立轴式水轮发电机组轴线调整浅析

摘要：通过对立轴式水轮发电机组轴线误差的分析、计算和调整方式的探讨，为水轮发电机组检修工作总结经验，缩短检修时间，提高检修质量。

关键词：水轮发电机组轴线误差调整方式、方法分析

Abstract: based on the vertical shaft type hydraulic power generating axis of the error analysis, calculation and adjust the way, this paper for hydro-generator units repair work experiences, shorten repair time, improve the quality of maintenance.

Keywords: hydro-generator units axis adjust error analysis the ways and methods

中图分类号：[TV734.2+1]文献标识码：A文章编号：

一、概述

水轮发电机组轴线调整通常叫做盘车，是水轮发电机组大修必不可少的重要环节，发电机组轴线调整质量的好与否，直接影响发电机组大修的质量，同时对发电机组的正常运行造成严重的影响。

二、水轮发电机组轴线误差

水轮发电机组轴线误差的实质就是水轮发电机组的实际轴线与水平面不垂直。也就是说水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合。

水轮发电机组轴线误差的现象是水轮发电机组转子旋转一周，发电机的实际轴线在上导轴瓦、下导轴瓦、水导轴瓦处偏离了发电机主轴回转中心。也就是说水轮发电机组转子旋转一周，发电机的实际轴线偏离了上机架、下机架以及座环的中心线。其形式和误差曲线如下图1、图2、图3、图4所示，误差曲线为正弦曲线，说明水轮发电机组轴线误差是按正弦规律变化的。

图1 单项轴线误差 图2 同向复合轴线误差图3反向复合轴线误差

三、水轮发电机组轴线形式

1、单项轴线误差

如图1所示，水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合，存在单项轴线误差。此种形式的轴线误差，是以单一的误差形式出现，水轮发电机组的实际轴线没有发生折曲现象。在下导轴瓦、水导轴瓦各法兰处的误差如图5所示。

2、同向复合轴线误差状态

如图2所示，水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合，存在同向复合轴线误差。此种形式的轴线误差，是以两种误差的形式出现，在水导测点处是两种误差形式的叠加，水轮发电机组的实际轴线发生折曲现象。在下导轴瓦、水导轴瓦各法兰处的误差如图6所示。

3、反向復合轴线误差状态

如图3所示，水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合，存在反向复合轴线误差。此种形式的轴线误差，是以两种误差的形式出现，在水导测点处是两种误差形式的叠加，水轮发电机组的实际轴线发生折曲现象。在下导轴瓦、水导轴瓦各法兰处的误差如图7所示。

在正常情况下，由于装配工艺和实际轴线调整误差的影响，水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不可能完全重合，都存在一定的轴线误差，不可能达到理想状态，所以，理论上要求水轮发电机组轴线误差不超过0.03mm/m即为合格。但是，如图3、图7所示的反向复合轴线误差状态虽然在上导轴瓦、下导轴瓦、水导轴瓦处各测点的误差合格，然而，水轮发电机组轴线有反向折曲现象，会影响发电机组的稳定运行，因此，在进行水轮发电机组轴线调整时，要绝对避免此种轴线状态形式。

四、水轮发电机组轴线误差对发电机组的影响

水轮发电机组轴线误差会严重影响水轮发电机组的正常运行。

1、由于发电机组的实际轴线在上导轴瓦、下导轴瓦、水导轴瓦处偏离了发电机主轴回转中心，当误差量过大时，会严重影响上导轴瓦、下导轴瓦、水导轴瓦的正常装配；同时对轴瓦间隙的调整造成影响。

2、由于发电机组的实际轴线偏离了上机架、下机架、座环及转轮室的中心线，当误差量过大时，会影响水导部分和主轴密封部分的正常装配。

3、由于发电机组的实际轴线偏离了上机架、下机架、座环及转轮室的中心线，会造成水轮机转轮与转轮室间隙不均匀，严重时转轮与转轮室之间会发生剐蹭现象。严重影响水轮发电机组的正常运行。

4、由于水轮发电机组的实际轴线偏离了发电机主轴回转中心，当发电机组正常运行时，在离心力和惯性力的作用下，会形成自找中状态，造成发电机组很大的震动，严重影响水轮发电机组的正常运行。

五、水轮发电机组轴线误差修正量的确定

水轮发电机组轴线误差的调整通常采用在推力头与镜板之间加铜或钢垫、刮削推力头与镜板之间绝缘垫、中间联轴法兰面之间加铜或钢垫和刮削中间联轴法兰接触面四种方式。不论采用哪种方式，都必须首先确定加垫的厚度和刮削量，也就是说，必须先确定修正量。

