淺談大藤峽左岸廠房水輪發電機組軸線調整

康偉方，陶 鉆

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

大藤峽水利樞紐工程簡稱為大藤峽大壩，主要由黔江主壩、黔江副壩和南木江副壩組成。其水輪發電機組電站裝機容量為1 600 MW，安裝了8臺單機容量為200 MW的軸流轉槳式水輪發電機組。在左岸廠房水輪發電機組安裝中，水輪機軸與發電機軸不彎曲運動，主要通過調整推力的大小，并結合鏡板水平測量，完成水導軸承軸領的絕對擺度數據調整[1，2]。再調整上端軸的中心，完成上導軸承、受油器上操作油管及套管的擺度數據。

1 工程概述

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔江彩虹橋上游6.6 km處，地理坐標為東經110°01′，北緯23°28′，是紅水河梯級規劃中最末的梯級[3，4]。大藤峽水利樞紐是一座以防洪、航運、發電、補水壓咸、灌溉等綜合利用的流域關鍵性工程。水庫正常蓄水位61 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，總庫容34.79×108 m3，總裝機容量1 600 MW，工程規模較大。

2 結構特點

水輪機由浙江富春江水電設備有限公司設計制造，水輪機轉動部分包括轉輪、主軸及操作油管、水導軸承、主軸密封和受油器。水輪機為立式軸流轉槳式水輪機、混凝土蝸殼、彎肘形尾水管。水輪機主軸與發電機直接連接，俯視順時針方向旋轉[5，6]。水輪機主軸與發電機主軸采用法蘭連接，其連接面高程為EL27.5 m。機組設置2臺直缸式導葉接力器，接力器布置在+X軸兩側，接力器工作時一推一拉。

為了阻止任何工況下可能形成的真空，在支持蓋上設有4個Φ400 mm的真空破壞閥。主軸密封水及機組滲漏水通過3臺立式潛水泵（一主二備）排至尾水。鼻端固定導葉預留DN250自流排水孔。自流排水孔通過預埋管路接至電站滲漏集水井。每臺機組設一個漏油箱、收集接力器、調速器及自動化元件。漏油通過漏油泵將油打至調速器回油箱。每臺機組設置2臺Φ600 mm尾水管盤形排水閥和2臺Φ500 mm蝸殼盤形排水閥，用于機組檢修時排水。

全廠設置2套操作盤形閥移動式電動油泵系統，供尾水管和蝸殼放空排水盤形閥操作用，操作油壓4.0 MPa。機組設置分段關閉閥及純機械過速保護裝置，可在廠用電消失、機組出現過速情況下，安全關閉導葉以保護機組。大藤峽左岸水輪發電機由哈爾濱電機廠有限公司設計制造，形式為立軸、半傘式三相凸極同步發電機，發電機冷卻方式為雙路徑向無風扇端部回風密閉自循環全空冷冷卻方式[7]。

發電機采用三段軸（含轉子中心體）結構，上導軸承布置在上機架中心體內，推力軸承布置在轉子下方的下機架上，下導軸承布置在下機架中心體內。經計算分析，發電機與水輪機組裝后軸系的臨界轉速可滿足高于飛逸轉速125 %的要求。

發電機轉子中心體與主軸的外法蘭通過螺栓連接，并且依據一定配合間隙的銷段傳遞扭矩。發電機下機架在安裝和檢修時，通過定子鐵心內徑吊出，并可在不吊出轉子和不拆除上機架的情況下更換定子繞組線棒和轉子磁極，以及對定子繞組端部和定子鐵心進行預防性檢查。

為了防止軸電流通過主軸到底板形成環流，在上導軸承滑轉子與頂軸之間設有特殊結構，其絕緣材料的電氣和機械性能，可有效地預防軸電流。

3 機組軸線調整的目的

通過盤車工具使轉動部件轉動，分析各部軸承軸領擺動數據。確定軸與軸之間、軸與轉子之間、轉子與推力頭之間的同軸度（擺度）通過穩定中心使各部油槽內擋油桶及軸瓦間隙滿足要求，確保機組帶負荷運行后，擺度及瓦溫滿足各項技術指標。

