水電站高轉(zhuǎn)速機組軸線調(diào)整應用探究
——以二臺子電站為例

朱昌鑫，張華壘，劉 程，蔣巍巍

(國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

二臺子水電站位于四川省甘孜州九龍縣境內(nèi)，為低壩引水式，電站設計水頭319 m，設計引用流量8.86 m3/s，額定轉(zhuǎn)速750 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速1 212 r/min，裝機2臺HLA542-LJ-150的水輪機及配套的SF24-8/3050發(fā)電機組，總裝機2×24.5 MW，發(fā)電機安裝方式為懸式，水輪機和發(fā)電機生產(chǎn)廠家為重慶水輪機廠。

在水電站機組水輪機、發(fā)電機以及導水機構(gòu)安裝結(jié)束后，機組的實際軸線總是存在誤差，對機組運行的擺度、振動及受力有很大的影響，嚴重時甚至會威脅水輪發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定運行。需要對機組的軸線進行測量和調(diào)整，使得軸線控制在允許范圍內(nèi)[1-3]。水輪發(fā)電機組(以下簡稱：機組)軸線：由發(fā)電機軸、水輪機軸組成，用貫穿機組主軸的中心線來代表實際的機組軸線。機組中心線：機組固定部件的幾何中心線。旋轉(zhuǎn)中心線：整個機組回轉(zhuǎn)部分圍繞著旋轉(zhuǎn)的幾何中心線，貫穿推力軸承鏡板面的中心的垂線。機組在旋轉(zhuǎn)過程中，這三條線的理論狀態(tài)是各自鉛直且相互重合，但在實際機組運行過程中，往往出現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)中心線與機組中心線重合，機組軸線曲折(如圖1)的情況，嚴重時三條線彼此相互分離。軸線調(diào)整的目的就是使得三條線彼此間的誤差盡可能縮小，使得整體軸線滿足機組運行要求。

1 軸線的測量

水輪發(fā)電機組主軸的尺寸一般較大，對軸線的測量難度大，要求精度高，軸線調(diào)整工作，直接影響著機組的整體檢修質(zhì)量，另一方面，也反映出水電廠的機組檢修技術(shù)水平。機組軸線測量的主要是通過盤車來實現(xiàn)的，按照盤車的動力源不同，將盤車劃分為人工盤車、機械盤車和電氣盤車，按照盤車的程序和方法又分為分段盤車和整體盤車。

圖1 機組軸線曲折類型

二臺子機組盤車采用機械盤車，方法為整體盤車。機組盤車前，先將機組中心大致推到固定部件的幾何中心線，避免盤車時水輪機偏向一側(cè)，中心確定后將機組的上導瓦適當抱緊，避免大軸中心偏移，造成數(shù)據(jù)測量誤差。盤車時選定機組的+Y、+X方向，在水導軸領(lǐng)、水發(fā)法蘭、下導軸領(lǐng)、上導軸領(lǐng)處分別架設百分表，調(diào)整百分表測桿垂直于軸面，確保百分表架設無誤。將主軸測量部位進行8等分，并按照逆時針方向編號，各個測量部位的軸號應保持上下對應。盤車前用高油壓頂轉(zhuǎn)子，將推力瓦表面均勻涂一層豬油，確保推力瓦表面相對光滑。緩慢轉(zhuǎn)動機組，測量機組各部點的擺度，并計算出全擺度和相對擺度，以X向為例，盤車測得數(shù)據(jù)如表1。

表1 機組盤車數(shù)據(jù)記錄表

2 軸線的狀態(tài)分析

根據(jù)圖2可以看出圖2(a)中，由于軸線與旋轉(zhuǎn)中心重合，大軸中心O1旋轉(zhuǎn)中心線上，大軸順時針旋轉(zhuǎn)，則每個百分表讀數(shù)不變，其擺度為0。圖2(b)中，由于軸偏離旋轉(zhuǎn)中心OO1(距離為e)測出擺度，出現(xiàn)一條峰值e和-e的近似正鉉曲線，最大值在軸號5，最小值在軸號1上。根據(jù)該規(guī)律可以作出圖3機組盤車擺度曲線圖和圖4機組各測點軸心軌跡。

