吉勒布拉克水电站3号机组大轴弯曲处理方案

张青疆（新疆新华吉勒布拉克水电开发有限公司，新疆 哈巴河 836700）

吉勒布拉克水电站3号机组大轴弯曲处理方案

张青疆
（新疆新华吉勒布拉克水电开发有限公司，新疆 哈巴河 836700）

吉勒布拉克水电站3号机组发动机轴发生弯曲，虽经厂家及现场工程技术人员多次处理，但机组投运后振动和摆度还是逐月发生变幅，机组特性极不稳定。最终只能返厂通过机械加工解决大轴同心度，消除折线等措施，圆满解决了问题。图2幅，表2个。

水电站；发电机轴；弯曲；修复方案；轴线

1　工程概况

新疆吉勒布拉克水电站工程位于新疆哈巴河县境内的哈巴河上，是哈巴河流域规划的第三座梯级水电站。设计最大坝高143 m，水库正常蓄水位752 m，总库容2.32亿m3，发电引用流量160 m3/s，设计水头110 m，电站总装机容量160 MW，设计年平均发电量5.24亿kW·h；属大 （2）型Ⅱ等工程，由拦河大坝、泄洪、引水建筑物及地面厂房等重要建筑物组成。

养殖实验用大黄鱼购自宁德市富发水产有限公司，于4.0 m×4.0 m×4.0 m的海水网箱中暂养2周，暂养期投喂对照组饲料。养殖实验开始前，所有大黄鱼饥饿24 h，使用1∶10 000稀释的丁香酚麻醉。选取规格一致的大黄鱼，称重并随机分配到9个2.0 m×2.0 m×2.5 m的网箱中，每个网箱放养50尾。养殖实验期间，每天饱食投喂两次（6:00和18:00），养殖周期9周，水温18～28 ℃，盐度28～32 g/l，溶氧6.2～8.3 mg/l。

2　发现问题

2013年9月，吉勒布拉克水电站3号机组正在紧锣密鼓的安装，发电机盘车已结束，在进行水轮机轴与发电机轴联轴后的盘车。盘车发现水导处、法兰盘处摆度过大，采用在联轴法兰处加垫或刮法兰处理，经过几轮的盘车 ，轴线摆度过大始终没有消除。

最后分解联轴法兰，吊出发电机轴，复测镜板水平，测得水平符合水准要求。通过分析 ，认为之前发电机盘车在推力头和下导轴承处设置百分表不能真实反映发电机轴拆线数值，因下导轴承处至法兰盘1.6 m没在检测范围内。分析商定后，发电机轴吊入，在发电机法兰盘处+X和+Y方向架增设2块百分表，盘车后发现发电机轴法兰盘处摆度值超大，最大摆度值达0.54mm。2014年3月，生产厂家为验证发电机轴可能存在弯曲现象，现场工作人员在发电机轴可设置百分表的部位进行了布控，测量数据与返厂上卧式车床测得的数据基本吻合（见图1、表1）。当时正值春汛期间，厂家综合考虑和分析，在联接法兰盘处采用多层加垫的方式改善大轴同心度，调整发电机转子动平衡，投入生产运行，加强观察和监控，随后择机返厂修复。

图1　发电机轴检测位置布置

表1　发电机轴返厂检测数据

从表1中可以看出，发电机轴 D点及E点摆度值最大值分别为0.52、0.51mm，D、E点是主要弯曲点。

3　原因分析

2015年9月中旬，3号发电机返厂后，发电机轴经过几天的配堵 （大轴是空心），上20 m卧式车床找正，修磨顶尖孔等工序，完成了对发电机轴的找正工作，并对相关部位进行了检测 （见表1），根据检测结果完善修复方案。具体步骤如下：

（2）发电机轴毛坯调质中，物件在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时短时间内残留应力释放的过程。因此残留应力的存在，产生大轴翘曲或变形问题。

