CCS水電站主軸密封及導軸承安裝

周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650041）

CCS水電站主軸密封及導軸承安裝

周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650041）

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站（簡稱CCS水電站）安裝8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發電機組，依據設計要求主軸密封裝置在水輪機壓氣工況下運行時主軸密封才投入，防止壓縮空氣從主軸密封溢出；在正常運行（無壓運行）時主軸密封切除。該電站水輪機主軸密封結構特點與其他機組結構形式不同，本文針對該電站主軸密封的結構特點和安裝施工工藝進行詳細闡述，供其他同類電站借鑒。

水電站；水斗式水輪機；主軸密封；導軸承；安裝

1　概述

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝了8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發電機組，機組將在“無壓狀態”和“有壓狀態”兩種狀態下運行，即：當下游河道流量超過一定流量時尾水洞將變成有壓洞，水輪機按有壓運行方式運行，水輪機轉輪室內將采用強迫補氣壓水措施，把尾水壓到轉輪可以正常運行的水位，滿足水輪機最小排出高度的要求，此時需要將主軸密封投入運行防止壓縮空氣從主軸密封處溢出；當下游河道流量較小尾水洞為無壓洞時，水輪機按無壓運行方式運行，此時需要將主軸密封切除。主軸密封的投入與切除通過油壓接力器進行控制，沿圓周方向均勻布置4個液壓頂起裝置及2個鎖定裝置，通過電磁閥進行控制。當在有壓狀態下運行時主軸密封接力器鎖錠退出，主軸密封千斤頂落下主軸密封投入，并自動投入潤滑水；當無壓狀態下運行時主軸密封千斤頂頂起，主軸密封接力器鎖錠投入主軸密封退出。

主軸密封主要由抗磨板、密封環、浮動環、蓋板、彈簧、千斤頂、鎖錠裝置、支撐塊、形程開關、電磁閥、操作油管、潤滑水管等組成；水導軸承采用稀油潤滑的巴氏合金瓦襯的自潤滑軸承，采用楔形調整塊的分塊瓦和可拆卸的軸承體組成。具體結構如圖1所示：

圖1　主軸密封及水導軸承總裝配圖

2　主軸密封安裝

水輪機主軸軸線及中心等調整完成，并符合相關要求后進行主軸密封和導軸承的安裝。根據沖擊式機組自身的結構特點，主軸密封的安裝對導軸承的安裝是制約的，必須等到主軸密封的安裝工作全部結束后才能進行導軸承的安裝。主軸密封安裝前根據廠家設計圖紙在下風罩橫梁上焊接4個吊耳，并懸掛4個5 t手拉葫蘆將水導軸承及下油箱整體吊起，再用4個自制剛支墩將軸承體及下油箱固定牢靠。

2.1抗磨環安裝

將分瓣到貨的抗磨板表面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺，然后用刀尺檢查法蘭面的平整度。

按照出廠裝配編號和設計圖紙的裝配半徑尺寸將抗磨環裝配在水輪機軸上。在調整時一定要保證抗磨環的外側與主軸支撐止口外側邊緣緊貼，把緊螺栓到設計力矩，用0.02 mm的塞尺檢查不能通過；用框式水平儀檢查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺檢查抗磨環分瓣接頭位置無錯臺。

抗磨環的固定螺栓應凹進摩擦面2 mm以上。

抗磨板安裝完成后，進行抗磨板波浪度的盤車檢查，沿圓周方向布置4塊百分表，盤車檢查抗磨板內、外環工作面的波浪度≤0.02 mm。

2.2浮動環安裝

將分瓣到貨的密封環和浮動環表面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺，然后用刀尺檢查組合面的平整度。在機坑外按照6個潤滑水孔的位置進行預配并在浮動環上做好標記。

利用手拉葫蘆將分瓣浮動環吊入機坑安裝位置，按照圖紙方位進行組裝，組裝時注意組合面按照圖紙要求涂抹L515平面密封膠，組裝完成后用0.02mm塞尺檢查不能通過，并在浮動環側面安裝封堵螺塞。

浮動環組裝完成后用手拉葫蘆吊起一定的高度，按照預裝時標記進行密封環與浮動環的組裝，考慮到密封環的特殊材質，在組合螺栓擰緊過程中必須采用力矩扳手均勻打緊即可，防止過度用力將密封環損壞，檢查密封環的固定螺栓應凹進摩擦面2 mm以上，組裝完成后按照圖紙方位將密封環緩慢落在抗磨板上。

