立式水輪發電機組“三條線”淺析

魏雪友

（廣東粵電新豐江發電有限責任公司，廣東 河源 517021）

1 概念誤區

機組軸線：①機組旋轉大軸的幾何中心線；②由頂軸（或勵磁機軸）、發電機主軸（或轉子支架中心體加中間軸）及水輪機主軸等各軸幾何中心連線組成的；③由頂軸（或勵磁機軸）、發電機主軸及水輪機主軸等組成，一條貫穿機組主軸的中心線叫機組軸線。3種說法是一致的，第三種表達更詳細一點。

機組旋轉中心線：①貫穿于鏡板鏡面中心的垂線；②一條貫串推力軸承鏡板鏡面中心的垂線。兩種說法也是普遍一致的。

軸線為轉動部分靜態時幾何中心線，旋轉中心線為轉動部分做旋轉運動時，受到推力軸承的承托和導軸承的限制所形成的運動軌跡線，它是一條虛擬的線，兩線區別如圖1所示。

機組中心線：①堅軸水輪發電機組的固定部件有上部機架、定子、下部機架、水輪頂蓋、上下固定止漏環、轉輪室，這些固定部件幾何中心的連線稱為機組中心線；②通過機組安裝基準件中心的鉛垂線是機組中心線；③套于水輪機和發電機轉動部分外面的主要固定部件的中心的連線。3種說法所指都不是同一條線，筆者認為第三種說法才是機組中心線，像第一種說法：上、下機架一般裝設了推力軸承和導軸承，是起承重和限位的作用，旋轉中心線是靠推力軸承的承托和導軸承的限制所形成的運動軌跡線，上、下機架對旋轉中心線來說是主要部件；第二種說法：鉛垂線是傳統的鋼琴線，是參照線，它是以流道為中心，定一安裝基準件，通過安裝基準件的中心往上引一條鉛垂線作為機組的安裝基準中心線，這條線最容易與機組中心線混淆，它們的區別見圖2所示。第三種說法：主要固定部件是指水力部件和磁力部件，止漏環和轉輪室是機組轉輪水力作用部件，定子是機組磁力做功部件，水力發電機組就是靠水力旋轉帶動磁場旋轉發電的，所以座環的上下止漏環和轉輪室及定子是機組中心線的主要部件，它們的連線才是機組中心線，見圖2所示。

圖2 機組中心線與機組安裝基準中心線區別

2 機組中心線是三線之首

機組中心線是三線之首，機組中心線調整好，打下良好的基礎，對后期機組軸線調整和旋轉中心線調整非常有利。某電廠有臺軸流式機組（見圖3），機組中心線有點傾斜，那它的旋轉中心線也要跟著傾斜，旋轉中心線是靠推力軸承的承載和導軸承限制所形成的，旋轉中心線的傾斜可以通過推力瓦的抗重螺栓高低來改變并用軸頭旋轉水平反映出來，軸頭旋轉水平哪邊高，軸就往哪邊傾斜，它的傾斜要和機組中心線的傾斜重合，如果剛好相反，那轉輪對應水平高點的地方就會間隙偏小，軸頭高0.01 mm，按比例到了轉輪傾斜量有0.10～0.30 mm，如果機組中心線基礎好，那軸頭旋轉水平哪邊高都可以；某電站有臺混流式機組（見圖4），上、下止漏環不同心，它影響機組軸線推中心，軸往右邊推，上迷宮左邊大了，下迷宮右邊又小了；某電廠有臺混流式機組，上導軸承有兩塊溫度高，從盤車、推中心、導軸承放間隙整套下來數據都很好，后面測上機架8個支腿下沉量發現溫度高對應方向的支腿下沉量大出毫米級的，對此調整了軸頭旋轉水平，大軸往對面方向傾斜，重心偏移，溫度高問題解決了，但機組旋轉中心線與機組中心線是交叉而不是平行狀態，迷宮有一邊間隙小了。類似的例子有很多，特別是年久一點的機組，受加工精度、工人手藝、施工標準等影響，機組中心線多有不同心造成的傾斜現象。

