CN102430923A - 水轮机转轮空中翻身方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水轮机转轮空中翻身方法，翻身时：对于奇数叶片安装面的转轮，将一对带斜面法兰的轴头把合在转轮体的一对叶片安装面上；对于偶数叶片安装面的转轮，将一对带偏心法兰的轴头把合在转轮体的一对叶片安装面上。两轴头的中心线在同一直线上，作为转轮翻身的偏心回转轴。将主钩吊绳挂在偏心回转轴上，将另两个吊钩吊绳分别挂在转轮上、下端的辅助吊耳上。启动主钩和上端吊耳吊钩，将转轮从其底座上竖直吊起，释放上端吊耳吊钩，使转轮自动倾斜，直至转轮平卧，启动下端吊耳吊钩，使转轮继续翻转，完成180°翻身。本发明构思新颖，结构合理，使用方便，安全可靠，其设计技术水平处于国际先进水平，解决了电站转轮翻身的难题。

Description

水轮机转轮空中翻身方法

技术领域

本发明涉及水电站机电技术，具体是一种在电站现场安装时，对轴流转桨式水轮发电机组的转轮进行空中翻身的方法。

背景技术

大中型的轴流转桨式水电站水轮机转轮，如果采用接力器缸不动而活塞动的结构形式，因为其活塞通常安装在转轮体上方、且带有操作架，为了安装连杆、转臂、操作架等零件，需要在转轮安装前，对其进行倒装装配，装配完成后，再将其翻转180°，装配其余零件。当此类型的转轮在电站现场安装时，是先倒装装配部分零件后，再翻转180°进入安装位置。此后，保持转轮的安装位置，继续安装叶片、接力器缸盖、泄水锥等，最后再做动作试验、漏油试验、吊入机坑，完成水电站水轮机转轮的安装。

附图1～2是采用现有技术对转轮翻身的方法示意图。如图所示，转轮3顶部和底部分别设置有两组吊耳，分别为：2个对称设置的顶部吊耳2，和2个对称设置的底部吊耳4，且顶部吊耳2之间的连线与底部吊耳4之间的连线垂直。2个顶部吊耳2和2个底部吊耳4分别通过吊索1对应连接两个吊钩，这两个吊钩只能设置在一台吊车上，并且这两个吊钩都能独立承载转轮3的整体翻身重量。现有技术就是先用一个吊钩承受重量，另一个吊钩起扶正翻转作用，当转轮3翻转到一定位置时，两个吊钩的作用互换。具体骤如图1所示：a. 转轮3处于倒装状态，顶部吊耳2上的吊索1收紧、底部吊耳4上的吊索1放松，此时顶部吊耳2连接的吊钩受力、将转轮3整体倒吊离支座5；b. 保持顶部吊耳2上吊索1的收紧状态，同时持续收紧底部吊耳4上的吊索1，使得底部吊耳4上的吊索1收紧逐渐受力，慢慢地使得转轮3翻转到水平位置，使得转轮3两端的吊索1受力均衡；c. 保持底部吊耳4上吊索1的收紧状态、同时持续放松顶部吊耳2上的吊索1，慢慢地使得转轮3继续往同一方向翻转，直到翻转180°时，顶部吊耳2上的吊索1完全放松，只有底部吊耳4上的吊索1受力时，再将转轮3吊装到安装位置。

如果采用现有技术，会存在以下问题：

1、如果采用这种方法将转轮3倒吊起后，顶部吊耳2与转轮中心位置在同一条线上，转轮3并不会主动发生偏移，此时，需要对吊索1进行强行拉拽，使转轮3的中心位置发生偏移。这样施加局部应力存在一定风险，对底部吊耳4的强度要求非常高，在水平位置拉拽时底部吊耳4甚至要承受转轮3一半的重量，此时如果底部吊耳4被拉拽脱落，使得重达数百吨的转轮3在空中落下，会造成难以预料的后果和损失。

2、如果采用这种方法，转轮3在翻转过程中，吊索1会与转轮3接触并摩擦，俗称啃边，这样有相当大的安全隐患，如果吊索1由于摩擦断裂，后果则不堪设想。

3、另外上述空中翻身的方法还收到起重设备的限制，有的电站的桥式起重机是单组钩的起重设备，此种方法就无法在此应用，无法完成对转轮3的翻身吊装。

例如，位于四川省乐山市的沙湾水电站，装设的轴流转桨式水轮发电机组的单机容量为120 MW，其转轮3的总重量重达275t（翻身重量重达190t以上），其水轮机转轮3就是接力器缸不动而活塞动的结构。但是该电站的桥式起重机是单桥机单主吊钩的吊车，其主钩的最大载荷为300t，两个副钩分别为50t和10t，这两个副钩都不能承受转轮3在翻身过程中的重量与载荷。针对这种情况，我们无法完成对转轮3的翻身吊装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全有效的水轮机转轮的空中翻身方法。

