簡述海南瓊中抽水蓄能電站1#機組軸線調整

盧寶軍 廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司

本電站機組推力軸承采用能自動平衡瓦間負荷的彈性油箱支撐結構，其各結構部件均在廠內進行加工，但由于磨削等精加工水平還不是很高，導致各結構組裝后仍存在一定的相對誤差，再加上安裝公司進行推力軸承安裝工人控制精度的差異，可能會使機組軸線達不到在廠內預裝時的效果，導致發生一定程度上的傾斜或者更加復雜的情況，如發生曲折。因此機組轉子中心體、主軸、水輪機轉輪等轉動部分吊入后，加之推力軸承彈性油箱支撐結構的自動平衡負荷特性對鏡板水平進行調節，但鏡板水平必須嚴格控制在0.02mm/m以內，在調整推力軸承各瓦與大軸法蘭間隙處于基本一致的情況下，進行盤車，目的使機組的軸線、機組中心線和旋轉中心線重合或者在滿足規范要求的偏差范圍內。通過對盤車測得數據進行分析，檢查機組的軸線、中心線的重合情況，判斷是否符合規范及廠家要求，并進行針對性地調整。通過機組盤車，也對推力軸承各部件的加工精度和安裝精度進行檢驗，進而保證機組安全正常運行。

圖1 推力軸承結構示意圖

1.概況

海南瓊中抽水蓄能電站裝設由阿爾斯通設計制造的三臺單機容量20MW的立軸混流半傘式結構水泵水輪發電機組，金屬蝸殼，立式彎肘型尾水管。單臺機組額定轉速為375r/min，水輪機工況下額定輸出功率為204.1MW，水泵工況最大輸入功率≦220MW（頻率50.5HZ下），水輪機工況額定凈水頭308.00m，轉輪直徑：2180mm，安裝高程：184.5m（吸出高度Hs=－54.5m）。

發電機軸采用常規的三段軸結構；包含上導軸承、下導軸承、水導軸承及推力軸承。推力軸承采用薄板彈性油箱支撐方式，彈性油箱采用帶分瓣基礎板的整體環型結構。下端軸、推力頭和鏡板采用一體結構布置。

2.盤車前的準備工作

機組主要部件包括發電機定子、下機架部件已安裝就位，轉子部件、水輪機部件已吊入，軸系各部件已經預緊、連接；調整固定好定子及下機架，且定子及下機架基礎二期混凝土強度達到設計要求，螺栓力矩及伸長值驗收合格；高壓油系統已經完成噴油試驗，并具備隨時投運條件。

機組盤車前，以轉輪上、下迷宮環的間隙為基準，檢查發電機轉子中心體空氣間隙和水輪機止漏環空氣間隙無異物，導軸承油槽蓋板與主軸之間有足夠的間隙，防止與主軸發生摩擦。

在機組盤車前，對推力軸承的各部件進行認真清掃、檢查，各接觸面用刀尺檢查平面度，應無毛刺、高點；復核各部件的相關尺寸，確保鏡板水平和各推力瓦壓縮量滿足要求。在主軸測量部位圓周上進行8等分，即設置8個盤車點，上下各測量部位的同一軸號應保證在同一垂直面內，測點序號為機組未轉動時的序號，并在上導軸承、主軸法蘭（水輪機、發電機）、下導軸承、集電環及水導軸頸6處的+Y與+X方位分別架設一塊量程為10mm的百分表。

為防止機組軸線發生較大幅度的徑向移動，所以在盤車前將上、下導軸承沿X、Y方向的四塊瓦與大軸抱緊，但太緊會使大軸不能自由轉動且易傷害到瓦面，因此瓦與軸之間的間隙控制在0.02～0.05mm。另外盤車時還應在上導、下導、法蘭3處設垂直測點，通過垂直數值分析反映鏡板的水平度，分析、調整其軸向跳動情況。

3.機組盤車

3.1 盤車方式

本電站推力軸承的支撐為能自動平衡瓦間負荷的彈性油箱，其內部結構決定了機組盤車時只能進行彈性盤車，即盤車過程中抱緊上導瓦與下導瓦。機組安裝采用人工盤車方式，盤車時必須投入推力軸承的高壓頂起裝置。