4 軸線調整施工場地布置

4.1 轉輪室布置

（1）轉輪槳葉上布置安全網，將所有孔洞全部封堵，方便測量人員行走；

（2）轉輪處布置木樓梯，可以下到槳葉處進行測量；

（3）轉輪室兩個對稱方向布置照明，采用低壓照明或燈帶照明；

（4）清理雜物，避免影響盤車。

4.2 水車室布置

（1）主軸密封座需固定在大軸上，清理周圍雜物，保證密封座隨大軸轉動不受影響；

（2）主軸密封大型附件需吊入下導流錐周圍，但不得影響盤車；

（3）水導軸承油底盤吊入下導流錐周圍布置，不得影響盤車；

（4）水導軸承外側油槽及水導軸承座安裝完成；

（5）水導軸承處兩個對稱方向布置照明；

（6）水導軸承軸領上+Y及+X架設兩塊百分表；

（7）焊接水發聯軸保護罩處的測量樣架；

（8）在水輪機軸及發電機軸保護罩中間位置+Y及+X架設4塊百分表；

（9）清理雜物，避免影響盤車。

4.3 下機架布置

（1）下導軸承瓦托安裝完成，具備抱瓦條件；

（2）考慮下導瓦為非沿軸線對稱布置，在軸線兩側設置八塊瓦，并用45#透平油潤滑；

（3）在下導軸承軸領上+Y及+X布置兩塊百分表；

（4）下導軸承測量處兩個對稱方向照明；

（5）推力軸承高壓油頂起管路安裝完成，具備頂起條件；

（6）推力軸承高壓油頂起泵站電氣接線完成，具備頂起條件；

（7）推力軸承注45#汽輪機油約100 mm，滿足高壓油頂起循環條件[8]；

（8）在推力軸承鏡板+Y及+X徑向、周向布置4塊百分表；

（9）在推力軸承鏡板或者推力頭上布置一臺合像水平儀；

（10）在推力軸承測量處兩個對稱方向布置照明；

（11）清理雜物，避免影響盤車。

4.4 上機架布置

（1）在上導軸承軸領處以+Y為1#點，逆時鐘方向等分8點；

（2）在上導軸承軸領+Y及+X方向布置兩塊百分表；

（3）在集電環+Y及+X方向布置兩塊百分表；

（4）在上導軸承測量處兩個對稱方向布置照明；

（5）安裝完成盤車工具，并試車；

（6）清理雜物避免影響盤車。

4.5 受油器布置

（1）安裝完成上操作油管；

（2）焊接上操作油管測量支架（注：不要焊接在行走平臺上）；

（3）在上操作油管上部與下部+Y及+X方向分別布置4塊百分表；

（4）清理雜物，避免影響盤車。

4.6 軸線調整施工電源布置

在主廠房EL38.0 m高程位置布置二級配電柜，在EL38.0 m高程段7#、8#機組之間布置1面三級配電箱，在下機架EL29.0 m高程布置一面三級配電箱，在水車室EL24.5 m高程布置一面三級配電箱，作為施工和照明電源，滿足施工過程中焊接、照明及電氣試驗的用電需求。所有空氣開關均帶有漏電保護裝置，電源箱采用三相五線制配電，且安排專職維護，并上鎖。

5 工藝流程

機組軸線調整工藝流程如圖1所示。

圖1 機組軸線調整工藝流程圖

6 施工準備

（1）轉動部分處于中心位置。測量轉輪、轉子及各部位軸承間隙，通過數據分析機組中心；若不在中心，可以通過架表抱下導瓦，然后頂、落轉子的方式調整，直至轉動部分基本處于中心；

（2）推力瓦受力調整完成，鏡板處于水平狀態；

（3）8塊下導瓦已安裝到位，抱瓦的緊量暫定為0.01 mm；

（4）檢查各固定部分與轉動部分間隙，保證內部無雜物遺留。發電機定轉子間隙用白布帶拉一圈。水輪機轉輪間隙目測檢查。鏡板和各瓦面潔凈并已具備潤滑條件，高壓頂起裝置已經具備頂起條件；