本发明所采用的技术方案是：

水轮机转轮空中翻身方法，该转轮的转轮体有多个叶片安装面，数量为大于3的奇数或大于4的偶数，其横截面轮廓是正多边形，每一安装面上有用于固定叶片的螺栓连接孔，用水电站配置的桥式起重机对其进行空中翻身，该桥式起重机有3个吊钩，其中至少有一个主钩，其余是副钩，所述翻身步骤是：

1）、准备步骤

对于奇数叶片安装面的转轮，制作一对带斜面法兰的轴头，法兰的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮体的一对叶片安装面上，使两轴头的中心线在同一直线上，该中心线与转轮重心垂线垂直，但不在转轮重心垂线上，作为转轮翻身的偏心回转轴；

对于偶数叶片安装面的转轮，制作一对带偏心法兰的轴头，法兰的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮体的一对叶片安装面上，使两轴头的中心线在同一直线上，该中心线与转轮重心垂线垂直，但不在转轮重心垂线上，作为转轮翻身的偏心回转轴；

在转轮的上、下端分别设置有辅助吊耳；

将主钩吊绳挂在偏心回转轴上，将另两个吊钩吊绳分别挂在转轮上、下端的辅助吊耳上；

2）、翻身步骤

同时启动主钩和上端吊耳吊钩，将转轮从其底座上竖直吊起，升至空中停留；

缓慢释放上端吊耳吊钩，使转轮自动倾斜，直至转轮处于平卧位置；

启动下端吊耳吊钩，同步释放上端吊耳吊钩，将转轮下端缓慢升起，直至转轮处于竖直位置，完成180度翻身；

3）、同时释放主钩和下端吊耳吊钩，将转轮放回底座上。

本发明所产生的有益效果是：

本发明所提供的水轮机转轮的空中翻身方法，构思新颖，结构合理，使用方便，安全可靠，其设计技术水平处于国际先进水平，解决了电站转轮翻身的难题。本发明采取单主钩承重、自动翻身，副钩辅助保持平衡的方式，完全可以满足转轮翻身的要求。同时，能够在不同场合、不同条件下使用，适用面大大扩大，不仅适用于采用单桥机单吊钩转轮翻身的轴流转桨式电站，同时也适用于所有需要进行转轮翻身的轴流转桨式电站。由于偏心回转的设计和辅助吊耳的作用，转轮在吊起后会自动产生翻转，不需要外界强加应力；另外，对称的主吊耳设计和辅助吊耳的设计，转轮翻身过程中不会出现憋劲现象和吊索啃边、滑移而产生的安全隐患，大大增强了安全性、稳定性和可靠性。

附图说明

图1是现有技术转轮翻转的步骤示意图；

图2是图1的A向视图；

图3是本发明转轮初始位置的结构示意图；

图4是图3的B向视图；

图5是图4的C向视图；

图6是本发明的另一种结构形式（偶数叶片）；

图7是本发明转轮翻转后的结构示意图；

图8是本发明转轮翻转的步骤示意图。

图中标号表示：1-吊索、2-底部吊耳、3-转轮、4-顶部吊耳、5-底座、6-主钩、7-辅助吊耳、8-螺钉、9-斜面法兰、10-轴头、11-偏心法兰。

具体实施方式

如图3～图7所示，本发明提供了一种水轮机转轮3在水电站中的空中翻身方法，该转轮3有多个叶片安装面，数量为大于3的奇数或大于4的偶数，其横截面轮廓是正多边形，每一个安装面上设置有叶片安装孔，用于固定连接叶片。用水电站配置的桥式起重机对其进行空中翻身，该桥式起重机有3个吊钩，其中至少有一个主钩6，其余是副钩，并且主钩6能够承受整个转轮3的重量载荷，副钩只是起到辅助翻身的作用。

实施例一

对于奇数叶片安装面的转轮3，即转轮3的转轮体外形为五边形、七边形等奇数多边形时，翻身装置的具体结构和翻身步骤如下所述，本具体实施方式以正五边形的转轮3为例，具体说明：

1）、准备步骤

如图4、图5所示，将一对轴头10把合在转轮3的一对叶片安装面上，形成转轮3的一对主吊耳，再使用吊索1、将其连接至主钩6。

但是，如果按常规的设计，将两个轴头10把合在叶片轴法兰上，其轴线不在一条直线上，而是成144°或216°的夹角。这样，虽然能把转轮3吊起来，但是吊索1要打滑，无法满足翻身的要求。这样，虽然能把转轮3吊起来，但是吊索1要打滑，无法满足翻身的要求。

