摘要：水电作为清洁能源再生产生活中占据着越来越大的比重，通过水轮发电机组将水的动能和势能转化为机械能再由定转子切割磁感线将机械能转化为电能。影响水轮发电机组安装质量的关键工序主要包括最优中心和零点高程转换；定转子圆度控制、受力转换；圆度；试运行。机组安装过程中通过控制以上述工序，使水轮发电机组的安装质量进一步提高进而提高了能量转化的效率。
关键词：最优中心；零点高程；圆度
1 概述
水轮发电机组是通过下部的转轮将水的势能和动能转化为旋转的机械能，转轮通过水发大轴将机械能传递至上部的转子，使转子旋转进行切割磁感线进而将机械能转化为电能，通过电网输送至需要的地方。然而如何将一个个零部件组装成整套设备呢，都有哪些关键工序呢？因为水轮发电机组形式多样，不同的形式的水轮发电机安装过程也有所不同，但原理基本一致，就以立轴混流式金属蜗壳的水轮机和伞式发电机安装为例，安装过程主要包括前期金属金属结构预埋、机坑测定、导水机构预/安装、定子组装、转子组装、盘车、总装、无水/有水调试、72小时试运行等关键工序，总结起来有以下几点：最优中心和零点高程转换；定转子圆度及偏心控制、受力转换；轴系调整；试运行。
2 最优中心和零点高程转换
随着机坑浇筑完成，机组安装就要正式开始了，安装前第一步工作就是进行机坑测定，机坑测定的目的一是复测前期预埋的准确性，二是确定机组的最优中心和零点高程。
确定机组最优中心：
利用中心测量装置，以座环下镗口为基准，用电测法测量座环上、下镗口半径，各测量N点（N为大于8的偶数，根据座环直径增减测量点数），取下镗口最优中心作为底环安装的中心基准，此时完成了第一次中心转换，由设计中心到实际预埋的最优中心。
底环安装完成后按照原来的方法再次测量下镗口半径和底环半径各测量N点（数量同上），检查底环与座环的同心度，因为底环的止漏环与转轮的止漏环间隙远远小于底环与座环的间隙，所以取底环最优中心作为机组安装的中心基准并将此中心基准标记在机坑里衬四个方位（X、Y轴线上）的内壁处，作为安装过程中中心复测基准。此时完成了第二次中心转换，由实际预埋最优中心到整个机组安装最优中心。
确定机组零点高程：
用水准仪测量每个固定导叶的开档中心高程，取平均值作为机组安装的高程基准（零点高程），并在机坑里衬适当位置制作高程基准点，因为预埋固定导叶时用绝对高程来控制的，而机组安装都是用相对高程来控制的，加工及预埋时存在一定误差，为了使机组安装质量更高需选择一个最佳零点高程，并以此为基准安装机组。
3 转子圆度控制
转子重量占整个转动部分的80%，转子的圆度直接影响机组的动平衡最终表现出来就是机组振动和摆度偏大，转子圆度理论上有四次调整的机会，第一次是磁轭叠片的时候，也是最重要的调整过程。转子磁轭是通过厚4mm左右的硅钢片一张一张叠加起来的，在叠片过程中通过不断的整形、测量、调整，使转子的圆度满足设计要求。第二次是磁轭冷打键的时候，磁轭与转子支架通过磁轭键固定在一起，磁轭叠片完成后通过测圆架测出转子的圆度数据，首先选择磁轭半径偏小的位置打入磁轭键，此时磁轭还有少量移动的空间，打键的过程中不断测量半径变化。通过调整冷打键的顺序，使得转子圆度进一步优化。
