半傘式水輪發電機主軸檢修平臺研制

王 毅

（福建水口發電集團有限公司，福建 福州350000）

1 引言

水輪發電機組的軸線測量及調整是水電機組檢修中的一項重要工序。機組軸線調整質量的優劣，將直接影響機組運行時的擺度及振動，從而影響機組安全穩定運行。

盤車是機組軸線調整的重要環節，盤車測得擺度值的準確性將直接影響軸線調整質量。機組盤車需利用臨時導軸瓦（只在檢修中使用）從互成90°的4個方向頂緊主軸，用以限制主軸盤車轉動時各徑向位移量，若主軸沒抱緊，盤車過程中機組將發生較大的徑向位移，造成機組各部位測出的擺度值呈跳躍式變化，影響擺度值的準確性；若位移量較大，甚至可能造成機組轉動部分與固定部分發生碰撞。因此，檢修過程中臨時導軸瓦的安裝質量將直接影響到機組軸線調整質量的優劣性[1-5]。

2 軸線調整危險性分析

在半傘式水輪發電機組中，推力軸承位于轉子下方，軸向推力通過頂蓋傳至基礎，推力軸承與頂蓋之間通過推力支架連接并實現受力傳導[1]。半傘式機組臨時導軸瓦的位置距離推力支架進人口有3m高，距水導軸承油槽蓋近5m，離推力油槽底部只有1.5m的距離、中間有主軸，作業空間狹小（如圖1所示），作業人員通過架設爬梯，在推力支架內壁的槽口上搭設簡單的木板作為檢修作業平臺。檢修過程中，梯子容易側滑，搭設的木板容易發生滑移，存在人員跌落及工器具墜落的危險。

為了消除作業中的危險性，本文研制出一種能夠實現軸線調整時平臺搭拆的安全性、高效性及便捷性的主軸檢修平臺，安全的作業環境能夠讓作業人員更專注于臨時導軸瓦抱緊時的檢修工作，從而提高軸線調整的質量，確保機組檢修后能夠安全穩定運行。

3 主軸翻轉檢修平臺設計特點及結構要求

為了提高檢修平臺在搭拆及使用時的安全性、高效性及便捷性，主軸檢修平臺設計要求如下：

（1）檢修平臺采用12片翻轉踏板，其中1片為起始片，作為上下平臺的孔洞，可活動上翻。

（2）在上下平臺孔洞位置設置上下用的爬梯，爬梯不用時可收起并固定在推力支架內壁上。

（3）每片平臺具有自鎖、互鎖功能。

（4）平臺收起后緊貼推力支架內壁固定，不影響機組正常運轉。

（5）現場焊接24個底座鋼板用來固定檢修平臺，每塊踏板由2塊底座鋼板固定。

圖1 半傘式水輪發電機推力支架及臨時導軸瓦安裝圖

（6）翻轉踏板由橫向翻轉軸承座和縱向翻轉軸承組成，橫、豎翻轉主軸和軸承座采用45號鋼配上雙列、雙層調芯軸承座。

（7）踏板由4mm花紋鋼板等組成，平臺每平米承載400kg以上。

（8）平臺內、外圍邊采用80mm×4mm扁鋼圍邊，以防檢修時工具、零件掉落。

（9）平臺安裝完畢后，踏板轉軸前端與主軸距離50mm，踏板后邊緣距離推力支架內壁300mm。

4 主軸翻轉檢修平臺的設計及安裝調試

4.1 主軸翻轉檢修平臺的設計

主軸翻轉檢修平臺包括圓周均布在水輪發電機組的主軸與推力支架之間的若干片翻轉踏板，水平狀態下的相鄰翻轉踏板之間相互銜接成一體，如圖2所示。

（1）翻轉踏板均包括“T”字形的橫豎轉軸3與腳踏面4，橫豎轉軸的豎軸5均經軸承6鉸接在推力支架2內壁沿豎軸翻轉，腳踏面的下表面均經軸承鉸接在橫豎轉軸的橫軸7上沿橫軸翻轉。

