燈泡貫流機組軸系安裝工藝

夏保國

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

0 引言

我國低水頭水力資源豐富，燈泡貫流式水輪發電機組是適用于低水頭水電站的良好機型，所以其具有廣闊的市場。為保證燈泡貫流式機組長期安全穩定運行，減少檢修周期，避免機組出現事故，機組安裝質量是重要保障。機組軸系計算方法、軸系調整方法、安裝質量控制及機組盤車是機組安裝的重點工作。

1 軸系調整方式

燈泡貫流式機組軸系調整主要通過抬高主軸的方式，根據機組設計結構型式不同，抬高主軸分為兩種方式。

1.1 主軸水輪機側抬高

水輪機水導軸承處抬高，使轉輪中心在機組中心線上，保證轉輪室與轉輪間隙滿足設計要求;調整發電機導軸承中心在機組中心線上，由于主軸存在撓度，轉子處于傾斜狀態，通過定子機座傾斜加工、傾斜疊裝定子鐵心來適應軸線，保證轉子與定子的氣隙均勻，如圖1 所示。

圖1 水輪機側抬高

1.2 主軸水輪機和發電機側均抬高

水輪機水導軸承處抬高，使轉輪中心在機組中心線上，保證轉輪室與轉輪間隙滿足設計要求。定子機座采用傾斜加工，端面加工軸線與鐵心軸線偏心和偏轉，通過抬高發電機導軸承使轉子與定子氣隙在設計范圍之內，如圖2 所示。

圖2 主軸發電機導軸承及水導軸承處抬高

2 軸系安裝及調整方法

機組安裝過程中，根據軸系的計算值進行相應的調整，使機組軸系處于理想狀態。

2.1 主軸水輪機側抬高的安裝及調整方法

水導軸承體為筒式結構，支撐水導軸承體的扇形板預先加工出向上的偏心值，該偏心值就是水導軸承抬高值，利用軸承支撐板與扇形板之間微小變形以及扇形板與導流錐支撐板的變形，達到調整水導軸承隨主軸偏轉同心。

(1)在上游側管型座安裝發電機軸承支架，根據軸系計算中導軸承下沉值(0.29mm)，調整軸承支架中心應高于管型座上游側中心。

(2)導流錐和內配水環調整同心后，吊起組合體套裝入主軸，與扇形板連接。

(3)通過內配水環調整支撐工具，調整內配水環上游側法蘭內圓至主軸距離左右相等，偏差不大于0.10mm，鉛垂下方距離大于上方2e(e 是扇形板偏心值，e=0.515)。

(4)利用起吊工具吊起主軸、軸承、導流錐及內配水環組合體吊入管型座，按機組中心調整合格。根據扇形板偏心值e 和軸承支架抬高值，計算主軸水平度或法蘭面垂直度。尺寸計算

理論水平度(垂直度)=(0.515 mm-0.29mm)/4.690m=0.05mm/m(水導軸承側高);

(5)根據已測量的管型座上游側法蘭面垂直方向傾斜數據，進行調整修正主軸軸線水平度或主軸法蘭面的垂直度，調整主軸的水平度或主軸法蘭面的垂直度應符合最終計算值。管型座上游法蘭傾斜數據如圖3 所示。

主軸最終調整水平度(垂直度)=0.05mm/m+(-1.20mm/7.400m)=-0.11mm/m(發導軸承側高)

圖3 管型座上游側法蘭傾斜度

(6)轉輪和轉子與主軸組合后，調整轉輪室與轉輪間隙符合設計要求，必要時須在扇形板與導流錐支撐面間加墊片調整。

(7)定子組裝、調整:定子是通過工藝偏心和傾斜加工機座內圓及大齒壓板，鐵心隨之傾斜疊裝，適應由于轉子撓度引起的軸線偏轉和偏移，見圖4，調整定子與轉子之間氣隙均勻在±8%設計值的范圍內。

圖4 定子機座傾斜

2.2 主軸水輪機和發電機側均抬高的安裝及調整方法

水導軸承結構采用球面自調節，軸承隨著主軸上撓曲偏轉與主軸良好接觸。

(1)在上游側管型座安裝發電機軸承支架，根據軸系計算中導軸承下沉值(0.29mm)，調整軸承支架中心應高于管型座上游側中心。

(2)調整導水機構中導流錐與內配水環調整同心，導水機構組合體整體翻轉吊裝就位，調整內配水環X-X 線高于管型座X-X 線一個抬高值(1mm)，調整內配水環Y-Y 線對正管型座Y-Y 線。

