卡索峽水電站水輪發(fā)電機組盤車工藝

張勇

【摘要】 在水輪發(fā)電機組安裝和檢修過程中，軸線的好壞對機組運行的擺度、振動及受力有很大的影響，甚至?xí){水輪發(fā)電機組的安全、穩(wěn)定運行。所以機組軸線調(diào)整工作的好壞，直接影響著機組的安裝和檢修質(zhì)量。在某種意義上講，也反映出水電廠的機組安裝和檢修質(zhì)量。因而作為機組軸線調(diào)整、處理的依據(jù)——盤車工藝，是機組安裝和檢修工作中極為重要的環(huán)節(jié)。文章介紹了剛性盤車軸線調(diào)整方法和采用加墊法的工藝，為類似機組提供了借鑒。

【關(guān)鍵詞】 剛性盤車;軸線調(diào)整;加墊法工藝

1.概述

卡索峽水電站位于青海省門源縣珠固鄉(xiāng)境內(nèi)的大通河干流上，水輪發(fā)電機組為立軸懸式軸流定槳式結(jié)構(gòu)，裝機容量為3×5MW，額定轉(zhuǎn)速250r/min，轉(zhuǎn)子上方設(shè)有上導(dǎo)軸承、推力軸承，轉(zhuǎn)子下方設(shè)有下導(dǎo)軸承及水導(dǎo)軸承。推力軸承為剛性支撐結(jié)構(gòu)，機組軸系由發(fā)電機軸和水輪機軸兩段軸連接，推力頭熱套于發(fā)電機軸最頂端。機組盤車采用機械式盤車，即利用橋式起重機，經(jīng)過滑輪用鋼絲繩拉動機組的轉(zhuǎn)動部分，每轉(zhuǎn)45°測量一次。

2.機組軸線調(diào)整

2.1盤車前的準(zhǔn)備工作

2.1.1推力頭安裝

（1）推力頭套入前調(diào)整鏡板的高程比設(shè)計值低0.8～1mm，在推力瓦面不涂潤滑油的情況下調(diào)整鏡板水平，其水平偏差應(yīng)在0.02mm/m以內(nèi)。

（2）推力頭熱套前調(diào)整其在起吊狀態(tài)下的水平。

（3）推力頭熱套后，降至室溫時才能安裝卡環(huán)。卡環(huán)受力后，應(yīng)檢查卡環(huán)上、下受力面的間隙，用0.02mm塞尺檢查，不能通過的應(yīng)抽出處理，不得加墊。

2.1.2推力軸瓦受力調(diào)整

（1）將主軸調(diào)整至機組中心線上，檢查空氣間隙和水輪機輪葉間隙無障礙物，在水導(dǎo)軸承處用人力分別在+Y及+X方向推動主軸，觀察百分表，主軸應(yīng)能夠自由擺動，確認主軸在自由狀態(tài)下。

（2）采用人工錘擊抗重螺栓的方法調(diào)整剛性支撐推力軸承受力時，在水輪機軸承處，在+Y及+X方向用百分表監(jiān)視大軸，錘擊力應(yīng)使大軸平均有0.05～0.10mm的傾斜，在相同錘擊力下大軸傾斜的變化值與平均變化值之差不超過平均變化值的±10%。

（3）人工錘擊法調(diào)整推力瓦受力均勻并達到設(shè)計高程后，將鎖定板鎖死。

2.1.3其他準(zhǔn)備工作

（1）在推力頭上做好分度及標(biāo)記 ，將測點按逆時針方向編為 1～8 號，同一編號在下導(dǎo)、水導(dǎo)的測量部位應(yīng)保證在同一垂直面上。

（2）對稱裝入4塊上導(dǎo)軸瓦并涂抹潤滑油，將上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整為0.03～0.05mm。

（3）用油泵頂轉(zhuǎn)子，給推力瓦噴注透平油或者瓦面均勻涂一層薄豬油，落下轉(zhuǎn)子，檢查制動器與轉(zhuǎn)子下部的制動環(huán)之間應(yīng)全部離開。

（4）分別在上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸領(lǐng)處+ X和+ Y方向各裝設(shè)1組百分表，每組百分表 2?只，調(diào)整測桿垂直于軸面，將所有百分表回零，小針指向4～5mm區(qū)間。

2.2機組軸線調(diào)整

以卡索峽水電站1號機組盤車為例，下導(dǎo)至鏡板距離2486mm，水導(dǎo)至鏡板距離6116mm，水導(dǎo)至水發(fā)軸法蘭2410mm，鏡板直徑910mm，水發(fā)軸法蘭直徑610mm。