3.2 機組軸線的相關參數

水輪機軸長5210 m m，直徑Φ 為985 m m，發電機上端軸長2100 m m，發電機整個軸系長度為10015 m m，導瓦支撐方式采用楔子板結構，上導瓦設計抱瓦間隙0.282 m m，下導瓦設計抱瓦間隙0.444 m m（后廠家調整為0.35m m），水導瓦設計抱瓦間隙0.25mm（后廠家調整為0.22mm）。推力軸承結構圖見圖1。

3.3 盤車過程

機組盤車時，調整機組上導、下導、水導軸位至中心位置；下導瓦和水導瓦周向各抱四塊瓦，抱瓦間隙為0.02mm。然后人工進行盤車，提前在上導、下導、水導軸承的+X、+Y架設兩塊百分表并調至0位，另外在上導、下導、法蘭的3處垂直測點架設百分表，以反映鏡板軸向跳動值。首先啟動高壓頂起裝置緩慢空轉一圈，使軸停在初始位置后，調整各百分表至零位。

開始盤車前，試投入高壓油頂起裝置一段時間，檢查頂起裝置，正常后投入運行，人工進行盤車，依次將轉子停在0°、45°、90°、135°、180°、235°、270°、315°、360°的位置，轉子慢慢停下后，關閉高壓油頂起裝置，讀取各百分表讀數，并測量止漏環間隙。機組軸線調整及盤車檢查順序見圖2。

圖2 機組軸線調整及盤車檢查順序

3.4 盤車數據分析

3.4.1 測點分布：如圖3

圖3 機組盤車測點布置

3.4.2 數據處理

進行彈性盤車后各測點百分表讀數見表1。

通過對表1中數據的分析，可以得出各個導軸承及法蘭的凈擺度值及相對擺度值，分別見表2、表3。

表1 機組彈性盤車時擺度記錄值 單位：0.01mm

表2 各個導軸承及法蘭的凈擺度計算值 單位：0.01mm

表3 各個導軸承及法蘭的相對擺度計算值及鏡板跳動值

上述計算結果表明，上導軸承到鏡板的距離為4.97m，相對擺度計算值為為0.006mm/m≤0.03mm/m；下導軸承到鏡板距離0.125m，相對擺度計算值為0.02 m m/m≤0.03mm/m；主軸法蘭到鏡板距離為4.1 m，相對擺度計算值為0.021mm/m≤0.03mm/m；水導軸承到鏡板距離8.07m，相對擺度計算值為0.009mm/m≤0.03mm/m，且全擺度不大于0.14mm；鏡板的最大跳動量為0.04mm≤0.05mm，均滿足設計要求。

另外，在實際盤車過程中，由于各組盤車負責人讀取百分表數據、百分表誤差等方面原因，可能會導致盤車數據出現一定的誤差，但計算出的全擺度、凈擺度最大值的方向應該是相同的。如果兩邊的數據互相矛盾，分析數據得出的擺度方向是相反的，那就無法分析出機組軸線實際曲折情況。造成這種情況的常見原因可能有以下兩點:

（1）推力軸承鏡板水平度不滿足或者未清理到設計要求，或廠內試驗后彈性油箱自動平衡機制未恢復，即廠內彈性油箱壓力試驗時，造成彈性油箱受力過大不能正常調整受力。

（2）下機架基礎螺栓擰緊力矩不夠，致使轉子重量轉移致下機架基礎時使下機架產生傾斜。

4.結語

根據機組盤車數據得出的擺度值計算機組軸線的偏心量，從而根據計算出的差值對各導軸瓦與大軸的間隙進行調整，也從另外一方面保證了機組運行過程中各導軸承軸瓦溫度均勻上升。本電站的大軸采用的是整體化設計，彈性油箱的自動平衡作用更有利于進行盤車，也更能真實有效地檢驗機組安裝質量，更方便檢查、調整機組軸線，可為目前大型立軸半傘式水泵水輪發電電動機組的大軸、推力軸承設計及盤車提供有益的借鑒和指導。