立式水輪發電機組軸系擺度及導軸承間隙調整

許國彥

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

立式水輪發電機組軸系擺度及導軸承間隙調整

許國彥

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

立式水輪發電機組軸系實際安裝過程中經過盤車檢查、調整擺度合格后，各導軸承處滿足安裝規范相對擺度要求和軸承間隙要求，盤車結果及導軸承的間隙調整正確與否關系到機組運行效果。分析和探究實際安裝調整中出現的一些問題，對于機組能夠長期穩定運行尤為必要。

盤車；擺度；導瓦間隙；保管

0 引言

立式水輪發電機組軸系必須經過盤車檢查，經過多次調整合格后，軸系各導軸承處須滿足安裝規范相對擺度要求和軸承間隙要求，盤車結果及導軸承的間隙調整正確與否對機組運行效果至關重要。通過總結近年來多個電站軸系安裝過程，實際存在一些調整方面問題，為避免不正確的安裝調整而導致水輪發電機組運行擺度和振動過大，有必要進行探索研究，以提高機組安裝和運行質量。

1 軸系盤車和調整正確方法

由于機組軸系連接部件在生產制造中存在制造偏差、安裝調整誤差以及軸系部件存放保管不當而產生軸線偏差，當機組軸系部件組裝后，通過盤車檢查會發現軸系各部件軸線存在不同狀況的曲折，該曲折產生的擺度符合安裝規范要求并在導軸承間隙允許范圍內，即可認為合格，能夠保證機組運行穩定，反之則必須對軸系部件連接進行調整，最終達到合格，因此機組軸系盤車檢查擺度和導軸承間隙調整是安裝過程中非常重要的環節。懸式和傘式機組軸系軸線曲折情況，如圖1所示。

圖1 機組軸線曲折情況

機組盤車前，鏡板必須通過調整推力瓦受力均勻使水平度符合0.02mm/m要求，機組中心線就是與鏡板垂直的旋轉中心線，軸系各部位的軸線相對旋轉中心線的偏差，在盤車轉動時形成擺度圓φ，擺度圓消除基準抱緊瓦的導軸承位移值即為該部位的凈擺度，軸系部位的傾斜值J為凈擺度的一半，即J=1/2φ，軸系各部位點相對旋轉中心都有一個傾斜值，通常所指各部位的擺度為該部位軸的最大凈擺度。

懸式機組剛性盤車抱上導瓦0.03～0.05mm間隙，測量推力頭、集電環、上導、下導、水發聯軸法蘭和水導軸承的擺度，通過修磨卡環或推力頭與鏡板的絕緣墊、水輪機與發電機軸法蘭面之間加墊片或修磨法蘭面，使各處相對凈擺度符合規范要求，凈擺度須小于導軸承總間隙值。計算凈擺度時均以上導為基準，各處擺度與上導擺度相減；遵循前減后、下減上、正偏外的原則。

傘式機組以剛性方式盤車是抱下導軸承瓦0.03～0.05mm間隙，測量操作油管、集電環、上導、下導、水輪機軸與發電機軸聯軸法蘭以及水導軸承位置的擺度，計算凈擺度時均以下導為基準，各處擺度與下導擺度相減，即下導以上部位的擺度與下導擺度相減，水、發聯軸法蘭和水導軸承擺度與下導擺度相減。通過轉軸與轉子中心體同鉆鉸前相對平移調整，或發電機軸與或水、發聯軸法蘭面之間加墊片方法調整，使各處相對凈擺度達到規范值以內，絕對擺度同時小于規范值以及導軸承總間隙值。

水輪機軸與發電機軸法蘭之間因操作空間限制，修磨和測量存在很大難度，水導軸承擺度調整一般很少采用修磨水、發軸法蘭面，多數采取法蘭之間加墊片進行調整。

對于三導軸承的軸系，如果以剛性盤車方式測得非基準導軸承處擺度，導軸承間隙調整應以基準導軸承處為準，將非基準導軸承擺度考慮在其中，計算各導軸承處最大軸擺度及方位，再計算對應各個角度位置的分塊瓦擺度。

當最大擺度值T在相鄰兩盤車點之間，相鄰點凈擺度分別為T1和T2，且T1>T2，可計算最大擺度點T與T1之間夾角β,以及最大擺度值T。

圖2 最大擺度值和角度

基準導軸承的間隙按等間隙調整，非基準導軸承間隙調整計算以設計單邊間隙減對應軸位的傾斜值，應注意各點擺度值有正負號，調整對應軸擺度為正的導瓦間隙應偏小，對應軸擺度為負的導瓦間隙應偏大。

Ji=1/2T×cosαi

δ=δ′-Ji=δ′-1/2T×cosαi

式中，αi—各導瓦與最大凈擺度的角度。

2 實際安裝的問題分析

2.1 軸線與鏡板摩擦面不垂直盤車將產生擺度圓，法蘭結合面與軸線不垂直盤車也產生擺度圓，如圖3所示。以往理論將盤車或運行時軸系轉動分為自轉和公轉，這種表示會造成概念混亂，不能反映出軸系真實轉動狀態；真實的軸系只有圍繞旋轉中心的一個轉動，即圖中的公轉，不存在另一個自傳，其擺度圓僅表示出軸線運動軌跡。實際導軸承處最大擺度點形成的擺度圓將始終處于旋轉最外側，理論上與導軸承瓦間隙最小，在運轉時最容易受力，所以軸系轉動不應分解為自轉和公轉。