（5）上機架固定牢靠，千斤頂臨時固定牢靠；

（6）盤車工具安裝到位；

（7）制動管路頂起及復位管路形成，能通入使用；

（8）槳葉與轉輪室間隙、空氣氣隙等，轉動部位與固定部位間隙檢查；

（9）各記錄表格準備到位，各部測點標示明確、一致。

7 軸線調整流程

機組軸線調整百分表架設如圖2所示。

圖2 機組軸線調整百分表架設圖

7.1 盤車前的準備

（1）在上機架四個方位設置四塊百分表，開動盤車工具。當盤車工具帶負荷時，檢查上機架是否有位移變化，如無變化繼續盤車工作；如有變化，則對上機架再次進行加固，直至盤車工具帶負荷時上機架無位移變化后通入正式盤車；

（2）在水導、水輪機軸上法蘭、發電機軸下法蘭、下導、推力鏡板、上導、集電環、上操作油管上下兩端部+Y、+X徑向方向分別架設百分表，在推力鏡板+Y、+X軸向方向架設百分表。所有架設百分表應將大指針對零，小指針對5；

（3）在推力軸承鏡板或推力頭上放置合像水平儀，以測定鏡板水平；

（4）啟動盤車裝置，帶動發電機轉子旋轉，如果聽到有異樣響聲應立即停止其旋轉，無異常后旋轉一周，這時不記錄百分表讀數。

7.2 正式盤車

（1）各測點處人員全部到位，開始軸擺度的測量及調整；

（2）開啟高壓油頂，啟動動盤車裝置，按俯視順時針轉動轉動部分；

（3）每轉到各個測點，停止高壓油頂后，各部位記錄百分表的讀數；

注：槳葉間隙、轉子氣隙在盤車時監測，確認沒有碰觸即可，在軸線調整合格后再進行精確測量；

（4）重復以上步驟2～3次，從中選擇一次最好的數據作為測定結果；

（5）經過計算采取相應措施調整，循環盤車直至軸線滿足要求；

當擺度測量滿足要求后，精確測量轉輪槳葉與轉輪室間隙、轉子氣隙，結合兩組數據找正機組中心（注：通過分析數據，架表抱偏下抱瓦，再通過頂、落轉子兩次，旋轉一圈，重新測量兩部位間隙，直至機組中心滿足要求）；

（6）以1號磁極對準+Y，圓周均布測量16個磁極部位空氣間隙，測量轉輪槳葉與轉輪室間隙；

（7）順時針旋轉180°，再次測量16個磁極處的空氣間隙，間隙偏差不應大于實際平均間隙值的±8 %，同時測量轉輪室間隙，偏差不能大于實際平均間隙±10 %；

（8）數據合格，申請驗收。

7.3 機組軸線調整目標

機組軸線調整控制目標如表1所示：

7.4 質量保證措施

表1 機組軸線調整控制目標

（1）嚴格按照圖紙和規范要求，根據大藤峽左岸機組軸線調整特點，對各個環節進行控制，確保安裝質量受到全面有效控制。主要包括：質量體系、文件與資料的控制、采購和材料質量控制、工藝質量控制、過程質量控制、檢驗與試驗質量控制、檢驗、測量和試驗設備的控制、檢驗和試驗狀態、糾正和預防措施、搬運、貯存、防護的控制、質量記錄控制、培訓等；

（2）施工工序嚴格按照施工方案進行，每道工序進行自檢，上道工序不合格不得進行下道工序施工。對參與機組軸線調整的管理人員及工作人員進行技術交底，并且進行相應的培訓教育，貫徹執行質量標準、操作要點、安全文明注意事項等；

（3）做好過程控制各項記錄，使用經監理工程師批準的驗收表格，真實、及時地提供各項質量控制檢查驗收資料。

8 結語

隨著科技的不斷進步，水輪發電機組的大軸加工精度較高，軸線調整也變得更加簡單。為了提高大藤峽水利樞紐工程水輪發電機的安裝質量，研究大藤峽左岸廠房水輪發電機組軸線調整方法。在大藤峽左岸機廠房水輪發電機組安裝中，根據調整推力的受力情況，結合鏡板水平測量，完成水導軸承軸領的絕對擺度數據調整，通過調整上端軸的中心，實現上導軸承、受油器上操作油管及套管的擺度的數據調整。