水轮发电机组轴线、镜板及中间法兰位置如图8所示，根据相似三角形原理：

H/S =D/L

H=（D /L）×S（⊿d /2）

H=（D/2×L）×⊿d

1、镜板（中间连轴法兰）直径：用D表示。

2、上、下测点间的距离(D):为上导轴瓦处与下导轴瓦处、水导轴瓦处测点之间的距离（轴长）。

3、修正量(H)：在推力头与镜板之间或中间连轴法兰面之间需加垫的厚度和刮削量。

4、偏差量(S)：水轮发电机组轴线在下导、水导处的实际最大误差量。

由于计算出的最大净摆度是圆周误差，所以实际轴线的偏差量为最大净摆度的1/2。如图8所示。

5、最大净摆度(⊿d)：在同一测点处，水轮发电机组转子旋转一周，相对应点之间轴线最大全摆度差。如图6所示3点和7点。

6、最大全摆度(d)：在不同测点处，水轮发电机组转子旋转一周，同一点之间轴线最大摆度差。如图6所示3点。

7、根据不同测点测定的摆度值计算最大净摆度

表1

（1）、各测点全摆度的计算：

如表1所示，下导处3点全摆度=下导处3点摆度值-上导处3点摆度值。

水导处7点全摆度=水导处7点摆度值-上导处7点摆度值。

（2）、各测点净摆度的计算：

如表1所示，下导处2点净摆度=下导处2点全摆度-下导处6点全摆度。

水导处3点净摆度=水导处3点全摆度-水导处7点全摆度。各测点净摆度计算结果如图9所示。下导处最大净摆度是0.08mm,在3点位置；水导处最大净摆度是0.18mm,在7点位置。

六、水轮发电机组轴线误差的调整方式

水轮发电机组轴线误差的调整通常采用在推力头与镜板之间加铜或钢垫、刮削推力头与镜板之间绝缘垫、中间联轴法兰面之间加铜或钢垫和刮削中间联轴法兰接触面四种方式。

1、推力头与镜板之间加垫

此种调整方式操作简单、易行，速度快，修正量易掌握，反复调整次数少，节省调整时间。但是，由于在推力头与镜板之间加金属垫，易破坏推力头与镜板之间的绝缘，当发电机转子绝缘下降时，推力瓦与镜板之间极易形成轴电流，造成推力瓦烧蚀或润滑油变质。其次，金属垫与镜板之间接触面小，易引起镜板变形。因此，此种调整方式只有在紧急情况下、发电机组抢修时，为减少停机时间而采用，一般不提倡采用此种调整方式。

2、刮削推力头与镜板之间绝缘垫

此种调整方式安全、可靠、易行。但是，调整速度慢，修正量不易掌握，需反复多次调整，对调整人员业务素质要求高。一般都采用此种调整方式。

3、中间联轴法兰面之间加铜或钢垫

此种调整方式操作简单、易行，速度快，修正量易掌握，反复调整次数少，节省调整时间。一般多采用此种调整方式。

4、刮削中间联轴法兰接触面

此种调整方式操作难度大，速度慢，需专用设备，修正量不易掌握。一般不采用此种调整方式。

七、水轮发电机组轴线误差的调整方法

1、如表1所示，根据不同测点测定的摆度值计算出各点在下导、水导处的净摆度值，如图9所示，下导处最大净摆度是0.08mm,在3点位置；水导处最大净摆度是0.18mm,在7点位置。

2、根据修正量计算公式H=（D/2×L）×⊿d和下导、水导处的最大净摆度值，分别计算出在推力头与镜板之间的加垫厚度或绝缘垫刮削量和中间联轴法兰面之间的加垫厚度或法兰面刮削量。

3、如采用加垫方式进行调整，如图8、图9所示，应在推力头与镜板相对应的7点处和中间联轴法兰相对应的7点处加垫。

4、如采用刮削方式进行调整，如图8、图9所示，应在推力头与镜板之间绝缘垫相对应的7点和中间联轴法兰相对应的7点相邻的6、8点的连线处开始，向对应3点的方向，对绝缘垫和法兰面进行刮削，刮削量由小逐渐加大，越靠近3点刮削量越大；要求刮削面要平，3点处最大刮削量不得大于修正量。

作者简介：裴利军：男，1967、8生，甘肃玉门市人，1985参加工作，毕业于兰州工业专科学校，大专学历，助理工程师，从事水电站运行和检修工作。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。