自動盤車裝置在枕頭壩一級水電站中的應用

張 治 忠,　熊　璽,　萬　利

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山　614700)

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自動盤車裝置在枕頭壩一級水電站中的應用

張 治 忠,熊璽,萬利

(國電大渡河枕頭壩水電建設有限公司，四川 樂山614700)

摘要：對各種盤車的方式、原理、優缺點進行了闡述與分析。在枕頭壩一級水電站4#機組安裝過程中，采用了自動機械盤車裝置進行軸系同心度測量和調整，實踐證明：該盤車裝置在大型水輪發電機組軸線調整中具有安裝、拆卸方便，轉速均勻、停點準，降低勞動強度、提高工作效率等優點。

關鍵詞：枕頭壩一級水電站；自動盤車；軸線調整；水輪發電機

盤車的目的是檢查和調整水輪發電機組軸線、進而合理地分配軸瓦間隙，是水輪發電機組安裝和檢修過程中必不可少的一道關鍵環節。盤車所用時間的長短直接影響到整臺機組的安裝工期；同時，盤車質量的高低亦關系到機組能否安全、穩定地運行。所以，軸線調整工作是機組安裝過程中的一道重要工序，必須保證其高標準、高質量地完成。

1枕頭壩一級水電站機組結構

枕頭壩一級水電站安裝4臺單機容量為180MW的軸流轉槳式機組，由浙江富春江水電設備股份有限公司制造，水輪機型號為ZZ-LH-875，最大水頭36.49m，額定水頭29.5m，額定流量678.22m3/s，水輪機導軸承設置12塊由稀油潤滑的巴氏合金瓦。

發電機為立軸半傘式結構，型號為SF180-72/14220，額定容量180MVA，額定轉速83.3r/min，設有36對磁極，旋轉方向為俯視順時針，采用密閉自循環空氣冷卻方式冷卻，設置12臺空氣冷卻器。

發電機上導、下導軸承均設置了16塊由稀油潤滑的巴氏合金瓦；推力軸承承受水輪發電機組所有轉動部件的重量和軸向水推力構成的組合載荷，采用多波紋彈性油箱支撐方式，由20塊金屬塑料瓦組成，推力瓦內徑為φ3 130、外徑為φ4 400，推力軸承采用鏡板泵外循環冷卻，每臺機組下機架機坑內布置了3個油冷卻器，機組轉動部分的總質量約為1 200t。

2傳統盤車方式及特點

目前，立式水輪機組采用的盤車方式有兩大類：一類是機械盤車，另一類是電氣盤車。機械盤車包括人工盤車、橋機牽引盤車和電動機械盤車等。

2.1人工盤車

由人力驅動的盤車工藝主要適用于小型立式水輪發電機組，眾多人員在統一號令指揮下靠人力驅動機組進行盤車。該盤車方式需要的人員多、勞動強度大、轉速難以控制；其工作效率低、停點不準確，進而影響到測量數據的精度。

2.2機械盤車

機械盤車是利用機械牽引帶動機組旋轉的盤車方式，一般采用安裝間內的橋機作為牽引動力，用地錨定滑輪作為鋼絲繩導向來驅動轉子旋轉測量機組軸線，在中、小型立式水輪發電機組盤車工藝中被廣泛采用。其缺點是無法在盤車過程中有效地監測鋼絲繩和導向地錨的荷載變化情況，若鋼絲繩拉斷或與導向地錨拉脫，則會危及人身和設備的安全，存在一定的安全隱患；另外，在其操作過程中難以控制機組的轉速，停點誤差大，不能準確地反映機組軸線狀態。

2.3電氣盤車

電氣盤車工藝廣泛應用于大、中型立式水輪發電機組。當水輪發電機采取電氣盤車時，同步發電機處于步進電動機狀態。其原理是發電機的轉子繞組通以恒定直流時，轉子各磁極將會產生恒定磁勢，從而在氣隙間及定子鐵芯上產生恒定磁通，同時，定子線圈單相也通入直流電，則該相定子就會受到順時針(或反時針)的磁力。根據作用力與反作用力原理，轉子就會受到反時針(或順時針)的磁力，當磁力產生的轉動力矩大于轉子的靜摩擦轉矩時，轉子即轉動一定的電氣角度；切換電流至定子的另一相時，轉子又旋轉一定的電氣角度。三相循環切換，則轉子就會連續轉動。

