APP下载

立轴半伞式水轮发电机弹性盘车工艺研究

2014-09-10710032

水利水电快报 2014年8期
关键词:镜板水导盘车

( , 710032)

在水电站新机组的安装和老机组的检修时,由于存在制造和安装的误差,有可能引起机组轴线不同程度的倾斜。因此水轮发电机组转动部分组装后,轴线和镜板水平经过初步调整,在推力轴承各瓦受力较均匀的条件下,对机组进行盘车,对导轴承、法兰、集电环等处进行测量以检查轴线的倾斜度是否符合要求并予以调整。轴线调整质量的优劣将会直接影响机组的安全稳定运行,而水轮发电机组轴线的测量都是通过对机组盘车来进行的[1~4]。

随着弹性油箱的推广,机组弹性盘车方法得到了应用,由于具体结构差异,弹性盘车方法也有所不同。该方法的特点是机组轴线处于强迫垂直状态,而刚性盘车机组轴线则处于自由状态。鲁地拉电站发电机为法国阿尔斯通(ALSTOM)设计制造,其弹性油箱利用液压连通原理使各推力瓦垂直度、水平度保持在标准范围内,从而减小机组振动、摆度,保证机组安全正常运行。弹性油箱内部结构决定了机组盘车时只能进行弹性盘车。弹性油箱承受着轴向推力负荷,推力瓦由弹性油箱支承,弹性油箱对整个机组转动部件起自平衡调整作用,其调整能力在一定范围内随受力不均匀的增大而增大。弹性油箱对镜板与轴线间不垂直及沿半径方向轴向力起自平衡作用。

1 机组主要参数

鲁地拉水电站装设6台单机容量为360 MW的水轮发电机组。水轮机由东方电机制造供货,采用混流式;发电机为阿尔斯通制造供货,采用立轴半伞式结构。发电机立轴采用三段轴结构,即上端轴、转子中心体、下端轴;机组共设4部轴承,分别为上导轴承、推力轴承、下导轴承及水导轴承。其中,上导轴承采用14块巴氏合金瓦,推力轴承在弹性油箱上采用18块氟塑料瓦,下导轴承采用12块巴氏合金瓦,水导轴承采用20块巴氏合金瓦。

水轮机轴长为4 920 mm,直径为2 100 mm,发电机整个轴系长为10 828 mm;上导至镜板距离为4 421 mm,下导至镜板距离为2 384 mm,水导至镜板距离为9 132 mm,镜板直径为4 125 mm。

2 盘车准备工作

机组盘车前,应调整并固定好定子及下机架;以水轮机上、下迷宫间隙与发电机空气间隙为基准,分别调整机组上导、下导、水导轴位,使上、下迷宫间隙与发电机空气间隙在规范范围内。盘车后,应调整并固定转子、水轮机轴及转轮中心位置。

在机组盘车前,将水导轴承、上导和下导轴承、法兰处、推力头及镜板圆周面清扫干净,检查无高点;旋转部件与固定部件间隙处应无杂物。在上导、下导、法兰及水导轴颈圆周均匀做好8 个盘车点,每个测点必须在同一轴线(同一方位角度)上,测点序号为机组未转动时的序号,各部位测点对应一致。上、下、水导轴承及法兰4处在+ Y 与+X 方位分别架设一块量程为10 mm的百分表,百分表均对准5.00 mm处。

每个导轴承选用4块瓦作为支承,为了使瓦不致与轴抱的太紧,又不能离轴太远,因此瓦与轴之间的间隙最好是0.02~0.05 mm。太紧轴不能自由转动,太松则在转动过程中轴可能会发生径向运动。

除按刚性盘车常规布置外,弹性盘车须在镜板外缘设水平和垂直2个测点。水平测点设在镜板外缘圆周面,垂直测点设置在镜板上平面最大直径处,测量方位须和上下法兰测点相一致。垂直数值反映镜板轴向跳动的值(轴线与镜板为垂直情况下),水平测点是检查盘车过程中镜板有无发生过大的中心位移。

3 盘车工艺

3.1 盘车方式

通常情况下,国内水电站盘车方式主要有人工盘车、机械盘车及电动盘车。人工盘车是指靠人力推动转动部件进行盘车;机械盘车是将盘车架固定在推力头或端轴上,利用人力或桥机、钢丝绳、滑轮等使机组旋转进行盘车;电动盘车分两类,一类是在定子、转子绕组中通直流电,从而驱使机组旋转而盘车;另一类则为电动盘车装置,主要是螺旋轴电动盘车装置,由电动机、联轴器、小齿轮、大齿轮、啮合齿轮、螺旋轴、盘车齿轮、保险销、手柄等组成,啮合齿轮内表面铣有螺旋齿与螺旋轴相啮合,啮合齿轮沿螺旋轴可以左右滑动。

当需要投入盘车时,先拔出保险销,推手柄,手盘电动机联轴器直至啮合齿轮与盘车齿轮全部啮合。当手柄被推至工作位置时,行程开关接点闭合,接通盘车电源,电动机起动至全速后,带动转子转动进行盘车。

鲁地拉电站根据机组实际结构,选择采用阿尔斯通提供的电动盘车装置作为盘车工具。

3.2 盘车方法

鲁地拉电站推力轴承由弹性油箱、推力瓦支撑、推力瓦、推力头、镜板等组成,弹性油箱利用液压连通原理,具有自调均衡性能,各瓦之间的不均匀负荷通过油压平衡,运行时各瓦之间的不均匀负荷由弹性油箱均衡,以使各瓦受力均匀;推力轴承总负荷约为2 324 t,其结构见图1。取决于推力轴承的结构,鲁地拉电站盘车采用的是弹性盘车方法,即抱两道瓦进行另一导轴承的盘车方法。

