浅谈大型灯泡贯流水轮发电机组液压推力轴承（弹性油箱）安装与调整

周家兴　陈卫民

【摘要】峡江水利枢纽工程，灯泡贯流水轮发电机组，液压推力轴承（弹性油箱）安装调整。

【关键词】轴承；油箱；轴线；安装；调整

一、工程概况

峡江水利枢纽工程，简称峡江工程，是鄱阳湖生态经济区建设的重点水利工程之一，也是中国目前在建的大型水利工程项目。峡江工程共装9×40MW灯泡贯流水轮发电机组，其中1、2、5、6、9号机组为天津阿尔斯通生产，3、4、7、8号机组为四川东方电机生产。发电机型号为SFWG40-84/8820，水轮机型号为GZ4BNXJ-WP-780，转轮直径为7800mm，最大正向推力为600t，最大反向推力为900t。目前在同类型水轮发电机组中其转轮直径属亚洲最大，世界第二。峡江工程6号机组推导组合轴承中的正推力轴承结构为无支柱液压推力轴承（弹性油箱）结构。见图1、图2。

弹性油箱由底盘、波纹管、弹性板、支撑块、连接板、推力瓦等组成

二、简述

随着灯泡贯流水轮发电机组容量的增大和推力轴承负荷的增加，液压推力轴承（弹性油箱）在灯泡贯流水轮发电机组中的相继应用和推广，给灯泡贯流水轮发电机组的安装施工人员提供了更多的实践机会。

笔者在峡江工程6号机组液压推力轴承（弹性油箱）安装调整中，体会到一些与立式机组液压推力轴承（弹性油箱）安装调整的不同之处，愿与同行共同探讨和交流。

三、液压推力轴承（弹性油箱）的原理及作用

3.1 液压推力轴承（弹性油箱）承受轴向推力负荷。正推力瓦由弹性油箱支承，各油箱通过弹性油箱底座暗管相连并充入一定压力的油，利用弹性板在波纹管处的变形及油的流动传递各瓦的负荷差，使12块正推力瓦受力均匀。

3.2 液压推力轴承（弹性油箱），对整个机组转动部件的轴向力起自平衡调整作用。液压推力轴承（弹性油箱）的自平衡调整能力，在一定范围内随轴向受力的不均匀的增大而增大。即液压推力轴承（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。

四、大型灯泡贯流水轮发电机组液压推力轴承（弹性油箱）安装与调整

大型灯泡贯流水轮发电机组运行时，推力负荷是在不断发生变化的。首先由于机组制造精度和安装精度的误差，推力瓦、支撑系统、轴承油箱、支撑环等应力不平衡的影响，及机组运行时推力负荷的变化，造成机组运行时推力负荷不均匀；其次由于机组安装受力调整时为静态调整，受力调整只能将静态显现的负荷均匀分布到各轴瓦上。

机组运行时由于上述各种原因造成动负荷在各瓦上分布是不均匀的，受力较大的推力瓦可能承受比设计值高的应力而失效，危及其他推力瓦，进而可能导致整个推力轴承系统失效。故在整台机组安装中，确保液压推力轴承（弹性油箱）的安装调整精度，就显得尤为重要了。

4.1 液压式推力轴承（弹性油箱）安装。峡江工程6号水轮发电机组推导组合轴承的支撑环、油槽、液压推力轴承（弹性油箱），均为分瓣结构组成。液压推力轴承（弹性油箱）+Y挂6块正推力瓦，-Y挂6块正推力瓦。安装时将挂好瓦的分瓣液压推力轴承（弹性油箱）在主轴上进行组合后，再与组合好的油箱进行把合。

4.1.1弹性油箱与油槽预装。4.1.1.1将弹性油箱和油槽分瓣进行清扫检查。4.1.1.2将分瓣油槽水平放置好，把分瓣弹性油箱预装到分瓣油槽中，用0.02mm塞尺检查弹性油箱与油槽接触面应无间隙。

4.1.2正推力瓦与弹性油箱预装。4.1.2.1清洗支撑块及正推力瓦，测量检查各支撑块及正推力瓦的厚度及编号。4.1.2.2按厂家编号将支撑块及正推力瓦分别安装到相应编号的弹性油箱上，测量检查各瓦面至弹性油箱弹性板的高度应符合设计要求（高差小于0.10mm）

4.1.3分瓣弹性油箱组合。4.1.3.1将挂装好正推力瓦的+Y及-Y两瓣弹性油箱吊至主轴上进行把合，用0.02mm塞尺检查把合缝应无间隙。4.1.3.2将弹性油箱的-X方向旋转至+Y位置，拆开弹性油箱-X方向布置的临时螺塞，加满68#汽轮机油，静待2小时后检查加油孔无气泡溢出且油面无下降后安装连接板及螺塞堵头，再旋转至原来位置，静置24小时后检查连接板各部应无渗漏。