2.3蓋板安裝

在水輪機主軸軸線及中心調整、固定完成后先進行蓋板的預裝工作。將分瓣蓋板吊入機坑，根據設計圖紙半徑控制尺寸調整蓋板與主軸的同心度，測量蓋板與主軸的同心度偏差≤0.5 mm。當蓋板調整完成后按照圖紙要求配鉆定位銷釘孔。

2.4彈簧的安裝

檢查浮動環與蓋板的相對方位，將彈簧安裝孔清掃干凈，試裝彈簧，保證彈簧的壓縮均勻、順暢，不允許有發卡現象，然后回裝彈簧旋入絲堵壓緊。

2.5支撐塊、千斤頂、鎖定裝置的安裝

蓋板與浮動環的密封間隙沿主軸采用白布進行封堵防護。按照圖紙對稱安裝浮動環定位調整板，用塞尺檢查定位板與蓋板定位銷之間的間隙（0.05～0.10 mm），然后配鉆定位板定位銷，保證浮動環上、下活動時的徑向偏移。

按照浮動環與蓋板上的編號，將支撐塊、千斤頂、鎖定裝置對號入座，裝入廠內預配銷釘，把緊螺栓。微量的調整支撐塊的方位，確保支撐塊上的頂起螺桿與千斤頂的活塞桿垂直，然后用力矩扳手擰緊支撐塊的壓緊螺栓，按照圖紙要求調整4個頂起裝置支撐塊調節螺桿與千斤頂活塞桿之間的距離（12 mm），然后涂抹螺紋鎖固膠將螺桿用螺母鎖固。主軸密封千斤頂及鎖錠裝置如圖2所示：

圖2　主軸密封千斤頂裝配圖

在蓋板上按照編號安裝鎖定裝置墊板、鎖定裝置、支撐塊，檢查鎖定裝置與墊板的間隙是否滿足圖紙要求（0.4～0.8 mm），保證鎖定裝置的順暢投退。見圖3主軸密封鎖定裝置裝配。

圖3　主軸密封鎖錠裝置裝配圖

2.6附件的安裝

按照圖紙要求進行潤滑水管、潛水泵、潛水泵管路、頂起裝置及鎖錠裝置油管路安裝。所以管路焊縫必須進行PT檢查，潤滑水管路按照圖紙要求整體進行0.6MPa水壓試驗，潛水泵排水總管進行0.3MPa水壓試驗，頂起裝置及鎖錠裝置油管路進行酸洗及1.5倍的工作壓力試驗，保壓30 min不得有滲漏。

2.7頂起裝置及鎖定裝置聯動試驗

管路安裝完成后，利用油壓泵通過操作電磁閥對千斤頂及鎖定裝置動作試驗，檢查實際工況時的聯動性。即：4個千斤頂是否同步頂起浮動環，頂起過程中浮動環是否動作順暢，鎖定裝置是否能投退自如，千斤頂及鎖定裝置缸體是否有漏油現象。

2.8浮動環頂起試驗

在主軸密封蓋板上對稱布置4塊百分表，向主軸密封供0.4 MPa的潤滑水，檢查浮動環的頂起是否水平及頂起量為0.10～0.15 mm。若浮動環頂起水平偏差較大需要分析原因進行處理調整。

3　水導軸承安裝

水導軸承主要包括：下油箱、軸承體、內擋油圈、油盆底、冷卻器、瓦座、水導瓦、調整斜楔、內油箱、密封板、外油箱、冷卻器進出水管、油盆蓋、接觸式油擋、瓦溫電阻、油溫電阻、油位計、油混水位計等。

3.1下油箱及油盆底安裝

主軸密封安裝工作全部結束后，將水導軸承及下油箱整體用4個5 t葫蘆吊起取出4個鋼支墩，將上部機殼上精加工面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺。按照預裝的方位緩慢同步降落4個5 t手拉葫蘆將下油箱落至安裝位置，并裝入定位銷釘。

按照圖紙方位將清掃干凈的下油箱油盆底組合后與下油箱進行組合，在組合縫涂抹L515平面密封膠，組合完成待密封膠凝固后用0.02 mm塞尺檢查組合縫間隙不能通過，然后用手拉葫蘆將內擋油圈與油盆底位置找正，放入密封條，穿入螺栓擰緊。

3.2水導冷卻器水壓試驗

水導冷卻器為扇形散熱片結構，在安裝前進行水壓試驗，試驗壓力為1.0 MPa，保壓30 min不得有滲漏，若有滲漏必須進行檢查處理。水壓試驗完成后，泄壓安裝擋油板。

