措施控制测量精度。通常情况下，水轮机安装中的测量精度需从设备、方法以及复核这三个方面入手，通过以下措施进行控制。首先是测量设备合理选择与校准处理。对于安装中应用的所有测量设备，选择时都应确保其测量精度足够高，以满足实际应用需求。同时应严格按各设备生产厂家规定，结合实际应用情况等，定期对其实施校准处理，以保障测量设备精度。其次是测量方法的合理优化。对于大型部件，测量时应适当增加测量点，将多个测量点的测量结果均值用作最终测量参数，避免单点测量误差过大情况，实现测量精度的合理控制。同时应对安装现场温湿度以及粉尘等条件做到充分考虑，结合具体材料情况，做好测量参数修正处理，以免环境因素对测量精度造成过大影响[4]。最后是测量数据的严格复核。对于同一个部位的测量参数，应安排两名测量人员，分别通过不同仪器进行测量，对获取的测量参数进行对比，若偏差过大，则需要重新测量，以保障最终的测量精度。完成测量后，测量人员应将实时纪录的测量数据统一上传到管理端，以保障测量报告的可追溯性。

（二）施工精度控制

在水轮机设备安装中，施工精度的合理控制也非常重要。基于此，施工单位可通过以下几项措施来实施施工精度控制。首先是对各道工序之间的衔接逻辑做到全面明确，按照先大件后小件、先基础后部件、先固定后联动的逻辑顺序进行施工，待上一道工序完成并确认合格后，下一道工序才可以开展。第二是对安装操作流程做出合理规范，根据水轮机安装施工图纸和施工组织方案等，编制完整且详细的安装操作指导书，对每一个安装施工环节的具体操作步骤及其注意事项等做到全面明确，并通过详细的施工技术交底和专项培训等方式，确保安装技术应用效果，控制安装精度。第三是施工精度的实时监测，通过高精度位移传感器对主要部件安装位置进行实时监测，以便及时发现偏差过大情况，及时调整。

（三）检测精度控制

检测是水轮机安装中的重要控制环节，为确保安装精度，施工单位可按事前、事中和事后三个环节，对检测精度进行控制。事前检测时，应严格按设计标准做好所有部件的尺寸、材质及其性能等检测，确保合格后才可使用。事中检测时，应结合实际情况，对各个施工点实施精度检测，使其符合设计标准。事后检测时，应对每一个安装完成的部件严格进行精度检测，使其不超出设计允许范围。同时应根据实际情况，选择合理的检测方法，比如在外观检测时应采取目测和放大镜检测法，对外观精度进行检测；在焊缝检测时，应采取射线或超声波等无损检测技术进行检测，以保障检测精度[5]。另外也需要做好检测数据的处理和反馈，结合实际情况，将当前先进的统计学方法或智能算法等合理引入，对检测数据做到精准处理，并及时将其反馈给管理方，以便及时发现精度偏差，及时做出调整。

（四）设备精度控制

为确保水轮机安装精度，具体安装时，设备自身的精度控制也非常关键。基于此，施工单位应严格按工程设计标准，做好水轮机设备精度控制。首先是做好进场精度检验，检验时应严格按工程设计标准，对设备的尺寸、外观和性能等进行复核，确保其与设计要求相一致。其次是做好设备运输和储存保护，对于水轮机设备中的大型部件，施工单位应通过专用运输车运送到现场，运输中做好固定处理，以免设备变形或损坏。同时应严格按设备厂家规定的保存要求，对运输到现场的设备实施妥善保存，以免温湿度、粉尘等影响下，设备发生变形。最后是做好设备组装精度控制，对于水轮机中的所有设备，都应严格按装配图纸进行组装，同时应做好各部分连接、密封等质量控制。如此方可有效确保水轮机设备的安装精度，为其后续应用和运维等工作提供足够便利。

（五）环境影响控制

考虑到安装施工现场环境条件对水轮机安装精度具有较大影响，因此在实际安装施工中，施工单位应注意合理控制环境影响，以实现水轮机安装精度的有效控制。首先是做好温度控制。在水轮机安装中，施工单位一定要做好环境温度监测，根据监测结果，对安装环境温度做出合理调节。比如夏季里通过通风空调合理降低环境温度，冬天里通过电暖器做好环境保温处理等。使水轮机安装施工中的环境温度不超出设备生产厂家提供的温度控制范围，以免水轮机在温度影响下出现较大的安装精度偏差。其次是做好湿度和粉尘控制。将高精度湿度传感器设置在安装施工区域内，实时监测湿度变化情况，当发现湿度超出允许范围时，可将除湿机开启，使安装施工环境湿度符合工程设计标准[6]。同时应结合现场实际情况，通过吸尘器清理或洒水降尘的方式，将施工现场的粉尘及时去除，以免其附着到水轮机关键部件上，对其安装精度产生不良影响。最后是做好风力和振动控制。在露天安装条件下，施工中应做好风力控制，避免在大风条件下施工，以免对精度和安全造成不利影响。在地下安装条件下，施工中应做好相邻区域内的施工振动控制，尤其在主轴安装中，更应与相邻区域做好施工协调，以免振动对安装精度产生不利影响。

结束语：

综上所述，水轮机是目前水电工程中的关键机械设备，其运行效果将直接影响水电站整体运行效果及其发电质量。而就水轮机自身的运行而言，安装精度将会对其运行效果产生直接影响。为避免因安装精度不佳导致的水轮机运行问题，确保其运行效果，施工中，科学、合理且严格的安装精度控制非常重要。基于此，施工单位应将水轮机基本结构及其安装要点作为依据，结合施工现场实际情况，采取合理的措施控制其安装精度，包括测量精度控制、施工精度控制、检测精度控制、设备精度控制以及环境影响控制等。如此方可使水轮机设备的安装精度得到良好控制，以保障其整体安装质量和运行效果，为水电站的安全、稳定、高效、经济运行创造有利条件。

参考文献：

[1] 江寅钊. 混流式水轮机转轮更换安装施工技术[J]. 奥秘，2025（1）：28-30.

[2] 高翼. 水轮机转轮安装工艺优化[J]. 现代制造技术与装备，2024（10）：119-121.

[3] 王超凡，王志伟，李前. 巴拉水电站水轮机导叶端面间隙过小原因分析与处理[J]. 水利水电施工，2024（4）：110-114.

[4] 陈玉. 混流式水轮机大波动过渡过程水电站流道压力分布计算研究[D]. 湖北：三峡大学，2020.

[5] 苗维阳，陈国仕. 立式水轮机组尾水肘管斜向布置的安装控制工艺[J]. 小水电，2017（1）：28-31.

[6] BINAMA MAXIME. 水泵水轮机在非设计工况下流动不稳定特性的研究[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2019.