孙旭勉 夏鼎 李忠臣
中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000
摘要：水利开发事业与国民经济和国民生活息息相关，特别是水电站项目的构建，对调水发电上意义重大，对国家经济发展来说是一项重大项目。水电站机电工程建设中存在着很多技术，包括电气机械技术和设备的应用等都尤为重要。所以对水电站机电工程建设中的关键技术进行挖掘探讨，从而保证水电站项目从施工到安装等一系列的流程上良好建设。通过关键技术的落实来消除水电站机电工程建设中的一些隐患，安全可靠的进行工程建设。
关键词：水电站；机电工程建设；关键技术
水电站工程一直被称作为利民工程，随着中国水电站项目建设的快速发展，在国内水电站项目建设过程中，机电工程建设中存在着许多关键技术。由于水电站项目非常复杂，建设困难较高，机电工程建设又是非常重要的，所以分析相关应用机电工程建设关键技术的案例，通过一些实际可行的项目来进行总结探讨，显得至关重要。
一、水电站机电工程建设中的机电设备技术
第一，机电设备与机电技术
目前，在中国许多大型水电站项目的实际建设过程中，通过将建设机械和电器设备从独特的专业方向向技术集约方向转换，使维护电工所需的建设时间将大大扩大。在工程结构过程中，机电设备和机电技术的有效应用发挥了非常积极的作用。特定的技术标准广泛用于水电站工程建设中的各种电器和设备技术。在这些工序中，制造是最重要的，它主要包括识别、制造过程和质量等等。因此，机电设备的施工以及相关的具体技术在水电站项目建设过程中非常重要。设计建设机电设备时，应结合项目建设的实际情况。尽管在水电站建设项目的过程中机电设备与机电技术的应用范围变得越来越广泛，但仍存在有一些障碍。最显著的障碍是工程建设的特定管理系统。目前，中国许多地区的水管理机关的特定管理系统不完善，总体协调合作不强。同时，也存在不完全评价系统和特定评价基准的问题。因为不关注管理、维护等问题，造成了巨大的经济损失，不利于工程建设的安全和高效发展。
第二，机电设备的实际应用
在建水电站之前，要充分按照实际建设要求，认真研究机电设备的支持技术和设备数据。而且，结合水电站和机电工程建设的相关标准，制定一套详细的建筑管理方案，方案编制后，机电设备必须更加科学合理地进行使用。当机电设备用于安装水电站时，必须设置相应的机电基础。为了确保机电设备的安全操作，在安装机电设备基础的过程中，建设技术人员必须在实际的建设环境中工作，通过建设设计图纸、施工工程图纸等确保机电设备的基础和施工设计图的一体化，避免尺寸误差，还要对机电设备的特定尺寸进行仔细评价调查。在实际安装过程中，建筑技术人员通过楔形板和插孔等辅助工具，可以适当调整基座的中心位置。施工前和安装中的建设技术人员应慎重检查机电的相关部分，以保证零部件足以满足安装条件，提高水电站的安全性能，确保安装质量。在水电站的项目构建中，自动化应用技术是机电设备技术发展的重要方向，并应使用自动监测应用技术的多样性来实现水电站的合理应用。
第三，提高机电设备技术应用效力的举措
首先，确保安装的规范化
安装机电设备时，工人必须按标准戴好安全帽，以免发生安全事故。安装不同的机电设备时，应按合理的顺序安装。同时，要规范整个安装过程，最大限度地降低偏差率。在实际施工前，应对各种供电设施的开关和控制板进行检查，确保设备安装的安全性和合理性土建施工与机电安装工作相辅相成，既相互影响又相互制约。结合实际施工情况，机电安装环境要相对安静，以提高设备检测工作的准确性。但由于土建施工过程中施工环境复杂，在保证施工质量和实际施工进度的前提下，双方应有效配合，其中施工单位在装修期间进行后续机电安装时，应提供具体的数据资料。因此，施工人员和电气安装工人应根据施工的具体要求积极配合，实现安装地规范化，并制定的具体有效体施工方案。
