一、概述
甘再水電站項(xiàng)目是柬埔寨第一個(gè)大型水電站項(xiàng)目，也是外國公司在柬埔寨開發(fā)的最大的綜合性水電工程，同時(shí)也是中國水電建設(shè)集團(tuán)公司第一個(gè)境外BOT水電項(xiàng)目和目前中國在柬埔寨最大的投資項(xiàng)目，具有發(fā)電、灌溉、防洪等多項(xiàng)功能，電站投產(chǎn)后將對(duì)柬埔寨國內(nèi)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。
PH2水電站4#機(jī)組安裝一臺(tái)額定功率為0.8MW軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。水輪機(jī)型號(hào)為GD006-WZ-170，為臥軸軸伸貫流定漿式機(jī)組，轉(zhuǎn)輪型號(hào)為GD-006，轉(zhuǎn)輪直徑為1700mm，額定水頭9.8m，最小水頭3.1m，額定流量10m3/s，額定轉(zhuǎn)速300r/min。發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFW800-20/2150 10.5KV，水輪發(fā)電機(jī)組采有三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，水輪機(jī)只有一個(gè)徑向軸承裝于固定支座內(nèi)，發(fā)電機(jī)設(shè)有一個(gè)徑向推力軸承和一個(gè)徑向軸承，前后軸承裝于一個(gè)大底板上，底板架在尾水管的邊墻上。
二、水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)形式（如圖1）
軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的水流從進(jìn)水管引入，經(jīng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、尾水管，排至尾水渠道，通過水輪機(jī)，水流的能量（位能和動(dòng)能）轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，水輪機(jī)主軸從尾水肘管中水平穿過后與發(fā)電機(jī)采用剛性法蘭直接聯(lián)接。
軸伸貫流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，與小機(jī)組相比，尺寸大、質(zhì)量大，故要求水輪機(jī)拆裝時(shí)不移動(dòng)發(fā)電機(jī)。為此，在兩軸之間設(shè)置分瓣過渡法蘭，就能很方便地單獨(dú)拆裝、維護(hù)水輪機(jī)或發(fā)電機(jī)。
軸伸貫流式水輪機(jī)是水平軸向布置，沒有蝸殼，流道也是軸向布置的。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)采用錐面布置，12個(gè)導(dǎo)葉成圓錐狀布置在內(nèi)外配水環(huán)之間，其錐角為65°。進(jìn)水管的座環(huán)與尾水肘管大部分埋入混凝土中。水輪機(jī)進(jìn)水管頂部開有560×860mm的吊物孔，以供裝卸燈泡頭內(nèi)工件時(shí)使用。座環(huán)由六根支柱、兩個(gè)底腳以及內(nèi)外環(huán)組成，上支柱是油、氣、水管路的入口，下支柱是排水管、排油管的出口，徑向軸承裝于內(nèi)環(huán)的下半法蘭上，水輪機(jī)流道內(nèi)零部件重量以及動(dòng)載荷通過座環(huán)傳遞到基礎(chǔ)混凝土上。調(diào)速器與油壓裝置為組合式，布置于 8.60m層，調(diào)速機(jī)構(gòu)采用單推拉桿結(jié)構(gòu)，能過推拉桿、調(diào)速軸與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)相連。高位油箱布置于尾水 31.00m層。
三、水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.轉(zhuǎn)動(dòng)部分。甘再PH2電站軸伸貫流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分由轉(zhuǎn)輪、主軸、小軸、泄水錐、過渡法蘭等組成。轉(zhuǎn)動(dòng)部分是水輪機(jī)的重要部件，水流的位能和動(dòng)能就是通過轉(zhuǎn)輪變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，由主軸傳遞給發(fā)電機(jī)而轉(zhuǎn)換成電能的。
軸伸貫流式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為便于機(jī)組的安裝、拆卸和檢修維護(hù)，以及在拆卸主軸、轉(zhuǎn)輪時(shí)，可以不移動(dòng)發(fā)電機(jī)及其它部件，在水輪機(jī)主軸和發(fā)電機(jī)主軸間設(shè)置過渡法蘭。軸伸貫流式水輪機(jī)主軸較長，且水輪機(jī)軸從肘管中伸出，為便于主軸、轉(zhuǎn)輪的安裝和檢修，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室、直錐管均采用從軸線水平分瓣的結(jié)構(gòu)。
2.導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)葉外環(huán)、導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)、12個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉、控制環(huán)、壓環(huán)、導(dǎo)葉套筒、導(dǎo)葉臂、連接板、223個(gè)Ф36鋼球、24個(gè)GE35ES關(guān)節(jié)軸承等組成。