4.2 液压推力轴承（弹性油箱）调整

推力軸承运行时要求各轴瓦均匀承受推力负荷，如果各轴瓦受力不均将使轴瓦产生较大温差，影响机组安全运行。为提高推力轴承的承载能力和保证机组安全运行，推力轴承必须进行调整。

大型灯泡贯流水轮发电机组液压推力轴承（弹性油箱）调整分为（一）弹性油箱及正推力瓦各部尺寸链检查调整。弹性油箱尺寸链检查调整，是保证推导组合轴承组装后推力轴承的窜动量满足设计要求。（二）弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）调整， 弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）调整，则是保证弹性油箱上各正推力瓦的受力均匀度满足设计要求。

4.2.1弹性油箱及正推力瓦各部尺寸链检查调整。由于峡江工程6号机组推导组合轴承的窜动量是由厂家根据推导组合轴承装配尺寸链计算加工确定的。故安装时应针对弹性油箱、支撑块、正推力瓦、镜板、反推瓦、油箱等各部尺寸进行校核，超差时应检查各瓦与支撑块组合是否符合设计要求，否则应采取措施进行调整。在弹性油箱安装前，对正推力瓦和支撑块要认真进行叠配，使每对正推力瓦和支撑块的厚度值相差不大于0.05mm，而且正推力瓦和支撑块的接触面不得小于80%。在对弹性油箱尺寸链检查调整前，应对各弹性油箱厚薄进行测定，各正推力瓦顶面至弹性油箱的弹性面高程差应不大于0.10mm，并根据检测结果综合考虑进行配瓦，最终达到油槽高度减去弹性油箱、正反推力瓦、垫块、镜板的总厚度后，其轴向窜动间隙达到设计要求。

4.2.2弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）调整的条件。4.2.2.1主轴始终应处于0.02mm/m水平状态，支撑环法兰面与轴线处于0.05mm/m垂直状态。4.2.2.2各反推力瓦的安装高度差应小于0.10mm。4.2.2.3弹性油箱处于弹性状态。

4.2.3弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）调整。因灯泡贯流水轮发电机组的主轴是卧式布置，故弹性油箱的受力调整是通过调整弹性油箱正推力瓦与镜板平行度来实现的。4.2.3.1在对主轴水平度及支撑环垂直度的调整过程中，镜板原有的初始垂直度必将被破坏，即弹性油箱正推力瓦与镜板的平行度随时在发生变化。4.2.3.2由于弹性油箱正推力瓦与镜板平行度又同时受主轴水平、支撑环与管型座把合面垂直度及发导瓦与水导瓦同心度的影响，故弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）调整，应在主轴安装时结合轴线调整同步进行。即根据主轴水平度、支撑环与主轴的垂直度和发导瓦与水导瓦同心度的情况综合考虑进行调整。4.2.3.3主轴轴线根据主轴在运行中的大轴受力扰度有限元计算结果进行调整。在主轴安装后，水导轴承扇形板内支承弧面中心在安装主轴后下降0.68mm。检查扇形板的内支承弧面的中心比机组理论中心线高0.72mm。4.2.3.4在主轴安装后，通过调整支撑环的方法，使发电机导轴承中心比机组理论中心高1.03mm。发电机径向轴承调整见图3。4.2.3.5主轴轴线调整后的状态见图4。4.2.3.6将主轴顶至或拉至下游，使镜板与正推瓦贴靠，用塞尺检查12块反推瓦至镜板间隙应符合设计要求。4.2.3.7将主轴顶至或拉至上游，使镜板与反推瓦贴靠，装百分表测量主轴轴向窜动量应符合设计要求。4.2.3.8主轴轴线、弹性油箱正推力瓦与镜板平行度（受力）同步调整合格后，将支撑环与管型座的把合螺栓按设计要求打完拉伸（残余拉伸值0.30mm）。4.2.3.9用测量工具测量支撑环与管型座18个偏心销偏心值，根据每个销钉偏心值加工偏心销，将加工好偏心销安装好后才可进行转轮及转子吊装工作。

五、结论

峡江6号机组在完成165%额定转速的过速试验及75%额定负荷（受枢纽工程建设期水头影响）的甩负荷试验后，于2014年6月18日13时36分并网进入72小时带负荷试运行试验，至6月21日13时36分顺利完成带负荷72小时试运行试验。6号机组液压推力轴承（弹性油箱）12块正推力瓦温均稳定在37℃左右，且12块瓦的温差最高不超过0.5℃。

实践证明，按上述方法对大型灯泡贯流水轮发电机组的液压推力轴承（弹性油箱）进行安装调整是可行的。