（1）车与水机轴连接的法兰盘端面，见平即可，保证端面与轴线垂直。

（4）套装推力头，将新配的卡环装配到大环槽内，锁住推力头。

4　处理方法

（1）用火校正

（2）车下导轴承滑转子表面，见圆即可，然后研磨滑转子表面，达到设计表面光洁度要求。

伊德里斯的地图中雅朱者和马朱者出现在中国北方(见图3)，在“亚历山大边墙”后面有一块铭文，写着“属于包围雅朱者和马朱者的库法亚(Kufaya)山脉”。边墙有门，大门处标识了亚历山大的阿拉伯名字杜尔-卡奈因(Dul-Karnai)。

（2）更换发电机轴

更换发电机轴从锻造毛胚到精细加工是一个较复杂、费时、费工、消耗财力的系统工程，结合运行工况及大轴弯曲程度，应制定科学严谨的修复方案，保证运行工况符合设计要求。

你希望凡事都能自己去自由选择和行动。然而，你的反应是难以预料的，有时甚至会使人怀疑自己的理智程度，这一点尤其表现在爱情问题上。你的情感与想象密切相关，你不但喜欢现实中的人，而且也喜欢从幻觉中走出来的人。实际上，你的心常常停滞在爱情上，尤其当金星或月亮处在生辰天宫图中时。

5　修复方案

（1）发电机轴长6.95 m，重21 t，出厂时转子支架采用三点托架支撑方式 ，可能因转子支架在托架支撑点部位水平调整不当 ，经过几千公里的长途运输，大轴产生弯曲变形。

（3）转子支架与大轴配合为0.40mm过盈配合，在热套工艺完成后，物体由于外因 （受力、湿度、温度场变化等）而发生变形，造成大轴弯曲。

3号发电机轴发电弯曲后，厂家派人到现场进行复查，并提出用多杆氧焊枪对弯曲点进行加热校正；因发电机轴径0.6 m，国内成功事例几乎没有。考虑热应力处理可能会有所改善，但很难保证残留应力存在是否会出现新的不同程度的弯曲。

（3）车推力头卡环槽端面，见平即可，保证端面与轴线垂直，测量卡环槽尺寸，配做新的卡环。

2011年3月，我国第十二个五年（2011-2015年）规划纲要强调：“面对日趋强化的资源环境约束，必须增强危机意识，树立绿色、低碳发展理念，以节能减排为重点，健全激励与约束机制，加快构建资源节约、环境友好的生产方式和消费模式，增强可持续发展能力，提高生态文明水平。”

（5）车推力头与镜板连接的端面，见平即可，保证端面与轴线垂直。

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（6）车推力头上导轴承表面，见圆即可，然后研磨推力头上导轴承表面，达到设计表面光洁度要求。

6　联轴检测

联轴是将发电机轴与水轮机通过法兰盘联接，其目的是在出厂前校验大轴轴线是否符合设计规范要求，为慎重起见，质检人员对发电机轴加工过的表面进行同车轴度及平面度检测，其检测数据符合设计要求。

（1）将水轮机轴与发电机轴用螺栓连接 ，在穿强制螺栓时，没有遇到太大的困难 （因发电机轴弯曲，法兰盘端面与轴线有倾角，计算值为0.02）。用手锤垫木撞击，顺利穿进，拧紧螺栓，做好标记，用0.02mm塞尺检查法兰盘结合面 ，不通过。

（2）连轴后上20 m卧式车床，一端用卡盘卡住，另一端上顶尖，中间用1个托辊支持，调整到位后开始测量摆度 （见图2、表2）。

图2　发电机轴、水轮机轴联轴检测位置布置

表2　发电机联轴实测摆度值

7　结 语

发电机轴弯曲在生产厂家很少发生 ，设备生产厂家应该加强工艺控制和检验程序，在今后的设备制造中，不断探索新工艺 ，加强工艺管理和制造水平，提高设备整体质量。此方案的处理，发电机轴弯曲并没有消除，只是解决了发电机与水轮机轴同心度，满足了水轮发电机组联轴轴线调直的要求。后续通过转子动平衡试验 ，完成72 h试运行，3号机组各项运行参数满足设计要求，机组运行稳定，实现了机组设备消缺的目的。

责任编辑 吴 昊

2016-03-30

张青疆 （1965-），男，工程师，主要从事水电厂运行与管理工作。

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