（2）橫豎轉軸的橫軸與腳踏面上均開設有銷孔，翻轉至水平狀態的腳踏面銷孔與橫軸銷孔同軸對應并均經豎直穿設的插銷8穿插定位，插銷的大頭端朝上。

（3）腳踏面的下表面固設有方鋼管加強肋9。

（4）腳踏面采用花紋鋼板。

圖2 檢修平臺及翻轉踏板示意圖

（5）腳踏面的形狀均為等腰梯形，相鄰腳踏面之間腰部銜接呈一體的水平多邊形環狀結構。

（6）腳踏面上表面靠近主軸與推力支架內壁的邊上均固設有圍邊10。

（7）腳踏面的其中一腰部固設有用以搭靠在下一腳踏面上表面的連接延邊11。

（8）連接延邊與所搭靠的腳踏面經螺絲旋緊。

4.2 主軸翻轉檢修平臺的安裝調試

（1）實地復測量推力支架內部尺寸，確定主軸翻轉平臺的安裝位置，并將踏板轉軸的底座焊接在推力支架內壁上。

（2）按順時針方向依次點焊每1塊踏板的底座，并將踏板與相鄰踏板進行拼接并做好自鎖及互鎖措施，安裝調試施工圖。

（3）由于推力支架內壁同一高度（即安裝翻轉平臺的位置）不是一個標準圓形，故需要調整每塊踏板在其旋轉主軸徑向的位置，使其梯形的上下邊盡可能與相鄰踏板的上下邊相連。

（4）隨后測量翻轉平臺中心與假瓦安裝平臺中心的同心度，通過調整使兩者盡可能同心。

（5）調整后測量翻轉平臺內圓同一徑向位置的直徑是否為1800mm，即翻轉平臺內圓與機組主軸的間隙為50mm，誤差允許在±15mm以內，若無法調整間隙至允許值，則需要對踏板進行切修后再次安裝調試，符合要求后，將平臺底座焊牢。

圖3 檢修平臺踏板安裝

圖4 檢修平臺同心度調整

5 主軸翻轉檢修平臺的工作方法及應用

5.1 主軸翻轉檢修平臺的工作方法

主軸翻轉檢修平臺的工作方法，按以下步驟進行：

（1）未使用時，腳踏面沿橫豎轉軸的橫軸翻轉至豎直，并整體沿橫豎轉軸的豎軸翻轉倚靠在推力支架內壁，呈切向狀態收納。

（2）使用時，腳踏面整體沿橫豎轉軸的豎軸翻轉至呈徑向狀態展開，腳踏面沿橫豎轉軸的橫軸翻轉至水平，其中水平狀態下的相鄰翻轉踏板之間相互銜接成一體，上一腳踏面的連接延邊搭靠在下一腳踏面上表面，連接延邊與所搭靠的腳踏面均經螺絲旋緊，形成一整體的環形檢修平臺，工作人員可站在上面檢修作業[1]。

5.2 主軸翻轉檢修平臺的應用效果

主軸檢修平臺的研制及應用，顯著提高了半傘式水輪發電機組軸線調整安全性，大大減少作業人員的勞動強度，不僅提高了軸線調整的工作效率，還使作業面下方的其他檢修工作能夠同時進行，從而全面提高了機組大修的工作效率，對實現安全、精益、高效檢修起到重要作用。軸線調整安全性、質量效果及效率的提升，能夠更好地保證水輪發電機組的可靠運行，從而保障了電網運行的可靠性和穩定性，具有重大的經濟和社會效益。

6 結論

該主軸檢修平臺可推廣應用到機組結構相似的其他水電廠中，為國內其他水電廠在機組軸線調整安全性方面的提高提供借鑒思路和現成經驗。此外，該檢修平臺還可以應用于其他類似的“鐘罩”型高空作業環境，從而提高該類作業的安全性。