其次，提高施工质量
水电站施工技术很多，这些技术要落实到位，确保最终工程质量。此外，有关方面要落实一级调控措施，控制措施主要集中在工程施工全过程，相关人员应检测相关质量标准，做好工程质量检测和监督工作，使项目实体成品的质量和性能达到要求，确保控制的施工现场安全，控制和防止施工人员的生命财产安全受到威胁。为了工程本身的安全，现场监理工程师负责安全管理，检查施工人员的施工行为和安全意识，看其行为是否规范、安全，提高施工人员的安全意识，提高规范作业行为的同时，也保证了相关成品的施工质量。现场工程中可能使用易燃易爆材料，相关人员应与其他配电线路分开存放，以确保现场环境的安全。电厂电气设备的安装也是一项重要的控制工作，有关人员要严格执行安装工艺，安装各种电气设备和电线，按照电气安装制度和规程做好资源配置，从而保证电站建设的顺利进行。，提高施工质量，为水电站机电工程建设提供保障。
最后，有效采用自动化机电设备
在机电设备的应用中，最大的优点是采用自动化的装备，提高零部件之间的整体能力。因此，在具体设备改造中，发动机、传感器、信息处理设备、软件等整体性通过自动化的应用能得到提高。在机电设备中，电机通常作为一个系统来驱动，然而，其运行效率和响应速度的加速不足以供使用。因此，我们考虑了一种性能更稳定的新型驱动单元。通过附加驱动装置和视图编码器，保证了整体驱动效果，在机电施工过程中更有效的科学技术，高质量的工作取决于相关领域的施工精度。在机电工程建设过程中进行大量的测量、测试、检验、数量等工作，这些任务的进度已经达到了一定的准确度。在实际施工过程中，如果遇到这些问题，会影响整机的施工水平，影响机电一体化技术的发展。通过应用自动化技术，进一步提高了相关过程的工作水平，避免了其他因素对工作精度和质量的影响，有效减少工人的工作量，减轻工人的劳动强度，提高整体劳动效率。
二、水电站机电工程建设中的关键技术
第一，混凝土蜗壳全钢衬安装关键技术
在里底水电站机电工程建设关键技术当中，利用了混凝土蜗壳全钢衬安装关键技术。对蜗壳内衬的设计进行了优化，半钢衬里，整体衬里，钢材材质Q235B，厚度18mm。原材料生产由东方电气厂设计，钢材采购，材料制作安装由十四水电局施工单位负责。轴流机采用混凝土整体金属衬砌结构，在国内尚属首次，在国外也没有先例。因此，蜗壳的设计、制造和安装非常重要。混凝土蜗壳全钢衬安装的关键技术是设计只显示材料图和组合图，而没有安装图，所以需要通过现场勘查，对安装工艺和方法进行了研究。（1） 根据东方电机厂加工图，共生产186块瓷砖，最高12米，最宽3米。（2） 对整体装配方案进行了比选，并在机坑内安装焊接了瓷砖。（3） 研究加固方案，确定单层瓦的加固支护方式和整体钢管段内外整体加固支护方式（4）组织专家对安装、加固、浇筑方案进行技术审查。混凝土蜗壳全钢衬安装关键技术核心技术成果：（1）整体钢衬安装焊接质量标准按金属蜗壳安装质量标准执行。（2） 利用BIM软件技术对衬砌内外加固支护方案进行设计和优化。（3）优化了钢衬与内衬之间的焊接方案，从第一次焊接到第二次焊接，只需点焊定位。首先在发电机层内注入混凝土，然后进行焊接，以防止座环因焊接应力而变形或移动。（4）全钢衬整体混凝土浇筑方案按面积置换，混凝土分层浇筑，保证浇筑不变形（5）各机械设备蜗壳钢衬平均安装时间比计划时间缩短30天（6）轴流浆机整体钢衬采用新的施工方法，荣获2018年度全员技术创新成果三等奖。
第二，转轮组装技术
