卧式水轮发电机组的轴线调整

熊永祥 张磊华

（长沙县水务局 长沙市 410100）

随着经济发展，人民生活水平的提高，能源的瓶颈凸显。水力发电因启动迅速，负荷调整方便且属于清洁和可再生能源而得到较快发展。水电机组按其大轴布置形式又分立式和卧式。本文主要介绍卧式三支点混流式水轮发电机组在安装及A级检修过程中的轴线调整。

1 轴线调整目的

水轮发电机组的轴线调整，对于卧式机组是调整水轮机大轴与发电机大轴的同心度、倾斜度，使水轮发大轴同轴度、大轴联结法兰面倾斜度、大轴各部摆度和推力头（含正、反方向）各部端面振动量符合水轮发电机组安装技术规范及制造厂技术要求，从而保证各轴承的间隙、瓦温、油温在规定范围内。

2 轴线调整过程

2.1 轴线调整前的准备

水轮机部分应将转轮吊入转轮室与水轮机大轴联接，将转轮及其大轴向-X方向移动10 mm，以便后面的盘车和安装。调整转轮与转轮室间隙、水轮机大轴与主轴密封法兰间隙均匀，并调整大轴水平在0.02 mm/m内。此时将转轮与大轴固定，安装水导轴承（之前已经与大轴轴颈配合研刮好），使其与大轴接触良好。再次复测上述2个间隙和1个水平，若不符合设计要求应重新调整，直到符合设计要求为止。这时水轮机大轴法兰就是后面机组盘车的基准,在盘车期间不能再发生转动。发电机部分应先将2个径向轴瓦与发电机大轴配合研刮整平挑出接触点，与轴承座一起装到发电机基础板上，用水准仪和钢板塞尺（即千分尺，下同）调整发电机基础板到设计高程。用钢板塞尺和游标卡尺测量水轮机大轴与发电机大轴联结法兰之间的间隙和法兰上下左右错口情况，通过调整发电机基础板和两个径向轴承座的空间位置，使得2个大轴法兰之间间隙均匀，无错口。在发电机大轴轴颈处测量水平应在0.02mm/m内。

2.2 轴线调整

卧式水轮发电机组轴线偏差既有中心偏差又有倾斜偏差，在轴线调整过程中应该两者兼顾，同时调整。

2.2.1 轴线倾斜偏差调整

发电机组轴线倾斜偏差调整可用传统百分表测量调整，即旋转发电机大轴测量出倾斜偏差，经计算各轴承座倾斜值之后，根据轴的长度再调整。由于这种方法在轴线调整中不容易操作，在实际调整过程中，一般使用方形水平仪和游标卡尺分别测量出大轴垂直方向倾斜量和大轴水平方向倾斜量，通过千斤顶、楔子板调整使发电机组大轴倾斜偏差符合设计要求。这种方法的特点是比较直观，操作简单，好学、易懂，工作人员容易掌握。

2.2.2 轴线中心偏差调整

由于发电机组轴线倾斜偏差采用简单工具游标卡尺、方形水平仪已经调整合格，所以轴线中心偏差可用一个百分表测量即可。

（1）数据采集。

发电机转子用行车或者其它动力依照水轮机旋转方向转动5～7周（转动前给2个径向轴瓦与大轴轴颈之间加上水轮机透平油润滑，防止转动时大轴与轴瓦发生干摩擦损坏瓦），检查发电机大轴与径向轴瓦之间接触良好，无蹩劲。按照图1所示方法把百分表磁性座吸附在发电机大轴法兰盘正上方，经过固定的百分表（记作A）测杆安装在水轮机法兰上。为了与A表测量数值作比较，按照同样的方法在与其相差90°的方向再安装一个百分表（记作B）。在水轮机大轴法兰 0°、90°、180°和 270°4 个等分测点做好标记，如图2。平稳转动发电机大轴一周分别在90°、180°、270°和 360°4 个位置读取数据，测量结果记录见表1。

图1 百分表布置图

表1 测量结构记录表

（2）数据分析。

为了检验测量数据的真实性，将所测得的数据代入下列公式，应该满足实验数据处理的要求。

图2 水轮机大轴法兰四等分图

由于实际测量中可能存在人为误差，如果上面等式不成立，可将测量数据代入下面的不等式中，若满足，即认为测量数据真实可用。

用此方法测量的A、B两组数据,可任取一组数据进行后面的计算。将测量数据代入下式，计算发电机大轴法兰处中心偏差量。

垂直方向偏差：Y=（A2-A4）/2；

水平方向偏差：X=（A1-A3）/2；

若计算值Y为正，则需将轴承座或者发电机基础板降低；若为负，则需将轴承座或者发电机基础板抬高。若计算值X为正，则需将轴承座或者发电机基础板左移（面向水轮机端，下同），若为负，则需将轴承座或者发电机基础板右移。