控制環(huán)為滾動(dòng)磨擦球軸承結(jié)構(gòu)，在控制環(huán)與外環(huán)之間裝有223個(gè)Ф36鋼球，以使控制環(huán)具有小的磨擦力矩，保證控制環(huán)動(dòng)作靈活。
12個(gè)導(dǎo)葉軸線與水輪機(jī)軸線成65°傾角，呈錐面布置，導(dǎo)葉翼型為空間扭曲型線，導(dǎo)葉轉(zhuǎn)角范圍為0°～70°。導(dǎo)葉采用整體鑄造，二支點(diǎn)結(jié)構(gòu)。為了便于安裝，在內(nèi)環(huán)上裝有導(dǎo)葉短軸，與導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)軸也配合，導(dǎo)葉軸孔內(nèi)壓有SF-2鋼背復(fù)合材料軸套，用水潤滑，上、下軸套材質(zhì)相同，上軸套壓在導(dǎo)葉套筒內(nèi)。導(dǎo)葉密封采用“O”型密封圈，用壓環(huán)壓緊。導(dǎo)葉上、下端面間隙的調(diào)整是通過導(dǎo)葉軸端的M24螺栓及調(diào)整墊環(huán)厚度來實(shí)現(xiàn)的。連桿球鉸軸承采用了標(biāo)準(zhǔn)關(guān)節(jié)軸承GE35ES，為防止灰塵等進(jìn)入軸承內(nèi)，軸承裝有軸承壓蓋，要定期加注潤滑油，以保證導(dǎo)葉連板動(dòng)作靈活。調(diào)速機(jī)構(gòu)采用單推拉桿結(jié)構(gòu)，主要由軸承座、調(diào)速軸、左右叉頭、拐臂、銷軸、推拉桿及JLK-6位置開關(guān)等組成。接力器無自動(dòng)鎖錠，只在導(dǎo)葉全關(guān)位置設(shè)有人工鎖錠。
3.軸承油系統(tǒng)。機(jī)組的軸承潤滑方式為強(qiáng)迫油循環(huán)稀油潤滑，采用重力油箱外循環(huán)集中供油方式。發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)共用一個(gè)供油系統(tǒng)。潤滑油用L-TSA46汽輪機(jī)油，在軸承座上、下側(cè)設(shè)置有進(jìn)油孔和排油孔。冷油從上面的進(jìn)油孔進(jìn)入到徑向軸承和徑向推力軸承的油道內(nèi)，熱油從下面的排油孔排出，流到機(jī)組外部集油箱內(nèi)冷卻，再通過箱內(nèi)油泵加壓至 31.00m高位油箱，形成一定自重壓力的油流回到軸承內(nèi)，如此往復(fù)循環(huán)。油冷卻器的冷卻水由生活供水系統(tǒng)水塔直接供給，冷卻后直接排至集水井。
4.主軸密封。主軸密封采用GFO編織纖維盤根密封結(jié)構(gòu)，具有良好的封水性能，磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，使用壽命長，它主要由支架、導(dǎo)流罩、盤根F16、工字環(huán)、封水座、壓罩、彈簧、調(diào)節(jié)螺栓和密封座等組成。向密封處通0.1MPa～0.2MPa的清潔壓力水，起潤滑和冷卻作用。彈簧通過壓罩給GFO盤根以一定壓緊力，使其與旋轉(zhuǎn)的軸套表面緊密封接觸以達(dá)到封水目的，盤根裝好后將彈簧的長度調(diào)整到69mm。當(dāng)盤根受到磨損時(shí)，壓簧仍能產(chǎn)生壓力而使盤根起到密封作用。對(duì)于少量漏水，能通過排水管排出。
四、發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
發(fā)電機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝于同一底板上，定子、軸承基礎(chǔ)用地腳螺栓把合。傳動(dòng)端的徑向軸承，既承受發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量的徑向力外，又承受水輪機(jī)的正反向推力，非傳動(dòng)軸端為徑向座式軸承。
軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)一般放置在微彎的過流道上，由于水力關(guān)系，流道中性線至軸系中心線間的距離受水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑的限制，在設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)的安裝基礎(chǔ)時(shí)，須考慮到這一因素的影響。在剛性直聯(lián)機(jī)組中，發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)不能按常規(guī)臥式水輪發(fā)電機(jī)的方式設(shè)計(jì)，一般須跨流道布置發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)螺栓，地板尺寸很大，常采用大小地板用螺栓把合的結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)采用管道式通風(fēng)冷卻方式，通風(fēng)管道安裝在定子機(jī)殼上部，抽風(fēng)機(jī)位于 31.00m廠房外側(cè)。