转轮的组装技术主要取决于转轮结构，可以分为正装以及倒装两种技术。内部的活塞汽缸是指旋转体下的汽缸构造，这些零件又大又重，一次组装它们显然很难。因此，首先组装下部，然后补充安装其他零件的组装。这是内部转轮组装的技术特征之一。转轮组装技术的另一特征是三重吊顶法，采用转轴、支撑盖、水轮机的主轴进行三位连吊。转轮组装技术的第三个特征是根据厂房的高度和桥梁的上卷能力，使用垫圈和吊起螺栓锁定轴，以防止活塞汽缸运动。转轮组装技术的第三个特征转子组件的位置不需要放置在主安装室或发电机的地板上。
第三，一次性定位安装技术
发电机内部定子主要由定子支架、铁芯和绕组组成，外径φ13300mm，座高1845mm，定子6处焊接，上下环板连接，定子铁芯内径φ11240mm，高1660mm，铁心重约110t，组装后定子总重约234吨。定子机械装置焊接后，利用机孔一次调整位置，注入二期混凝土。采用现有定子铁芯一次性安装定子代替装配模型，以定心、定高、定圆度为第一定位，采用二次不调整的方法，既缩短了工期，节约了成本，又提高了固定安装的整体质量。通过升降和二次调节，有效地消除了固定铁芯的局部变形。一次性定位安装关键技术是标准点设置和固定基础阶段混凝土的浇筑，基准点的准确可靠设置是定子第一次定位安装成功的关键。（1）原始基准点的设置：定子测量验收的所有基准点应一次确定，所有基准点从水轮机转轮室导入。（2）高度基准点设置：高度设为3点以上，主要点、备用点以及校准点。（3）设置中心基准点：固定井一期混凝土浇筑时，在所有固定的基础上，风洞壁上设置12个基准点，采用厚度为20～30mm，长度（宽度）为100～300mm的方形钢板。测量表面的加工度为3.2，预填充钢板牢固可靠，与高一致，样品用于永久性鉴定。（4）高等级自密实混凝土用于固定基础的二期混凝土浇筑，需要加强和监测浇筑工艺。
第四，机组轴线调整技术
（1）涡轮需要在抬起转子之前重新测量支架和转子室的同轴性，以避免发电机对车辆结果不匹配的影响。（2）镜面等级调整技术要严格执行。镜板水平由4个十字形状的瓷砖来调节，调整完水平后，将所有其他的推力瓦全部浮起来，以确保镜板的均匀受力。（3）推力头安装技术：在推力头和镜板的结合处应用涡轮油，严禁生锈，因为涡轮机油膜的厚度不均匀。另外，在螺栓连接受到压力后，由于油膜的按压顺序的不同，容易降低按压的均匀性，使推力头不符合规格的要求。（4）在确定旋转中心时，通过转子上的测量点测量固定标尺的圆度，并通过固定标尺上的测量点测量旋转体的圆度。通过以涡轮漏水的圆度为中心旋转，使其接近机械装置的运行状态。
第五，座环等大型埋件吊装关键装方案
里底水电站建设过程中由于工程中断、工期延误、设计变更等原因，需要进行工程大幅度调整。为此，建设管理部门对座环等大型埋件吊装关键装方案进行了审查比较。原投标区块链电梯方案可行性研究：在机孔一期混凝土上修1762.85米高1号区块后，最后一个水域1号块进口通道采用拖车搭设，由1762.85米高运输至机孔，机孔内设轨道，安装期间搭设50吨龙门吊座，2、3号座环降低200吨车辆，并将面板块运至1762.85米的1号推管平台，再由50吨门环运至相应位置，土建在预设安装位置和及时到位的基础上，改变了原施工方案，在没有预留信道和位置的情况下，由于缺乏可行性，需要研究开发新的方案。mq1260高架门租赁方案：市场上很多地方咨询mq1260高架门，由于没有闲置设备，租赁方案保留。最终方案：在寻找高架门的过程中，还研究了其他起重机方案的可行性。针对丽泽电厂后厂房的特殊结构，对d1500-63型移动式塔吊进行了改造。通过技术论证，分析了塔机的结构特点和安全性，综合考虑塔机的最大利用率和重量等因素，改造后的塔机臂长限定为31m，重量为62.48t。塔式起重机沿轨道运行，有三个保持环、转轮室、车轮室、车轮室等，能满足基础环和整体钢衬蜗壳的安装要求。为安全起见，安装了北斗七星导航防撞系统。