根據(jù)圖3可以分析出四條曲線都是近似于正選曲線，無異常點，數(shù)據(jù)真實可靠。由于上導測點距離抱瓦較近，上導擺度較小，水導距離最遠擺度最大，軸號3處擺度最大，為0.11 mm，軸號7處擺度最小，為-0.84 mm。

圖2 軸線測量關(guān)系曲線圖

圖3 機組盤車擺度曲線圖

圖4 機組各測點軸心軌跡

根據(jù)圖4，上導擺度基本可以忽略不計，以上導為基準，下導、法蘭以及水導偏向軸號2和軸號3處，總體偏向一致。鏡板距離下導4.07 m，鏡板距離水發(fā)法蘭5.07 m，鏡板距離水導7.21 m，鏡板直徑1.12 m。

根據(jù)法蘭和水導距離鏡板的距離比值，同圖4的軸心曲線偏移量最大點比值基本一致，可得出大軸法蘭處無折線情況，機組擺度大主要因絕緣墊在軸號7號處偏厚。

3 軸線的調(diào)整

軸線的偏移根據(jù)圖5軸線相似三角形關(guān)系圖可以看出，當測出法蘭最大凈擺度值j，查出兩點距離L后，即可作出一個直角三角形ΔABC。在軸線AB的延長線上，作推力頭地面直徑D的垂線，使它與水平線相交于d，且dO=Of=D/2。再通過f點作AB的平行線交于水平線e，得另一個直角三角形Δdef。兩三角形相似，根據(jù)相似原理可以得出式(1)，根據(jù)表1最大凈擺度處計算可以得出刮削量。

圖5 軸線相似三角形關(guān)系

(1)

同理，可以計算出每個軸號對應的絕緣墊刮削量或加墊量。如圖6加墊量柱狀圖。根據(jù)圖6刮削量柱狀圖顯示刮削點最大在7號點，刮削量為0.074 mm，根據(jù)不同軸號的刮削量在絕緣墊上做出分區(qū)圖，對絕緣墊進行刮削，刮削過程一般不能一次就滿足要求，往往需要多次刮削和盤車檢驗刮削量的大小和方向是否正確，二臺子電站經(jīng)過三次盤車刮削絕緣墊后，軸線達到標準要求。如表2盤車后擺度數(shù)據(jù)表。修后運行機組各點擺度均在合格范圍內(nèi)，如圖7機組擺度檢測圖。

圖6 刮削量柱狀圖

圖7 機組擺度檢測圖

X向軸號12345678擺度上導0.00.0-1.0-1.00.00.01.50.0下導0.0-3.0-1.0-3.0-8.0-8.0-6.5-2.0法蘭0.05.01.5-2.0-6.0-4.5-1.01.0水導0.0-10.0-8.0-6.5-10.0-5.00.53.5相對點1-52-63-74-8全擺度上導00-3-1下導856-1法蘭6103-3水導10-5-9-10凈擺度下導-上導8580法蘭-上導6105-2水導-上導10-5-6-9

4 結(jié) 語

二臺子電站機組軸線處理相對順利，法蘭面無主要拐點，部分高點處理后拐點消除，大軸自身也無曲折情況，通過軸線處理，機組修后振動擺度是歷年各工況運行中最優(yōu)的一次。

本文通過對二臺子電站機組檢修盤車過程的介紹，闡述了機組盤車的主要方法，應用計算機根據(jù)盤車數(shù)據(jù)繪制了相關(guān)曲線圖，對機組軸線處理分析效果較好，在一定程度上可以縮短相應工期，同時也可以提高機組檢修質(zhì)量，在國內(nèi)高轉(zhuǎn)速機組對軸線質(zhì)量要求很高的情況下，可以提供參考作用。