因此，本具体实施方式采用了新颖的斜面法兰9的设计方案，制作一对带斜面法兰9的轴头10，斜面法兰9的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮3的一对叶片安装面上，两个斜面法兰9之间间隔一个叶片安装孔，轴头10水平对称设置在转轮3周面上、低于转轮3的重心一定距离。该偏心距由转轮3翻身时需要提供的最大偏心势能和主钩6的最大载荷协同计算而得，即该偏心距不仅要满足转轮3的翻身要求，同时要满足主钩6和副钩的载荷要求。同时，将斜面法兰9的斜面对应转轮3的斜面安装，即把把合法兰平面与轴头10的轴向之间设计成72°的夹角。这样，在转轮3的翻转过程中，两个轴头10的中心线始终在一条直线上，且该中心线与转轮3重心垂线垂直，但不在转轮3重心垂线上，即两个轴头10作为转轮3翻身的偏心回转轴。这样，使得转轮3回转时，不会出现憋劲现象和因吊索1滑移而产生的安全隐患。

在转轮3的上、下端分别设置有辅助吊耳7，本具体实施方式中，该两个辅助吊耳7分别设置在转轮3的顶部和底部边缘位置。顶部的辅助吊耳7是一个，设置在转轮3的顶部边缘的一侧，底部的辅助吊耳7是两个，分别设置在转轮3的底部边缘的对称两侧。两个底部辅助吊耳7的连线平行于偏心回转轴，即轴头10的中心线。

如图3所示的初始位置，将两个轴头10与主钩6通过吊索1连接、将转轮3顶部的辅助吊耳7与上端吊耳吊钩通过吊索1连接，将转轮3底部的辅助吊耳7与下端吊耳吊钩通过吊索1连接。在转轮3的翻身过程中，为减小轴头10与吊索1之间的摩擦力，在轴头10外侧套上一段钢管，翻身时钢管可以在轴头10表面转动。转轮3在翻身过程中，一直绕着两个轴头10翻转，从倒装位置翻转180°到达正装的工作位置。

在转轮3翻身工具中，轴头10的设计是关键，需要根据吊车主钩6和副钩的承重量，合理地确定轴头10的偏心距。

2）、翻身步骤

①如图7所示的步骤Ⅰ，通过吊车运动，同时启动主钩6和上端吊耳吊钩，将转轮3从其底座5上竖直吊起，升至空中停留，达到翻身高度。该翻身高度要高于转轮3高度一定距离，使其在空中能够实现转轮3的翻身。

②如图8所示的步骤Ⅱ，缓慢释放上端吊耳吊钩，主钩6与轴头10之间的吊索1保持收紧，由于转轮3的重心不在两个轴头10（回转轴）之间的轴线上，转轮3会自动发生偏移、倾斜。

③如图8所示的步骤Ⅲ，通过吊车运动，收紧转轮3底部辅助吊耳7与副钩之间的吊索1、并且持续收紧，缓慢起升转轮3底部的辅助吊耳7，通过主钩6和副钩持续对转轮3交替缓慢地作用，直至转轮3翻转为水平状态。翻身过程中要注意控制副钩的实际载荷。

如图8所示的步骤Ⅳ，通过吊车运动，继续收紧转轮3底部辅助吊耳7与副钩之间的吊索1，缓慢起升转轮3底部的辅助吊耳7，将转轮3的下端缓慢升起，直至转轮3翻转180°、处于竖直位置，如此完成其180°的翻身，最终在竖直方向吊装。

3）、如图7所示的最终状态，保持主钩6和副钩上吊索1的收紧状态，缓慢降低转轮3的高度，将转轮3整体吊装入安装位置。完成转轮3的翻身，拆除吊具，安装叶片、接力器缸盖、泄水锥等。转轮3装配做动作试验。

实施例二

对于偶数叶片安装面的转轮3，即转轮3的转轮体外形为四边形、六边形等偶数多边形时，翻身装置的具体结构和翻身步骤如下所述，本具体实施方式以正六边形的转轮3为例，具体说明除轴头10的设计与实施例一不同外，其余准备步骤和翻身步骤与实施例一相同，就不再繁述：