第六，三体联吊创新技术
技术研究的背景：由于原主轴垂直工程设计不合理，水轮机主轴垂直工作空间不合理，由于桥式起重机的装配空间太大，导致安装之间的上游壁（主轴位置和预置基础钢板）太大，双小车上下两个起重机和支撑盖的两个起重机点不能连接，错误位置高达2.07mm。三体（主轴、轴承盖和转子）起重机方案复杂，需要多次拆卸和更换，总重量约340吨，高度约17米。起重机更换时，转子底部支承环和起升支承杆受力较大，稳定性和操作性存在较大安全隐患。
关键技术的创新点：（1）重新设计制造了一套活动支撑轴和钢平台，可在安装时间和机组之间组装，操作位置可灵活移动。（2） “悬停扣翻转安装过程中的安全风险”和“拆除双排扣支撑帽”相对较高，影响列车更换过程中的安全风险因素，并对连接方式、吊装工艺和吊装方式进行了优化和创新。主轴与支撑盖之间的连接不是通过卡环，而是通过链式连接进行创新。体连式起重机由配套双吊改为起重机平衡梁起重机，二联式起重机改为三联式起重机过程中存在卡环拆除和吊卡问题。（3）简化了工程，提高了作业效率，各机械组平均安装时间缩短10天。
第七，筒形阀应用关键技术
罗昌峡水电站采用了筒形阀应用关键技术。为了便于机械设备的检修，缩短机械设备的重启时间，防止偏误事故的发生，一般在转运式电站和水轮机的进水管内设置进水阀，常用的进水阀有蝶阀和球阀。当水头小于200m时，一般采用蝶阀，当水头大于200m时为球阀。罗昌峡水电站一期工程机械设备额定台数42.4m，压力钢管直径5.4m。在初步设计阶段，通过对国内水力发电设备及阀门应用情况的广泛调查研究，选择了筒形阀在广东水电站进行了首次应用。罗昌峡机械装置的筒形阀由夏甸公司制造供货。液压装置采用Yz-2.5-6.3分离式结构，压力罐为装配式，由回油箱的装配和自动化部分组成，高光系统采用集中比例控制系统。目前国内采用的通用阀控系统主要采用分散式布置，同步位移控制调节部分采用模拟控制，布置在两个涡轮孔内，通过电磁调节实现位移的精确调节。因此，孔内管道复杂，设备部件多，检修零件设置在孔内空间小，不利于调试和检修，同时提高了筒形阀位移同步控制的精度，减少了汽轮机孔内的管道数量，阀门控制系统的正确调节部分集成在安装板中，安装板位于汽轮机孔外。具体方案为6个液控单向阀安装板排在第一位，在两个安装板的第二位设置6个比例阀，在两个安装板的第三位设置6个安全阀和6个压力变送器。油压装置均匀布置在油箱内，集中布置，完成直通阀油压的精确调节机械通道内共有6条管路，机坑内管道及设备减少。油压调节部分集中在油箱内，便于设备的安装、调试和维护。
三、结语
从以上可以看出，机电工程建设在水电站建设中的应用和管理十分重要。它不仅关系到整个工程建设的安全性和可靠性，而且可能影响水电站工程的建设收益，因此有必要针对水电站机电工程关键技术进行研究探讨。水电站机电工程关键技术有效的建设高质量水电站的重要举措，为水电站整个项目的建设作出重大的实际意义。从机电设备的工程建设技术出发，研究了机电设备技术在水电站工程建设中的应用，提出了提高机电设备利用效率的建议，正确认识机电设备技术应用的重要性和复杂性，做好水电站工程建设，为广大行业提供有益的借鉴，为水电站设备提供高效可靠的运行环境，有效促进我国水电站工程建设的发展，从而使我国利民工程的建设更上一层楼。
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