雷打滩水电站转子轮毂与发电机主轴热套方案的选择

王颖，彭惠

（1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.云南凯盈电站管理有限公司，云南 昆明 650051）

雷打滩水电站转子轮毂与发电机主轴热套方案的选择

王颖1，彭惠2

（1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.云南凯盈电站管理有限公司，云南 昆明 650051）

常规的转子轮毂与发电机主轴热套施工方案主要有两种：轮毂套轴方案和轴插轮毂方案，两种方案根据工程现场实际情况进行选用。雷打滩水电站因安装场垂直空间限制，并考虑工程实际特点和经济安全性，对两种施工方案进行了比选，最终采取了轴插轮毂方案。实践表明，采用轴插轮毂方案有效缩短了工期并降低了费用，可供其他类似工程参考和借鉴。

雷打滩水电站；转子轮毂；发电机主轴；热套方案

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.069

1 引言

在水电站常规施工中，转子轮毂与发电机主轴的热套方案有两种：一种轮毂套轴方案，一种轴插轮毂方案。在正常情况下，一般都采用轮毂套轴方案，操作方便简单，但是受工程现场各种条件的制约，需要因地制宜选择热套方案，以保证经济安全及工期要求。本文对雷打滩水电站的热套方案进行了综合比选，最终确定采用轴插轮毂，该方案有效降低了安全风险，缩短了工期，并减少了费用。该项目的转子热套施工方案的相关经验，可作为其他类似工程施工的参考。

2 套嵌方案的对比及选择

2.1 轮毂套轴方案

雷打滩水电站工程位于云南省弥勒县和邱北县交界的南盘江干流上，工程以发电为主。装有3台单机容量为36MW的立轴悬式混流式水轮发电机组，保证出力24.928MW，年发电量5.327×108kW·h。机组中转子起吊重量为150t，其中转子轮毂重16t，为圆盘式焊接结构，转子轮毂外形尺寸为准4310mm× 1475mm；发电机主轴采用优质合金钢20SiMn锻制而成，具有足够的刚强度，长6877mm。为运输方便，转子轮毂与发电机主轴拟在工地现场进行热套。

该电站厂房装有一台160/50t双小车桥式起重机，主钩起吊高度为9.1m，副钩为9.7m，安装场转子组装检修坑尺寸为2500mm×2500mm×1200mm（长×宽×深），发电机主轴竖直固定在转子检修坑后，主轴露出安装场地面高度计算如下:发电机主轴露出安装场地面高度=L发电机主轴-h基坑深=6877-1200=5677mm，即轮毂至少需吊高5677mm，且越过发电机主轴后方可进行热套操作。此时，起吊钢丝绳垂直高度为：起吊钢丝绳垂直高度=9100-H-L轮毂=9100-5677-1475=1948mm。为保证热套过程中转子轮毂支架保持水平，以一钩起吊为宜，同时为控制转子轮毂支架热套中的下落速度，采用桥机主钩起吊。

转子轮毂支架套入主轴并下落1948mm后，由于主轴顶部会与桥机主钩接触，须采取措施将转子轮毂支架暂时支撑，更换钢丝绳后，再将转子轮毂支架套到位。因此，若采取轮毂套轴方案存在如下问题：

1）需准备2套不同长度的钢丝绳以备更换；

2）需制作更换钢丝绳时的转子轮毂支架支撑平台；

3）更换钢丝绳后，调节转子轮毂支架水平较困难，花费时间长且在热套施工中易造成轮毂支架与大轴碰撞事故；

4）为保证转子轮毂支架轴孔涨量不减少，转子轮毂支架加温不能停止，施工工序繁杂且危险性较大。综上所述，在雷打滩水电站采取轮毂套轴方案会延长工期、增加费用和施工风险。

2.2 轴插轮毂方案

为控制主轴下落速度，轴插轮毂方案也采用桥机主钩起吊主轴，根据工程特点采取机坑内施工的方法。以下机架为支持平台，将转子轮毂支架翻转放置在下机架上并固定。下机架制动闸高程为905.72m，转子轮毂支架上部高程计算：转子轮毂支架上部高程=905.72+1.475=907.195m。安装场高程为909.8m，从转子轮毂支架上部至桥机的极限起升高度垂直尺寸为：极限起升高度=安装场地面高程-轮毂支架上部表面高程+9.1m=909.8-907.195+9.1=11.705m。