圖3 盤車擺度圓

2.2 盤車計算錯誤

某電站軸流轉漿式機組出現受油器浮動瓦燒損事故，復核查閱擺度計算數據時，其中全擺度計算數據有正確的，也有錯誤的，導致凈擺度數據大小和方位均隨之錯誤。經分析應為受油器浮動瓦燒損事故主要原因之一，所以在擺度計算過程中計算方法和公式必須正確，確保后續每一步驟計算正確。

2.3 導瓦間隙計算方法錯誤

同上電站軸流轉漿式機組，復核查閱導軸承瓦調整記錄，數據顯示各導瓦的間隙錯誤計算為：δ=δ′+Ji。按這樣計算進行調整導瓦間隙值，與正確計算δ=δ′-Ji相比，產生相差2倍傾斜值Ji的間隙量，機組運轉時必然導致導軸承蹩勁，導瓦瓦溫高，甚至燒導軸承瓦，此調整間隙錯誤也為該機組受油器浮動瓦燒損事故因素之一，因此必須正確調整導軸承導瓦間隙。

2.4 推力軸承為彈性推力軸承的三導軸系，若以剛性方式盤車，以抱下導軸承為基準，測得上導軸承和水導軸承處擺度，為使三導軸承同心，下導軸承間隙按等間隙調整。在調整上導軸承和水導軸承間隙時，應將擺度因素計算在其中，不應按等間隙調整；按等間隙調整將使導軸承同心度相差傾斜值Ji,失去盤車測擺度的意義，使得三導軸承在運轉時蹩勁,導致同一導軸承瓦溫相差較大。

2.5 盤車數據以及調整間隙與機組X、Y中心線無關。軸系在標記盤車記錄點位置后，盤車過程中軸系任意盤車測點可以停留在對應X、Y中心線百分表位置。計算調整導瓦間隙應根據實際導瓦位置與最大擺度點位置的角度進行計算，若在調整導瓦間隙計算表中標注機組X、Y位置，會產生錯誤和混亂。某機組軸系導軸承間隙計算表中多標注X、Y，按X、Y中心線方位調整與按盤車最大擺度點位計算產生了90°方位誤差，導致軸承間隙調整方位和數值偏差。最終糾正調整導瓦間隙時，拋棄X、Y標注，按盤車擺度最大點位對應導瓦角度位置計算得出各導瓦正確調整間隙值。

2.6 運輸和現場保管變形引起擺度變化

通常水輪機軸和發電機軸采取單獨包裝、兩點支撐運輸，包括發電機軸已套裝轉子中心體的也是采取兩支點方式，軸系部件運輸期間需要一定時間，運輸到現場后軸部件一般也要有儲存保管時間。軸部件在2點支撐長時間狀態下易產生撓曲變形，實際現場保管儲存因條件限制及各種因素，往往未注重進行此項保管工作，在軸部件安裝聯接盤車時，通過擺度數據發現軸系部件已產生變形，必須對軸系綜合調整使各部位擺度滿足要求，因此有必要按照中華人民共和國機械行業標準水電機組包裝、運輸和保管規范，對軸部件臥放時應定期翻轉180°儲存保管，以防止產生撓曲變形。

某電站一臺懸式機組在盤車時，通過對初始數據和調整過程數據分析，發現原套裝轉子中心體的發電機軸呈彎曲狀，分析為保管放置期間產生撓曲變形。經過數次修磨推力頭卡環調整下導擺度、同時對水、發聯軸法蘭間加墊片調整水輪機導軸承位置擺度，最終使軸系各位置處擺度符合要求，該機組軸系調整后盤車狀況見圖4。

圖4 調整后盤車狀況

對于軸類部件儲存保管工作非常重要，一旦出現撓曲變形，給軸系安裝調整帶來非常大的工作困難，同時受到軸變形程度限制，難以調整至理想擺度值，會影響機組穩定運行。

3 結語

立軸水輪發電機組通過盤車檢查擺度，調整軸系使擺度值符合規范要求，力求擺度最小，并且擺度小于導軸承理論間隙。安裝調整各個導軸承間隙要考慮軸擺度值，相當于利用有擺度的軸系進行安裝調整導軸承，使各個導軸承即要符合設計間隙要求，又要使各個導軸承與旋轉中心保持同心，使機組運行時軸系在導軸承油膜約束下運行，從而使機組各部位擺度和振動值符合安裝規范要求，確保機組穩定運行。

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[2] 尚培軒.水輪發電機轉子支架配創副立筋的工藝方法.防爆電機，2013.4.

[3] 韓俊杰.水輪發電機直流泄漏起標分析.防爆電機，2014.1.

Shafting Pendulum Degree and Guide Bearing Clearance Adjustments of Vertical Hydro-Generator Unit

XuGuoyan

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

After turning inspection and qualified pendulum degree adjustment of the shafting of vertical hydro-generator unit in practical installation process, each guide bearing should meet relative pendulum degree requirements and bearing clearance requirements in installation specification. Whether the turning result and guide bearing clearance adjustment are correct relates to operation result of the unit. This paper analyzes and discusses some problems occurred in practical installation and adjustment processes. They are especially important to long-term stable operation of unit.

Turning；pendulum degree；guide bearing bush clearance；storage

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.12

TM303.5

B

1008-7281(2017)01-0040-003

許國彥 男 1963年生；畢業于哈爾濱電機廠職工大學機械制造工藝及設備專業，現從事水輪發電機組現場安裝技術指導工作.

2016-09-29