(1) 水导轴承的盘车。对称抱紧4 块上、下导瓦, 将导瓦的间隙控制在0.02 mm左右,对导瓦面涂洁净透平油。利用高压油顶起油泵将转子顶起至制动器上,在推力瓦面涂好干净猪油或专用盘车油;落下转子,开始盘车。为保证读数的准确,先空转一圈,到第二圈时记录下上导、下导、水导及推力轴承镜板处每个测点的数据,每个测点记录数据时应分点停位,每个测点数据记录完成后,再启动盘车装置进行下一测点的记录。

图1 推力轴承结构示意

以鲁地拉电站5号机组为例,抱上导、下导轴承进行水导盘车的各部位测点百分表读数见表1。

(2) 上导轴承的盘车。对称抱紧4 块水导、下导瓦, 将导瓦的间隙控制在0.02 mm左右,方法同上。抱水导、下导轴承进行上导盘车的各部位测点百分表读数见表2。

表1 水导盘车时摆度记录值(第1次) 0.01 mm

4 数据分析及调整

通过对表1中数据的分析,可以得出水导全摆度为:φ1-5=8.5,φ2-6=9,φ3-7=2,φ4-8=-4,净摆度φdb1-5=7.5,φdb2-6=9,φdb3-7=3,φdb4-8=-4,轴线的倾斜量J是净摆度的一半,即:J=1/2φdb。由计算可知,水导处的轴倾斜小于0.02 mm/m的规范要求。表2中的数据分析结果表明,上导全摆度为:φ1-5=1,φ2-6=13,φ3-7=21,φ4-8=7,净摆度φab1-5=1,φab2-6=13,φab3-7=20,φab4-8=6,J最大值为0.023 mm/m,大于0.02 mm/m的规范要求,且在3-7处,大值在3点。

根据上述计算分析结果,上导处轴线不满足要求,需要对转子及推力头连接处进行加垫处理,加垫厚度Δ=Dφab /2L。式中D为镜板直径,L为下导轴承至上导轴承距离,根据计算,Δ=0.06 mm,加垫位置为3点。

加垫完成后,再次分别对上导及水导进行盘车,盘车数据见表3和表4。同时,为保证测量数据的准确性,在每次读取测点数据时,对镜板水平进行测量。

表2 上导盘车时摆度记录值(第1次) 0.01 mm

表3 上导盘车时摆度记录值(第2次) 0.01 mm

表4 水导盘车时摆度记录值(第2次) 0.01 mm

上述数据计算结果表明,上导相对摆度为0.011 3 mm/m,水导相对摆度为0.005 5 mm/m,镜板跳动最大为0.06 mm,均满足设计规范要求。

此外,在盘车过程中需要注意的是,实际盘车的结果+X、+Y的数据可能会存在一定误差,但计算得出的全摆度、净摆度在方向上应该相同,尤其是最大值的方向应该相同。如果两边的数据互相矛盾,倾斜的方向都不一致,就无法判定轴线的实际情况,更无从着手进行调整了。造成这种现象的常见原因如下。

(1) 推力轴瓦或镜板水平度不符合要求或受力不均匀,这是指盘车中的实际情况。盘车过程中多次顶起再放下转子,有可能破坏了事先对推力轴瓦的调整精度;转子的偏重也可能会引起推力轴瓦的水平度和受力情况发生变化,尤其是在反复受力及放松以后更容易表现出来。

(2) 推力头与镜板的连接不良。盘车过程中为了加垫调整,会多次拆、装镜板和推力头。按要求,每次都必须用无水酒精清洗干净并用白布擦拭后,再按原有位置组装,而且必须正确地拧紧所有的连接螺栓。操作中稍有不慎就会造成连接不良,以及镜板工作面不能组装到位,这些将使轴线倾斜而引起人为误差,两排百分表的测量就会不吻合。

5 结 语

对机组主轴轴线的测量,是为了检查主轴轴线与镜板摩擦面、法兰组合面与主轴轴线的不垂直度,通过对有关组合面进行处理,可使各部摆度符合规定。根据盘车摆度数据计算轴线的偏心量,以进行导轴瓦的间隙调整,可以确保各部轴瓦温升均匀。

机组盘车是机组安装后期最重要的一项工作,机组大修以后也必须经过盘车。机组轴线的好坏可以综合反应安装工程的质量,更会直接影响到机组今后的运行。鲁地拉电站的弹性盘车方式易于现场操作,数据真实有效,更能有效地检验机组轴线,可为目前大型立轴半伞式机组的弹性盘车提供有益的借鉴和指导。

参考文献:

[1] 刘 云. 水轮发电机故障处理与检修[M].北京:中国水利水电出版社,2002.

[2] 刘文清.最新水利水电机电安装工程施工工艺与技术标准实用手册[M].合肥:安徽文化音像出版社,2006.

[3] 杨 云.水轮发电机组盘车数据分析中的信息分离[J].人民长江,2003,34(10).

[4] GB/T8564-2003.水轮发电机组安装技术规范[S].

猜你喜欢

镜板水导盘车
一种水电机组水导瓦温高处理方法
基于水轮发电机镜板镜面加工中非材质缺陷导致拖尾现象的解决方案
某灯泡贯流式机组水导轴承安全性评价研究
大型透平设备盘车装置损坏的分析计算及防范对策
水轮发电机镜板修复工艺研究
某电站机组水导油位波动过大分析处理
大型水轮发电机推力头镜板悬式运输包装设计
浅谈东汽自动盘车操作装置一般故障处理
燃气轮发电机组液压盘车系统的调试研究
降低某核电650MW汽轮机盘车轴瓦温升