機組安裝或檢修后，由于定子和轉子之間的固定空氣間隙不均勻，電氣盤車時將造成磁拉力不平衡，過大的單邊磁拉力壓迫導軸承的軸瓦使切向摩擦力增大，進而影響機組軸線的測量精度；電氣盤車在操作中機組的旋轉不容易控制，停點不準確，不能真實反映機組的軸線狀態；電氣盤車方式的安裝、拆卸、控制與操作復雜，所需工期較長。

3自動盤車的應用

自動盤車裝置是轉動設備軸系調整中心、靠彈性力偶驅動轉子的動力裝備。轉動設備軸系檢修與調整中心是靠外力驅動轉子實現的，其要求轉速均勻、停點準，軸向、徑向無干擾，測得的數據精確。

3.1自動盤車的原理

該工程所使用的自動盤車裝置由青島正利電力裝備有限公司生產，主要由力偶機構、減速機構、聯軸機構、控制機構四部分組成。機架安裝在發電機上機架上，聯軸機構利用發電機上端軸與盤車裝置的驅動裝置連接以傳遞力矩、帶動機組轉子轉動。自動盤車裝置以主設備有限的、可利用空間與接口內容為幾何條件，將減速增矩和力偶矩的力學原理結合起來，使額定的驅動力以力偶的形式正切向作用于主軸，由14臺小型電動機經減速增矩機構輸出轉矩并通過力偶臂形成力偶矩，再通過聯軸機構傳遞給轉子。設計上采用了正反轉的控制方式，定點后可使主軸與外力分離并處于充分自由的狀態，以保證盤車精度。

3.2盤車裝置的安裝及參數

根據枕頭壩一級水電站機組的結構特點，所設置的盤車裝置接口參數為：

(1)靠上機架上φ4 740-45-m16“生根”；

(2)靠上端軸軸端φ1 160-16-m24傳遞轉矩；

(3)配匹功率：0.37kW×14；

(4)配匹電壓：380V；

(5)配匹電流：不大于15A；

(6)輸出轉矩：750kN·m。

圖1　盤車裝置安裝示意圖

3.3主要盤車過程

(1)初步調整機組中心后，在受油器操作油管、上導軸承、推力軸承、下導軸承、主軸法蘭和水導軸承處按逆時針方向8等分并編號，各部分的對應點要在同一垂直面上，在各測點的+X、+Y方向設百分表。

(2)分別在對稱的4塊下導軸瓦上涂抹透平油；頂起轉子，在推力瓦面上涂抹無水熟豬油；檢查定轉子氣隙。

(3)由專人操作盤車裝置準確停在各測點處，然后反轉一定角度，使大軸和盤車裝置完全脫離，通知各部位人員記錄百分表讀數。

3.4自動盤車裝置具有的優點

與傳統盤車工藝相比，自動盤車裝置表現出以下優點：

(1)安裝、拆卸、操作簡單方便，改善了工作人員的工作環境和工作條件，降低了勞動強度，提高了工作效率；排除了盲目、超負荷驅動的隱患，從根本上確保了人員和設備的安全。

(2)力的作用點合理、作用方向明確，平衡驅動、傳動比大、轉速均勻、停點準確，正反轉控制方式能置轉子于充分、自由的狀態下讀取數據，軸向、徑向無干擾，使測量數據客觀有效，從而提高了盤車精度。

(3)電動機驅動力矩作用于發電機上端軸軸端且均衡、平穩。對于枕頭壩一級水電站半傘式結構的水輪發電機組采用抱緊發電機下導軸瓦的方式進行盤車，可以取得滿意的效果。

4結語

自動盤車裝置在枕頭壩一級水電站4#機的成功應用，筆者獲得了以下幾點體會：

(1)自動盤車裝置結構簡單、操作規范、方便、測量結果真實可靠，從而提高了盤車的質量、效率和自動化水平，改善了工作人員的勞動環境和勞動強度，適合在水電站中運用和推廣。當然，該盤車裝置還存在一定的技術改進空間，制造工藝水平和質量有待進一步提高。

(2)機組制造工藝和安裝質量是軸線質量的前提。推力軸承作為固定部件和旋轉部件的結合點以及機組正常運行的支持點，其高程、水平和同心度直接影響到機組軸線調整的質量。

參考文獻：

[1]GB/T8564—2003，水輪發電機組安裝技術規范[S]．

張治忠(1985-)，男，河北衡水人，工程師，碩士，從事水電站運行、維護和檢修工作；

熊璽(1971-)，男，四川樂山人，副總工程師兼處長，工程師，學士，從事電力生產管理工作；

萬利(1980-)，男，四川眉山人，助理工程師，從事水電的運行維護工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-11-16

文章編號:1001-2184(2015)06-0133-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7；TV53；TV737

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