(3)主軸組合體通過管型座上游側插入管型座并安裝就位，用經緯儀在H1 和H2 兩點測量主軸的高度;調整主軸高度使H2 的高度等于H1 的高度;調整軸承支架下的斜塊和千斤頂，頂起軸承支架，理論上使H2 的高度高于H1 在設計抬高值和誤差范圍(H2 比H1 抬高3.0±0.20，)。

(4)根據測量管型座上游側法蘭鉛垂方向的傾斜值，進行主軸水平度調整修正見圖5(數據為假定值)，確定最終實際調整值。主軸抬高值和水平度計算值如表1 所示。

圖5 管型座上游側法蘭傾斜

表1 主軸抬高值和水平度計算列表

(5)水平中心調整:在間隔180°水平兩個點處用千分尺測量主軸和導流錐法蘭之間的距離C1，偏差不超過0.10 mm(主軸中心偏差在0.05mm之內)。在間隔180°水平兩個點處用千分尺測量軸承支架和管型座之間的距離C2，偏差不超過0.10mm(中心偏差在0.05mm之內)。

(6)主軸中心調整后，將楔塊焊接到軸承支座上固定。

(7)轉輪和轉子與主軸組裝后，用千分尺在間隔90°的四個點處測量鏡板和軸承支架的距離G。

(8)調整主軸水平或調整軸承支架襯墊厚度，使距離G 符合設計平行度要求，(0.10mm)，調整推力螺栓使正、反推力瓦與鏡板間隙符合要求。

(9)定子機座按設計進行了下游端面傾斜加工，法蘭孔進行了偏心布置加工，見圖6，調整定子與轉子之間氣隙均勻在±8%設計值的范圍內。

(10)轉輪室組裝后，按設計間隙值進行安裝調整。

圖6 定子下游側端面傾斜加工

3 機組盤車

通過盤車檢查機組軸系，檢查轉輪葉片與轉輪室的間隙符合設計要求，否則需調整轉輪室圓度或位置;同時，檢查定子與轉子的空氣間隙，各個位置空氣間隙滿足設計要求，否則調整定子圓度。

操作油管屬于軸系的一部分，盤車檢查操作油管擺度符合要求。盤車方式是在操作油管上等分8 點逆時針標記，通過高壓油頂起主軸，順時針盤車檢查記錄各點位置時的操作油管擺度，外操作油管擺度一般不大于0.10 mm，內操作油管和中操作油管擺度不大于設計要求或安裝技術規范要求，否則需處理操作油管連接法蘭或法蘭加墊。操作油管盤車過程中，同時檢查集電環的擺度，需滿足標準要求。

4 主軸調整與導軸承間隙關系

燈泡貫流式機組軸系是臥軸結構，無論是在安裝調整過程，還是在機組運行中，軸承承擔著轉動部分的重量;在機組安裝階段和運行期間停機時，主軸與導軸承之間在下方無間隙，在機組運行運行時，主軸與導軸承之間在下方僅存在油膜厚度;導軸承與主軸的設計有一定的總間隙(0.60 ～0.75mm)，這樣，主軸的中心與導軸承及導軸承的固定部件中心始終存在導軸承1/2 總間隙的偏心差值，主軸中心與導軸承中心偏差。而機組中心是由軸系中心最終確定，軸系位置關系到轉輪與轉輪室的間隙以及轉子與定子的間隙，導軸承以及固定導軸承的固定部件的中心不是機組真正中心，如軸承支架、導流錐或內配水環的中心，所以，在軸系計算中應包括導軸承1/2 總間隙差值，安裝導軸承固定部件時相應調整導軸承1/2 總間隙差值。主軸與導軸承中心偏差見圖7。

圖7 主軸中心與導軸承中心偏差

5 結語

本文論述的燈泡貫流式發電機組軸系是目前較為常見的結構，但也存在著其它結構的軸系，但軸系安裝調整過程大同小異，充分理解機組結構，通過計算精確調整，確保機組軸系達到最優狀態，使機組安全穩定運行。

［1］ GB 8564—2003 水輪發電機組安裝技術規范.

［2］ DL/T 5038—2012 燈泡貫流式水輪發電機安裝工藝規程.

［3］ 白延年.水輪發電機設計與計算.北京:機械工業出版社，1982.

［4］ 水輪發電機安裝.北京:中國電力出版社，2013.

［5］ 任艷燕，李志和.燈泡貫流式水輪發電機組軸系振動及靜擾度計算分析.大電機技術，2003(3):17-20.

［6］ 韓俊杰.水輪發電機直流泄漏超標分析.防爆電機，2014.1.