轴承座或基础板的调整轴承座或基础板的空间位置可以用千斤顶、厂内桥式起重机、楔子板、紫铜皮等进行调整。调整时，先移动偏差较大的方向,复测完4点摆度后再调整另一个方向。轴承座左、右移动比较困难时，可以通过移动发电机基础板来达到调整的目的。调整过程中要用百分表监测轴承座和法兰处移动量，使测点的移动量不超过其计算偏差量。中心偏差调整过程中应该监测大轴的倾斜偏差变化。若倾斜偏差量超过规范允许值要重新调整。由于发电机径向轴瓦研刮时没有放在轴承座中受大轴压力定型，所以机组盘车过程中要取出轴瓦检查瓦面受力情况，对局部接触不良的瓦面要重新研刮处理，使得整块瓦受力均匀，避免运行中瓦温局部过高的烧瓦事故。

3 应用实例

湖南省慈利县范家洲水电站安装了1台4 000 kW卧式混流式水轮发电机组，转轮直径938 mm，发电机有1个径向轴承，1个推力径向轴承，轴承座均布置在基础板上。在2011年3月份的检修完工后，水库没有水，未进行调试，待到来水后开机发现，机组带负荷不满，且存在瓦温过高，振动、摆度较检修前加大，如是机组停机，进行轴线调整工作。应用此方法,机组盘车过程如下。

3.1 轴线倾斜偏差调整

经过用方形水平仪和游标卡尺测量,大轴垂直方向倾斜度0.15 mm/m（方形水平仪气泡偏向水轮机侧），两联轴法兰水平方向相差0.28 mm（面向水轮机方向，两联轴法兰左侧间隙大于右侧间隙）。在方形水平仪和游标卡尺监测下,用千斤顶、楔子板调整,先把发电机基础板靠近水轮机侧降低，再将发电机基础板远离水轮机侧向左平移。最后经过复测，大轴垂直方向倾斜度0.18 mm/m，两联轴法兰水平方向相差0.016 mm，符合规范和设计要求。本台机组由于水导轴承座采用球绞可动形式，对于大轴水平方向倾斜偏差要求较低。

3.2 轴线中心偏差调整

轴线倾斜偏差调整后，按照上述方法测量大轴中心偏差数据见表2。

表2 大轴中心偏差数据表

将数据代入公式进行真假检验：

经过检验，测量数据真实可用。

将测量数据代入公式计算联轴法兰处中心偏差值。

垂直方向偏差：Y=（A1-A3）/2=0.34

水平方向偏差：X=（A2-A4）/2=-0.25

由于计算值Y为正，需要将轴承座或者发电机基础板降低；计算值X为负，需要将轴承座或者发电机基础板右移。用千斤顶、厂内桥式起重机、楔子板、紫铜皮等调整轴线中心偏差量，将发电机基础板整体降低0.34 mm，并向右侧移动0.25 mm。经过2次上述调整，机组轴线偏差量符合规范和设计求。按照此方法进行轴线调整最终记录如下：

大轴倾斜偏差量经过调整，垂直方向在大轴轴颈处测量小于0.02 mm，水平方向在大轴两轴联结法兰之间测量小于0.01 mm，符合规范和设计要求。大轴中心偏差最终测量数据见表3。

表3 大轴中心偏差数据表

数据真假检验：

将测量数据代入公式计算联轴法兰处中心偏差值。

垂直方向偏差：Y=（A1-A3）/2=-0.01

水平方向偏差：X=（A2-A4）/2=0

卧式水轮发电机组安装规范规定，联轴法兰处摆度小于0.10 mm为合格，小于0.05 mm为优良。所以，机组联轴法兰处摆度为优良。机组在轴线调整后的试运行和带满负荷运行中，机组运行平稳，推力轴承座处振动、摆度分别为0.015，0.01 mm。水导轴瓦、推力径向轴瓦和转子下游侧径向轴瓦温度分别为23，32，28℃，监测值均符合规范要求。实践证明，应用此方法对卧式机组轴线调整，能够简化计算，提高了工作效率。安装人员容易掌握调整要领，便于推广应用。

此外，长的卧轴还存在一定的饶度，在调整轴线时应做适当的修正。