發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)常采用管道式通風(fēng)冷卻。由于發(fā)電機(jī)位于流道的正上方，其底部通常不能放置通風(fēng)管，而改為頂部出風(fēng)，抽風(fēng)機(jī)置于風(fēng)管穿墻孔內(nèi)。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低，運(yùn)行時(shí)提供的風(fēng)壓及風(fēng)量均較小，且極間距較小，過風(fēng)面較窄流阻較大，風(fēng)壓降較常規(guī)機(jī)組大許多。為保證發(fā)電機(jī)散熱對(duì)風(fēng)量及風(fēng)速的要求，風(fēng)路流道設(shè)計(jì)應(yīng)盡量暢通，不留死角，防止局部放置增大風(fēng)阻的零部件，如極間連線宜引至磁軛端面而不放置于風(fēng)路上；適當(dāng)增大風(fēng)葉尺寸、角度，以增加風(fēng)動(dòng)壓頭；流道過渡部應(yīng)圓滑，減小尖角等。
五、水輪發(fā)電機(jī)安裝難點(diǎn)
燈泡貫流式機(jī)組和軸伸貫流式機(jī)組，兩種機(jī)型同屬于貫流式機(jī)組，但其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝方法有所不同，軸伸貫流式機(jī)組的水輪機(jī)主軸從肘管中水平穿過后通過過渡法蘭與發(fā)電機(jī)軸聯(lián)結(jié)，發(fā)電機(jī)移出燈泡體，露在水輪機(jī)外面；軸伸貫流式機(jī)組的特殊結(jié)構(gòu)決定了安裝方法的特殊性。
1.水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主軸、軸承安裝。（1）根據(jù)軸伸貫流式水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在安裝間將轉(zhuǎn)輪、小軸和主軸密封進(jìn)行組裝，將密封座下半部分裝于內(nèi)環(huán)上，利用主軸轉(zhuǎn)輪吊裝工具將組裝件吊于流道內(nèi)，在轉(zhuǎn)輪葉片外緣與下半轉(zhuǎn)輪室之間打上楔子板，通過調(diào)整楔子板來找正轉(zhuǎn)輪中心，葉片外緣與轉(zhuǎn)輪室間隙取其最大值。小軸端加支撐使其水平。（2）將組裝好的徑向軸承從進(jìn)水管上部的吊物孔吊入，吊裝徑向軸承與小軸對(duì)準(zhǔn)中心裝于座環(huán)上，并安裝進(jìn)油管、排水管等。（3）用主軸吊具吊裝主軸，并在肘管的圓環(huán)下部墊上兩只主軸支撐管，聯(lián)接主軸與轉(zhuǎn)輪。
2.發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子的安裝。（1）在發(fā)電機(jī)組的安裝位置上，由于受電站廠房空間限制，發(fā)電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子應(yīng)一起吊裝，在安裝間將轉(zhuǎn)子用支架和墊木塊墊平穩(wěn)，定子吊至轉(zhuǎn)子附近（如圖2所示）位置；兩支架和墊塊支撐好轉(zhuǎn)子，拆除轉(zhuǎn)子下部方木后，定子移至定、轉(zhuǎn)子鐵芯中心對(duì)準(zhǔn)。（2）定子套入轉(zhuǎn)子前，為防止定、轉(zhuǎn)子間互相碰撞磨擦受損，應(yīng)在氣隙中墊以適當(dāng)厚度的橡皮板或鋼紙板，仔細(xì)觀察在套入過程中定、轉(zhuǎn)子之間是否保持有間隙的滑行。（3）用定、轉(zhuǎn)子整體吊裝工具，將定、轉(zhuǎn)子同時(shí)緩慢吊至底板和軸承上落位（如圖3所示）。
六、經(jīng)濟(jì)效益分析
1.軸伸貫流機(jī)組具有比轉(zhuǎn)速高、過流量大及水力效率高、投資少等特點(diǎn)，是開發(fā)低水頭水力資源的良好機(jī)型。
2.軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組較其它形式機(jī)組，其結(jié)構(gòu)較為簡單,布置形式有利于檢修維護(hù)。
3.為了保證大壩和廠房的天然河道不斷流及生態(tài)放水，水庫通過壩體管道向大壩與廠房之間的天然河道常年下泄3m3/s～5m3/s。在枯水季節(jié)PH1電站機(jī)組不發(fā)電的情況下，PH3電站4.0MW機(jī)組可與PH2電站0.8MW軸伸貫流式機(jī)組配合發(fā)電，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，0.8MW機(jī)組在旱季每天可滿足20個(gè)小時(shí)的發(fā)電量，為電站創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)可兼顧下游提供生態(tài)灌溉水源，有利于水資源的合理利用。
4.PH2電站0.8MW軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組在旱季發(fā)電，其機(jī)組小流量（10m3/s）穩(wěn)定運(yùn)行解決了旱季為了防止海水倒灌影響地下水，保持了PH2電站反調(diào)節(jié)堰以下相對(duì)比較均勻的水流，維護(hù)了大壩樞紐和PH2電站廠房間的減水河段河道基本生態(tài)，具有很好的社會(huì)效益。
七、結(jié)束語
甘再PH2電站0.8MW軸伸貫流式機(jī)組的選用，從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、安裝難度、檢修維護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益方面綜合來看是非常合理的，能滿足甘再河流域雨、旱季節(jié)分明的發(fā)電需求；機(jī)組具有運(yùn)行水頭范圍較大，效率高等優(yōu)點(diǎn)，利于電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。