3.3水導瓦安裝

分瓣瓦座清洗干凈后在機坑內組裝完成，將瓦座與軸承體按照圖紙方位進行組合，然后利用外徑千分尺測量瓦座、軸承體與主軸軸領對稱4點距離，檢查瓦座與軸承體的同心度，按照圖紙要求確保瓦座與主軸軸領的間隙控制在0.6～0.8 mm。

用導向螺桿配合4個手拉葫蘆緩慢降落瓦座與軸承體，在降落過程中確保瓦座與軸承體的水平度，防止與主軸刮碰。軸承體降落就位后按照預裝時的標記安裝定位銷及組合螺栓，組合螺栓的力矩為1291 N·m。最后再次檢查瓦座與主軸軸領的間隙控制在0.6～0.8 mm。

采用酒精、清潔泥等相關材料將水導瓦、軸承體內部、軸領清洗干凈，按照圖紙和出廠時的預配編號將水導瓦吊裝就位。

在軸承體上沿圓周方向對稱架設4塊百分表監測調瓦過程中主軸中心的位移。根據水導瓦的數量按照水導瓦的方位布置10塊百分表，監測水導瓦調整與主軸接觸情況，水導瓦調整時采用對稱兩塊瓦為一組同時對稱調整方式進行，通過壓板、調整螺桿和斜楔調整水導瓦與主軸的接觸情況，對稱緊固調整螺桿上的調整螺母，當發現彼此對方百分表指針有輕微變動時表明此兩塊瓦抱緊，再轉入下一組，直到全部全部調整完成，最后用0.02 mm塞尺檢查水導瓦與主軸軸領是否完全接觸點。

用內徑千分尺測量10塊壓板的厚度，再用深度尺測量斜楔頂部與壓板頂部的距離，根據斜楔的比例1：50及水導瓦需調整的間隙0.24 mm，計算需加工套管的長度值。計算公式為：斜楔頂部與壓板頂部的距離-壓板的厚度-需調整瓦間隙（0.24 mm）換算的長度（套管總長為12 mm）=套管加工后的長度。

套管加工后用游標卡尺進行復測，若有少量偏差進行修磨處理。將套管清掃干凈，拆除之前調整時安裝的壓板，將套管套入調整螺桿，再回裝壓板，然后通過旋緊調節螺桿上的螺帽將斜楔提起，直到套管在斜楔與壓板之間壓緊為止，最后鎖緊定位螺帽。

水導瓦調整完成后，按照圖紙和水導瓦編號安裝測溫電阻并做好標記，然后檢查電阻的絕緣值應滿足要求。

3.4附件安裝

將之前預存在機坑內的外油箱用手拉葫蘆倒至軸承體上，對組合面用砂紙、銼刀、刀尺檢查處理干凈，組合面涂抹L515平面密封膠進行組圓，然后用環形吊車葫蘆將外油箱整體提起，清掃外油箱下法蘭面及軸承體把合面，安裝密封條，再將外油箱落下穿入螺栓按力矩要求打緊。

將水導瓦、瓦座、軸領檢查清理干凈，按照方位安裝內油箱蓋板，內油箱蓋板安裝完成后安裝密封板，密封板與主軸的間隙控制在0.5～0.7 mm，用塞尺檢查整圈間隙應均勻。

油盆內徹底清掃干凈，用刀口尺、銼刀檢查外油箱及油盆蓋組合面無高點、毛刺，用手拉葫蘆將油盆蓋吊裝就位，調整油盆蓋的方位及油盆蓋與主軸同心度滿足要求擰緊組合螺栓，配鉆定位銷釘孔。

按照圖紙要求安裝油位計、油溫計、油混水位計、空氣濾清器、觀察窗等相關附件，并滿足要求。

4　小結

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發電機組，該機組主軸密封設計結構與國內同類型機組及其他類型的機組結構形式不同，并且運行工況特殊。因此，主軸密封及水導軸承的安裝質量控制非常嚴格，按照此施工工藝完全保證了安裝質量要求。目前厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站前4臺機組已經進入調試運行階段，并且運行穩定、可靠。通過本文對主軸密封和水導軸承施工工藝的闡述，希望可以為其他類似電站提供參考。

TK730.3

B

1672-5387（2016）09-0022-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.008

2016-04-15

周玉龍（1980-），男，工程師，從事水電站機電設備安裝及質量管理工作。