圖3 機組中心線對機組旋轉中心線的影響

圖4 機組中心線對機組軸線推中心的影響

3 機組旋轉中心線的意義

機組旋轉中心線，是一條旋轉運動軌跡線、是一條虛擬的線、是一條輔助線，這條線的存在可以分析出一些現象的原因：

（1）解釋了為什么要調推力瓦受力和軸頭旋轉水平，旋轉中心線的穩定靠的是推力瓦的支承和導軸承的限制，受力不勻將造成這條線晃動，軸頭旋轉水平不好，可以使這條線傾斜運行（但傾斜與擺度無關，這個可以用作圖法加以說明）。

（2）解釋了為什么凈全擺度要水導全擺度減上導全擺度，因為盤車轉動時上導不能完全限制死這條旋轉中心線，它還會有一些平移量，所以水導全擺度減上導全擺度得出凈全擺度，減的是大軸的平移量，可以用這條線分析出其中的道理。

（3）解釋了為什么導軸承最大擺度點間隙值放最小，因為各導軸承都與這條旋轉中心線同心，導軸承最終限制出這條旋轉中心線，放間隙以什么為依據可以從這條線加以闡述。

（4）構成相似三角形等比原理用于絕緣墊修刮墊計算：它利用了一條貫穿鏡板的垂線（即機組旋轉中心線）至擺度測點的距離（約等于軸長距離）、一條貫穿推力頭的垂線（即擺度線）至擺度測點的距離、加上該測點擺度值的一半構成了一個三角形，與絕緣墊的直徑、絕緣墊刮墊量、推力頭的直徑三條邊構成的三角形， 兩三角形相似三邊等比求出刮墊量，用幾何作圖方法見證說明，不必死記刮墊量公式。

有了這條幾何線可以充分去挖掘它存在的意義，同時這條線的調整像推力軸承受力調整、軸頭旋轉水平調整、導軸承間隙調整等可以大幅篇章對這條線進行深入地撰寫。

4 “三條線”的梳理與歸納

機組“三條線”，可以作為機組檢修核心技術的開篇，具有簡明扼要、開門見山、立竿見影的效果，同時“三條線”也能系統地、全面地展現機組檢修核心技術，為此對“三條線”進行梳理和歸納（見圖5）：很多人知道盤車，那盤車的目的是什么？為了找出擺度，找出擺度的目的又是什么？找出擺度為了處理軸線，最終還是回歸到三條線上來；還有軸線怎樣推中心？頂起轉子，然后邊落轉子邊用導瓦推大軸，通過鏡板滑行平移，再測量出空氣間隙和轉輪間隙作為大軸中心；還有軸線推好后怎么固定，上導抱瓦，轉輪打尖，這些都歸納為軸線處理的內容。再看看旋轉中心線，為什么要受力調整，怎么調整，軸頭旋轉水平怎么測量怎么調整，導軸瓦怎么放間隙，甚至像鏡板怎么研磨，軸瓦怎么修刮都可以歸納進來。機組中心線應安裝基準中心線配合著講，因檢修都是現成的機組，初裝時裝好的機組中心線很少會去調整它，只有改造某個部件才會機組中心線進行復核，所以安裝基準中心線可以分初裝時的絕對基準和檢修時的相對基準；安裝基礎中心線傳統方法用掛鋼琴線電測法（掛線電測法），所以怎樣以基準線求機組中心線也有很多內容。機組中心線是三線之首，但從軸線和旋轉中心線調整到非常好的情況下，又可以反推出機組中心線是否處于傾斜狀態，“三條線”共同作用，相互成就。“三條線”最終目的為了保證水力平衡和磁力平衡，是機組穩定運行的基礎，檢修工人必須掌握其中原理、相互關系和調整方法。

圖5 機組“三條線”梳理和歸納

5 結束語

立式水輪發電機組“三條線”的理想狀態是各自鉛直且重合，能達到這種的狀態，機組的出力和效率就越高、損耗和破壞就越小，返修也越少， 實際上很難達到理想狀態，所以三線調整是檢修技術的核心，體現了檢修工人的手藝。