CC BY
104
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ГИДРОГЕНЕРАТОРА
Виктор Александрович Скрипников
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул.
Плахотного, 10, доцент кафедры инженерной геодезии и информационных систем, кандидат технических наук, тел. (383)3432955, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru
Маргарита Александровна Скрипникова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, ведущий инженер кафедры инженерной геодезии и информационных систем, тел. (383)3432955, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru
В статье рассмотрены основные элементы технологической схемы геодезического обеспечения реконструкции гидрогенератора.
Ключевые слова: геодезическое обеспечение, реконструкция гидрогенератора.
THE TECHNOLOGICAL SCHEME OF GEODETIC SURVEYING OF RECONSTRUCTION OF THE HYDROGENERATOR
Victor Al. Skripnikov
The Siberian state geodetic academy, 630108, the city of Novosibirsk, street Plahotnogo 10, Cand.Tech.Sci., the senior lecturer of chair of an engineering geodesy and information systems, tel. (383) 3432955, e- mail: v.a. skripnikov@ssga.ru
Margarita Al. Skripnikova
The Siberian state geodetic academy, 630108, the city of Novosibirsk, street Plahotnogo 10, Cand.Tech.Sci., the engineer of chair of an engineering geodesy and information systems, tel. (383) 3432955, e- mail: m.a. skripnikova@ssga.ru
The article basic elements of the technological scheme of geodetic surveying of reconstruction of the hydrogenerator are considered.
Key words: geodetic surveying, reconstruction of hydrogenerator.
В последние годы в гидроэнергетическом строительстве возникла необходимость в реконструкции гидрогенераторов, которые выработали свой ресурс. При проведении этих работ имеют место следующие варианты реконструкции:
а) Замена всего гидрогенератора, т.е. Турбины и генератора в целом;
б) Замена генератора в целом или только его ротора или статора;
в) Замена только турбинной части, т.е. Её рабочего колеса и камеры.
Необходимо отметить, что конструкция гидрогенератора вертикальная: турбина располагается внизу, а генератор находится над ней. Монтаж гидрогенератора производится снизу-вверх, т.е. сначала производится монтаж
его турбинной части, а затем генераторной. При этом турбинная часть является базой, к которой затем соответствующим образом присоединяется генераторная часть. В зависимости от вариантов реконструкции проводятся различные по объёму строительно-монтажные работы и применяются различные комплексы высокоточных инженерно-геодезических измерений. Так, при замене всего гидрогенератора, на его место устанавливается новый гидрогенератор и для этого случая разработана и применяется технологическая схема производства высокоточных инженерно-геодезических измерений.
При замене генератора происходит центрирование (обеспечение соосности роторов турбины и генератора) его к ротору турбины, после чего выполняется закрепление необходимых частей путём бетонирования. При замене турбинной части возникает задача нахождения центра статора генератора, по отношению к которому будет выполняться дальнейший монтаж всего гидрогенератора. В этом случае статор (его центр) генератора является базой, к которой затем будет присоединяться турбинная часть гидрогенератора. При этом необходимо иметь в виду, что центр статора генератора является центром окружности диаметром, для нашего случая, 11980 мм, положение которого необходимо определить с ошибкой не хуже 1-2 мм [1].
Монтаж гидрогенератора требует обеспечение высокой точности (наклон не более 0,02 мм на 1 метр высоты) при выверке вертикальности ротора турбины, обеспечения соосности роторов турбины и генератора (не более 0,03 мм), а также высокой точности и для других геометрических параметров.
Для обеспечения реконструкции гидрогенератора по третьему варианту нами разработана следующая общая технологическая схема проведения инженерно-геодезических измерений, которая включает в себя:
- Определение вертикальности стенок статора генератора;
- Измерение диаметра статора генератора по трём направлениям (три диаметра);
- Определение положения центра статора генератора;
- Перенос центра статора генератора вниз на уровень низа лопастей турбины;
- Перенос центра опорного кольца турбины вниз на уровень низа лопастей турбины;
- Определение высотного положения опорного кольца турбины;
- Установка в проектное положение камеры турбины.
Определение вертикальности стенок статора генератора необходимо для выбора методики определения его центра. Высота стенок статора гидрогенератора, геометрию которого необходимо определять, может быть до нескольких метров. Статор собирается из секторов и поэтому для проверки вертикальности стенок каждый из секторов статора размечается на несколько частей в плане и на три-четыре яруса по вертикали (рис. 1а, б) [2].
При определении вертикальности за исходный ярус, относительно которого вычисляются отклонения, как правило, берётся верхний ярус А. Отсчёты I по
шкале штангенциркуля производятся относительно струны отвеса,
подвешенного на расстоянии 20-30 мм от металла статора на каждом интервале; точность измерений 0,2- 0,1 мм. По результатам съёмки составляется схема по каждому сечению, на основании которой определяется форма каждого сечения относительно верхнего сечения. При незначительных, до 0,5 мм, отклонений от вертикали, за основной ярус для определения центра статора выбирается наиболее удобный для измерений. При значениях отклонений более 1 мм (при допуске 1,5 мм) необходимо определить на статоре ярус (или промежуточное положение между ярусами), который обеспечивает минимальные отклонения от вертикали, при определении его в качестве исходного.
Определение центра статора может быть выполнено при помощи стрелы [2], устройство которой требует больших затрат времени или, в зависимости от условий измерений, следующими двумя способами.