盤車準(zhǔn)備工作結(jié)束后記錄卡索峽水電站1號機組第一次盤車數(shù)據(jù)。

根據(jù)表1的盤車數(shù)據(jù)計算出的下導(dǎo)、水導(dǎo)+X、+Y軸的相對擺度，分析得出下導(dǎo)1-5點、2-6點、4-8點數(shù)據(jù)超標(biāo)，水導(dǎo)所有點數(shù)據(jù)超標(biāo)。當(dāng)下導(dǎo)和水導(dǎo)相對擺度同時超標(biāo)時，應(yīng)首先考慮通過在鏡板與推力頭之間加墊將下導(dǎo)相對擺度調(diào)整合格后，再通過水發(fā)聯(lián)軸法蘭之間加墊來進行水導(dǎo)相對擺度調(diào)整。

由于實測的凈擺度在不同方向上的值是符合正弦規(guī)律變化的，但是八個方向都是針對軸上測點而決定的，所以軸線的最大凈擺度完全可能不在這幾個方向上。下導(dǎo)根據(jù)X、Y向兩組數(shù)據(jù)，選取有最大凈擺度的Y向進行分析。按正弦規(guī)律，實際的最大值可能在5點和6點之間或4點和5點之間的某個方向上，根據(jù)計算公式Y(jié)向5-6點=-14.5°，由于是負值所以最大擺度不在5點至6點的范圍內(nèi);Y向5-4點=-14.5°，由于是負值最大擺度不在4點至5點的范圍內(nèi);由此可以確定擺度最大點為5點。

利用下式計算鏡板與推力頭之間的加墊厚度：

鏡板與推力頭之間加墊位置是通過凈擺度的正負號決定的，當(dāng)為正值時在大號點加墊，為負值時在小號點加墊。根據(jù)上式計算出1-5點位置需在1號點加δ值為0.043mm的銅皮墊，2-6點位置需在2號點加δ值為0.024mm的銅皮墊，4-8點位置需在8號點加δ值為0.024mm的銅皮墊，現(xiàn)場實際中由于銅皮的規(guī)格是固定的，一般為0.05mm、0.10mm、0.15mm等，所以采用加墊法時只能用接近規(guī)格的銅皮，通過加墊的深度及長度來進行調(diào)整。

完成鏡板與推力頭之間加墊后，進行第二次盤車。

由表2可以看出，此時下導(dǎo)的擺度已滿足規(guī)范要求，水導(dǎo)根據(jù)X、Y向兩組數(shù)據(jù)，選取有最大凈擺度的X向進行分析。按正弦規(guī)律，實際的最大值可能在3點和4點之間的某個方向上，根據(jù)計算公式X向3-4點=4.6°，由于是正值所以4點偏向3點4.6°為最大擺度，即=0.552mm。

利用下式計算水發(fā)聯(lián)軸法蘭之間的加墊厚度：

水發(fā)聯(lián)軸法蘭之間加墊位置也是通過凈擺度的正負號決定的，但是與鏡板與推力頭之間的加墊位置相反，當(dāng)為正值時在小號點加墊，為負值時在大號點加墊。根據(jù)上式計算出最大擺度點4點偏向3點4.6°，需在水發(fā)軸法蘭4號點偏向3號點4.6°加δ值為0.07mm的銅皮墊，1-5點位置需在水發(fā)軸法蘭5號點加δ值為0.039mm的銅皮墊，3-7點位置需在水發(fā)軸法蘭3號點加δ值為0.053mm的銅皮墊，4-8點位置需在水發(fā)軸法蘭4號點加δ值為0.0696mm的銅皮墊，現(xiàn)場實際中用接近規(guī)格的銅皮，通過加墊的深度及長度來進行調(diào)整。

完成水發(fā)聯(lián)軸法蘭加墊后，進行第三次盤車。

表3下導(dǎo)凈擺度數(shù)據(jù)曲線與表2下導(dǎo)凈擺度數(shù)據(jù)有少量變化，在盤車數(shù)據(jù)變化的誤差范圍內(nèi)，屬于正常現(xiàn)象。根據(jù)水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范（GBT8564-2003）的機組軸線的允許擺度值（雙振幅）要求，此時水導(dǎo)、下導(dǎo)的允許擺度值均符合水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范（GBT8564-2003）的要求，即水導(dǎo)相對擺度≤0.05mm/m，且水導(dǎo)軸承處的絕對擺度≤0.25mm;下導(dǎo)相對擺度≤0.03mm/m，此次機組軸線調(diào)整工作結(jié)束。

3.結(jié)束語

本文以卡索峽水電站1號機組為例介紹了采用加墊法對立式懸吊式機組進行剛性盤車，利用數(shù)學(xué)三角函數(shù)和三角形相似關(guān)系的知識，對盤車數(shù)據(jù)進行分析計算，確定了機組軸線調(diào)整的方案，為類似機組提供借鑒，此種剛性盤車的軸線調(diào)整方法對小型立式懸吊式水輪發(fā)電機組具有廣泛的適用性。

參考文獻：

王玲花《水輪發(fā)電機組安裝與檢修》中國水利水電出版社

《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范（GB/T8564-2003）》中國標(biāo)準(zhǔn) 出版社

《立式水輪發(fā)電機檢修技術(shù)規(guī)程（DL/T817-2014）》中國電力出版社