可见，极限起升高度大于主轴加吊具及钢丝绳长度，轴插轮毂方案在机坑内有足够的垂直空间实施，且热套施工可一次成功，工序工艺相对简单。综合考虑，本电站采取轴插轮毂方案，见图1。

3 轴插轮毂实施过程

轴插轮毂方案的施工过程如下：

1）把机组下机架吊入机坑，调平并紧固螺栓，将轮毂吊起翻转并放置在下机架上，调平并固定；主轴颠倒吊起，调节吊轴工具，使主轴垂直度保持在0.1mm/m以内；将主轴吊到轮毂上空对中；调整励磁引线方位，用行车反复升降几次，将大轴穿入轮毂中心孔进行预套；将大轴悬吊在轮毂上方2m处等待正式套嵌。蓬布加工成保温箱，整个轮毂安置在特制的保温箱内。

图1 轴插轮毂方案

图2 施工过程中的检测

图3 轴插轮毂施工完成

2）对轮毂进行加热升温（主要采用电热丝加热升温，加热体总负荷为90kW，30根3kW电热丝）：轮毂中心孔4根，外壁8个加热点，每个加热点2根；在底部布置4根，8个退下方6个；用

3）电气接线方式：采用三相对称布置负荷，7组开关分别进行控制，使轮毂加热升温过程能够很好地控制调整。确保轮毂加温过程能够均匀、匀速地进行。

4）保温箱上下需留通过主轴的活动孔门。轮毂加热过程中，每小时用温度计或红外测温仪监测一次轮毂中心孔温度，用内劲千分尺测量轮毂孔径实际膨胀量。套装前应仔细检查加温后轮毂孔径的膨胀量，其值需满足计算要求。

5）轮毂加温时注意：

（1）开始加温时，温升控制在15℃/h之内，缓慢均匀加热；

（2）当达到100℃时，可根据内部上下温差情况，适当加入底部电热器，当到达150℃时所有电炉全部加入使用，温度快速上升；

（3）保温箱四周要有足够的消防设备，并安排专人值班监护；

（4）每小时测量并记录温度及轮毂孔径膨胀量一次，保持测量值与设计要求值近似；

（5）温度升高到计算值后，保持2h，再复查轮毂孔径实际膨胀量，达到要求后方可进行套装。

图2为施工过程中的检测场景，图3为施工最终完成后的场景。

4 结语

本文对雷打滩水电站转子轮毂与发电机主轴的热套方案进行了综合比选，最终确定采用轴插轮毂。实践表明，该方案有效控制了工程风险和费用，并明显缩短了工期，相关经验可作为其他类似工程施工的参考。

【1】田毅.江口电站1号机组转子组装[J].水电工程技术，2006(1):30-31．

【2】熊世煊.电机用端盖式球面滑动轴承防负压结构的改进[J].电机技术，2005(1):53-54．

【3】JB/T5888电机用DQ系列滑动轴承结构与尺寸[S]．

【4】JB/T5888.1电机用DQ系列端盖式滑动轴承技术条件[S]．

Choice of Heating Sleeving Scheme of Rotor Hub and Generator Shaft for Leidatan Hydropower

WANGYing1,PENGHui2
（1.ChinaPowerGroup，KunmingEngineeringCo.Ltd.,Kunming650051; 2.YunnanYingkaiPowerStationManagementCo.Ltd.,Kunming650051,China）

There aremainly two kinds of heating construction sleevingmethods for rotor hub and generator of hydropower station: hub-sleeving-shaft, and shaft-inserting-hub, which should be selected as per actual condition on site. Considering the vertical space limit of assembly bay, peculiarities and economic security requirements of Leidatan Hydropower Station, the two methods are compared, and shaft-inserting-hub is finally selected. The practice showed that shaft-inserting-hubmethod used in LeidatanHydropower Station is successfully shortening the construction period aswell as reducing the cost,which can be a referenceforothersimilarprojects.

LeidatanHydropowerStation;rotorhub;generatormainshaft;heatingsleevingscheme

TV547.3

B

1007-9467（2016）07-0107-02

2016-5-17

王颖（1972～），男，湖南衡阳人，高级工程师，主要从事水利水电工程机电安装研究，（电子信箱）564093777@qq.com。