如图6所示，将一对轴头10把合在转轮3的一对叶片安装面上，形成转轮3的一对主吊耳，再使用吊索1、将其连接至主钩6。本具体实施方式采用了偏心法兰11的设计方案，制作一对带偏心法兰11的轴头10，偏心法兰11的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮3的两个条对称的竖直叶片安装面上。偏心法兰11使得轴头10水平对称设置在转轮3周面上、低于转轮3的重心一定距离，该偏心距由转轮3翻身时需要提供的最大偏心势能和主钩6及副钩的最大载荷协同计算而得，即该偏心距不仅要满足转轮3的翻身要求，同时要满足主钩6和副钩的载荷要求。这样，在转轮3的翻转过程中，两个轴头10的中心线始终在一条直线上，且该中心线与转轮3重心垂线垂直，但不在转轮3重心垂线上，即两个轴头10作为转轮3翻身的偏心回转轴。这样，使得转轮3回转时，不会出现憋劲现象和因吊索1滑移而产生的安全隐患。

下面以主钩6最大载荷为300t、副钩最大载荷为120t的单桥机单吊钩，对翻身重量达190t的沙湾水电站五叶片转轮进行翻身为例具体介绍。经计算，在转轮3的翻身过程中，副钩承受的最大重量为57.1t，这超出了桥机副钩50t的承载能力，此时，转轮3的所有零部件已经生产完毕，也就是说轴头10（回转轴）的偏心距已经定死了，因此，不得已才采用了另一个最大载荷为120t的吊车承担桥机副钩的作用、吊装辅助吊耳7。同时，还另外提供一个底座5，用于放置转轮3。具体步骤如下：

1）两个斜面法兰9（在实际生产中，是将斜面法兰9和轴头10制成一个整体）把合在转轮体的两个叶片安装孔上（中间间隔一个叶片孔），转轮3顶部通过螺钉8把合辅助吊耳7，并将这三点挂吊索1，与300t桥式起重机主钩6相连。此时，上端吊耳吊钩也是主钩6，即主钩6同时起到了上端吊耳吊钩和主吊耳吊钩的作用。

2）转轮3用300t吊车吊装到翻身位置，平稳放置于底座5上，转轮3与底座5之间采用三台100t千斤顶进行支撑。

3）采用120t吊车及300 t吊车将转轮3从底座5上起升至离底座5约500mm高，然后在底座5上垫上一层方木。

4）缓慢下落120t吊车，由于转轮3重心不在两个斜面法兰9轴线上，转轮3会发生偏移，开始翻转，最终翻转到如图8中步骤Ⅱ所示的位置。

5）120t吊车吊装转轮3底部的辅助吊耳7，300 t吊车吊装轴头10（回转轴）。缓慢起升120t吊车，配合300t吊车对转轮3进行翻身，翻身过程中120t吊车、300t吊车需交替缓慢进行动作，最终翻转180°、达到正装位置。翻身过程中要注意控制120t吊车的实际载荷。 

6）用120t吊车及300t吊车将翻身到位后的转轮3放置于底座5上。

7）用300t吊车将转轮3吊装至离地面4.5m高，移动300t吊车将转轮3吊装到安装位置上。 

8）完成转轮3的翻身、吊装，拆除吊具，安装叶片、接力器缸盖、泄水锥等。

9）转轮3装配做动作试验。

Claims (1)

1.水轮机转轮空中翻身方法，该转轮的转轮体有多个叶片安装面，数量为大于3的奇数或大于4的偶数，其横截面轮廓是正多边形，每一安装面上有用于固定叶片的螺栓连接孔，用水电站配置的桥式起重机对其进行空中翻身，该桥式起重机有3个吊钩，其中至少有一个主钩，其余是副钩，其特征是：所述翻身步骤是：

1）、准备步骤

对于奇数叶片安装面的转轮，制作一对带斜面法兰的轴头，法兰的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮体的一对叶片安装面上，使两轴头的中心线在同一直线上，该中心线与转轮重心垂线垂直，但不在转轮重心垂线上，作为转轮翻身的偏心回转轴；

对于偶数叶片安装面的转轮，制作一对带偏心法兰的轴头，法兰的连接孔适配叶片螺栓连接孔，用螺栓把合在转轮体的一对叶片安装面上，使两轴头的中心线在同一直线上，该中心线与转轮重心垂线垂直，但不在转轮重心垂线上，作为转轮翻身的偏心回转轴；

在转轮的上、下端分别设置有辅助吊耳；

将主钩吊绳挂在偏心回转轴上，将另两个吊钩吊绳分别挂在转轮上、下端的辅助吊耳上；

2）、翻身步骤

同时启动主钩和上端吊耳吊钩，将转轮从其底座上竖直吊起，升至空中停留；

缓慢释放上端吊耳吊钩，使转轮自动倾斜，直至转轮处于平卧位置；

启动下端吊耳吊钩，同步释放上端吊耳吊钩，将转轮下端缓慢升起，直至转轮处于竖直位置，完成180度翻身；

3）、同时释放主钩和下端吊耳吊钩，将转轮放回底座上。

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