抽水蓄能机组底环技术研究

抽水蓄能底环是一个环形部件，固定在座环下部，用于安装活动导叶下轴承，还与转轮下环一起构成水轮机的下迷宫环，是水轮机中心的基准部件。抽水蓄能机组底环位于机组导水机构过流通道的下部，其上装有导叶轴套，对导叶起支撑的作用，为保证导叶转动灵活，其轴套孔应与顶盖上的轴套孔同心，底环过流表面设有不锈钢抗磨板，抗磨板可焊接也可螺栓把合在底环上。如果把底环的刚性及其座环把合螺栓分布圆连接位置，或与座环环板连接筒的作用半径加大到和顶盖差不多，就可以克服上述后两项结构缺点。目前国内底环采用裸露在混凝土外面的电站有桐柏、德国金谷、广州一期和天荒坪等抽蓄电站。

目前大部分抽水蓄能机组底环整体到货为主，但也有一些电站采用分瓣到货，现在焊接成整体方式。

有些高水头水泵水轮机在运行相当时间后有座环松动现象，经过分析这是由于底环刚性不够，底环未能充分分担由座环传来的顶盖向上推力，因而使座环的地脚螺栓受力过大而产生松动。在一些设计上，底环与座环的地连接面很小，底环受承受的水压力直接传到其下面的二期混凝土，顶盖的上推力通过座环直接传到地脚螺栓。因水泵水轮机底环的承受水压力的面积要比常规水轮机大，随着应用水头的提高，地脚螺栓的负荷很容易超过混凝土的承载能力，所以对底环的结构需要优化。还有一种设计，底环和尾水锥管均裸露在混凝土外面。这样的布置可使底环的下压力和顶盖的上推力基本平衡，机组内水压作用力大体自身抵消，故对基础的拉力大为减小。不过这种设计也有其潜在的缺点：

（1）底环和尾水锥管均裸露在混凝土外面，变成一个容易承受振动的壳体，使机组的噪声将通过底环及尾水管传入厂房。

（2）水泵水轮受水压时顶盖和底环同时向外变形，使导叶端面间隙更容易扩大。

（3）底环的向下压力对座环所形成的弯矩很大，因而增加了固定导叶内缘的应力。

为克服上述结构缺点，有些公司和电站设计时，将底环的刚性和与座环的把合螺栓分布圆作用半径加大到同顶盖相当，并将底环埋设在混凝土中，使得底环与座环联合承受顶盖的上推力，对基础的向上拉力大为减少。这一结构保留了常规底环下部有混凝土填充的优点。如十三陵、广州二期，缺点是底环不能更换。

为满足底环的可更换的要求，许多低水头或中小型的蓄能机组将底环和基础环分开，基础受力由座环和基础环承担，底环布置在座环基础环上，底环不承受悬臂弯矩，仅作为过流部件，如回龙、白山等电站。

经过对多个抽水蓄能电站的底环相关资料的认真分析和研究，结合经历电站电站的安装经验，总结归纳出底环安装以下的建议：

（1）底环拆装专用工具

当机坑里衬上段安装完成后开始外围混凝土施工，在机坑里衬上段混凝土强度达到设计要求后，安装底环拆装专用工具。建议：底环拆装专用工具属于厂家到货，建议厂家不采用过流面焊接起吊吊耳或过流面钻吊环孔的方式。

（2）底环定位

底环定位应牢固可靠：因受空间限制，底环与座环固定时现场一般情况下无法钻铰销钉孔，导致无法安装定位销钉，这给后续的施工带来风险。建议：1) 厂家设计现场焊接式定位销钉装置；2) 对称焊接定位块4-6组。以确保在进行底环、锥管二期混凝土浇筑时不发生位移，确保工程质量。3）有的电站是现场安装调整，然后用钢板把底环和座环焊接固定。

（3）底环/泄水环安装

1)底环/泄水环分若为两瓣运至安装间后仔细清洗、检查组合面、止漏环等，并将其上的20个套筒拆除清洗。

2)底环/泄水环吊装时使用桥机的双主钩，配合手拉葫芦调整底环/泄水环的角度，使底环/泄水环侧身进入机坑，当底环/泄水环完全进入机坑后，再起升吊机的一个吊钩并配合手拉葫芦，将底环/泄水环调平，落在座环上法兰面上的临时钢支墩上并尽量靠近机坑里衬。

3)将另一瓣底环/泄水环用同样的方法吊入机坑，与先吊入机坑的一瓣底环/泄水环在机坑内组合成整体，组合时利用千斤顶配合桥机进行。

4)合缝间隙用0.05mm 塞尺检查，应不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm 塞尺检查，深度不应超过合缝宽度的1/3，总长不应超过周长的20%；连接螺栓及销钉周围不应有间隙。组合缝处的安装面错牙一般不超过0.01mm。为防止漏水过水面组合缝应该封焊。

5)最后通过桥机单吊钩将整体底环/泄水环吊起 ，并旋转一定角度后落于座环上就位，并进行螺栓及定位销连接。

6)先进行尾水锥管与底环/泄水环焊缝的焊接，再进行锥管与肘管焊缝的焊接。

7)底环及锥管安装完成后，再进行管路安装，最后浇筑二期混凝土浇筑及灌浆处理。

关于座环打磨时间的问题，打磨有两种方法：

1）先进行座环打磨，待打磨完成后将锥管和底环吊入机坑，再进行上部混凝土施工。该种方法安全系数高，不用将底环悬吊便可进行座环的打磨作业，但是会影响混凝土浇筑进度。

2）先将锥管、底环吊入机坑，然后进行上部混凝土浇筑，待混凝土浇筑完成后，将底环悬吊至基坑内如图所示，然后再进行座环的打磨工作。该种方法能保证混凝土浇筑的连续性，但需将底环悬吊后进行座环打磨，危险系数高。

QX的底环

2.JX的底环

3.LY的底环

4.DH的底环

4. XY

5.ZA的底环

6. TC的底环