第三次是磁轭热打键（或转子热套）的时候，转子在运行过程中，由于定子中有电流产生，会使得风洞内温度升高，由于热胀冷缩的作用，常温下打紧的磁轭键会出现松动现象，为了避免磁轭键松动，在冷打键结束后，还要进行一次热打键，冷打键完成后通过测圆架测出转子的圆度数据，首先选择磁轭半径偏小的位置进行热打键，此时磁轭还有微量移动的空间。通过调整热打键的顺序和打入量，使得转子圆度进一步优化。第四次是磁极挂装的时候，磁极与磁轭是刚性接触的，在挂装磁极前，根据测量的圆度数据通过增减磁极调整垫调整转子整体圆度，当然有些机组因工艺原因磁极后边不允许增加调整垫，那就只有三次调整的机会。
4 受力转换
转子刚吊入机坑时，转子落在制动器上，制动器装在下机架支臂上或者混凝土基础上。启动推力高压油，调整推力头与转子中心体同心度，用联轴螺栓将发电机大轴和转子中心体把合在一起（水轮机轴与发电机轴已经完成连轴），连轴时要转子下部的转动部分会被提起来，此时要检查转轮与顶盖间隙，符合设计要求。慢慢降落制动器，使转子重量全部落在推力轴承上，这时完成受力转换，由制动器受力转换为推力轴承受力，再启动高压油，此时转动部分在外力作用下就可以自由旋转了，是后续受力调整和轴系调整的基础。
5 轴系调整
轴系调整又叫盘车，盘车的目的主要是：检查推力头或镜板的磨擦面相对于轴线的不垂直度，调整不垂直度到规定范围内；检查机组全轴各段折弯程度和方向，并确定轴线在空间的几何状态；确定旋转中心线，按旋转中心线和轴线的实际空间位置，调整各部导轴承间隙，保证各导轴承与旋转中心线同心，从而有良好、均匀的润滑，达到长期安全稳定运行的目的。
盘车前启动高压油顶起装置以减少摩擦力，盘车分为人工盘车、机械盘车、电动盘车，最常用的是人工盘车和机械盘车，下面就以人工盘车为例，分析盘车过程。人工盘车是在转子下方人工推动转子的方式缓慢进行，盘车过程中监测断面有以下9个：上导轴颈、转子中心体下法兰、下导轴颈、发电机轴下法兰、水轮机轴上法兰、水导轴颈、转轮上止漏环间隙、转轮下止漏环间隙、空气间隙。在上述断面上标记4个均布的点，每个断面各测点应上下对齐，即位于同一垂直线下；各测量断面安装好百分表，分别在+Y、-Y、+X、-X的4个方位上架设百分表，短针对“5”，小针对“零”，做好测量标记。
投入高压油系统，顺时针转动转子，分别旋转90o、180o、270o、360o时停止转动，待转动部件完全静止后，记录每个位置百分表读数。 注意：读数时关闭高压油系统，并由一人统一指挥。测量记录在90o、180o、270o、360o时，转轮上、下止漏环间隙及定、转子空气间隙。
根据测量数据计算转动部件各部位的摆度值、偏心值及在X、Y轴上的分量：调整转动部件之间的相对位置及转动部件与固定部件的相对位置，使摆度值、偏心值在允许范围内。
6 72h试运行
完成各项试运行试验内容并经验证合格后，开始72h连续带负荷试运行。较长时间地考验整个引水系统及有关水工建筑物、水轮发电机组、辅助设备、电气设备的安全性与可靠性，考验电站设备的安装质量；试运行值班人员定时记录机组的所有运行参数，定时巡检各机械设备、电气设备的带负荷运行情况；
72h连续试运行中，由于机组及相关机电设备的制造、安装质量原因引起运行中断，经检查处理合格后应重新开始72h连续试运行，中断前后的运行时间不得累加计算；在72h连续试运行后，应停机对机电设备全面检查，检查机组过流部分工作情况。此时安装工作告一段落，开始进行商业运行。
7 结束语
影响水轮发电机组安装质量的因素有很多，上述几点只是诸多因素中的一部分，我们还需进一步总结经验找出适合每种机型的最佳安装方法，使得能量转换效率更加符合设计要求，为保护生态环境做出更大的贡献。