а)
б)
Л
А
В
С
Б
Рис. 1. Схема определения геометрии статора: а) разметка секторов статора, б) определение вертикальности
5
Первый способ заключается в непосредственном измерении трёх диаметров статора (рис. 1, а) высокоточным тахеометром. Для этого тахеометр способом последовательных приближений устанавливается примерно в центре статора на крестовине с максимально возможной точностью. Точность определения центра статора, при применении высокоточного тахеометра или высокоточной дальномерной насадки, как показал опыт, составляет не более 1 мм.
Второй способ заключается в нахождении и фиксации центра статора пересечением трёх струн, натянутых по диаметрам на исходном ярусе. Положение диаметров определяется срединами шести секторов статора. Величины сторон треугольника ошибок в месте пересечения струн не должны быть более 1,0 мм. Для контроля эллиптичности кольца статора выполняется измерение тахеометром диаметров с верхней плиты фундамента генератора вдоль струн, вдоль потока и перпендикулярно ему по схеме, приведённой на рис. 2.
Рис. 2. Схема измерения диаметра статора
Измерения расстояний выполняются с точки стояния прибора 1 до активной стали статора (Б2) по створу и до точки 2 (81), закреплённой на плите. Далее, прибор устанавливается на точке 2 и измерения выполняются с точки стояния прибора до активной стали статора по створу (Б3) и, для контроля, до точки 1 (Б1).
Перенос центра статора генератора вниз на уровень низа лопастей турбины выполняется с применением прибора вертикального проектирования. Для этого на уровне нижней части камеры рабочего колеса изготавливается монтажная площадка, позволяющая безопасно выполнять строительно-монтажные работы и пригодная для работы по закреплению осей и устойчивой установки геодезических приборов на штативе. На поверхности монтажного пола закрепляется центр, имеющий возможность перемещения по двум направляющим, вдоль потока и перпендикулярно ему. После этого над ним с помощью оптического центрира устанавливается прибор вертикального проектирования на штативе с центрировочным столиком (рис. 3).
Перемещая прибор вертикального проектирования в горизонтальной плоскости, добиваются совмещения перекрестия сетки нитей зрительной трубы с перекрестием струн с ошибкой не хуже 0,5 мм. При смещении перекрестия сетки нитей оптического центрира прибора вертикального проектирования с центра, этот центр смещается до совмещения его с пересечением сетки нитей оптического центрира прибора.
Центр опорного кольца турбины должен совпадать с центром статора генератора с точностью не более 1 мм. Для определения этого центра на опорном кольце турбины имеются четыре монтажные риски (две по потоку воды и две поперёк потока), от которых ранее при первоначальном монтаже выставлялся ротор. Между монтажными рисками натягиваются струны, пересечение которых и даёт центр статора. Для контроля нахождения центра, необходимо определить ещё как минимум один диаметр. Для этого на уровне кольца статора устанавливается монтажный мостик и крестовина из швеллера для установки электронного тахеометра, таким образом, чтобы имелась возможность центрирования над пересечением струн.
Рис. 3. Закрепление центра камеры рабочего колеса
Для повышения точности центрирования рекомендуется применять центрировочный столик, дающий возможность перемещать тахеометр в двух взаимно-перпендикулярных направлениях в пределах нескольких миллиметров с точностью 0,1 мм. Установив одну из направляющих столика вдоль струны, измеряют радиусы от точки пересечения струн до стенок кольца. Средняя квадратическая ошибка измерения радиуса, вычисленная из многократных измерений, не должна превышать 0,25 мм, что позволит обеспечить проверку эллиптичности внутреннего диаметра, допуск на которую равен 2 мм. Как показал опыт применения электронного тахеометра ТСЯР 1201+ при монтаже гидрогенератора, такая точность вполне достижима при расстояниях до 10 - 15 м. Измерив диаметр вдоль струны, измеряют для контроля другие диаметры, концы которых можно отметить на кольце, допустим, через 1-2 см по обе стороны от струны на одной из сторон кольца. Получив максимальное значение
диаметра на одной из точек, фиксируют направление истинного диаметра на кольце. Зная угол между направлением струны и направлением истинного диаметра и величину смещения, равную половине разности радиусов, вычисляют величины смещений тахеометра вдоль направляющих центрировочного столика. Для контроля измеряют диаметры, расположенные, допустим, через 30 градусов от начального диаметра. Если эллиптичность кольца не превышает допуска, закрепляют два взаимно перпендикулярных диаметра струнами.
Определение высотного положения опорного кольца турбины выполняется высокоточным геометрическим нивелированием. Для этого на кольце отмечаются восемь точек, четыре вдоль монтажных рисок и четыре посредине между ними. Нивелирование выполняется веерообразно, для контроля с двух станций. В зависимости от допуска на горизонтальность поверхности кольца, устанавливаются допуски на разности превышений, полученные с двух станций.
Проверка геометрии камеры рабочего колеса выполняется измерением её диаметров в соответствии с рабочими чертежами, относительно закреплённого на монтажном поле центра с применением высокоточного электронного тахеометра.
Предложенные методики измерений были реализованы при реконструкции гидрогенератора. Их внедрение позволило значительно сократить время выполнения работ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Технические условия на монтаж гидрогенераторов / Минэнерго СССР. М.: Информэнерго. -1975. - С. 123.
2. Агеев Ю.Н., Богданов Н.Н. Ремонт гидрогенераторов / Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние. -1982. -С. 200.
© В.А. Скрипников, М.А. Скрипникова, 2012
