向家坝左岸电站800MW水轮发电机组总装调整

谢辉平，周 顶



向家坝左岸电站800MW水轮发电机组总装调整

谢辉平，周 顶

（中国长江电力股份有限公司向家坝水力发电厂，四川宜宾 644612）

本文介绍了向家坝左岸电站机组结构特点及主要参数，重点对其中心、轴线调整方法及质量控制措施进行了介绍及分析。目前国内很多水轮发电机组结构与向家坝机组类似，本文对相关技术人员具有参考价值。

向家坝电站；水轮发电机组；总装

0 前言

向家坝左右岸电站各安装4台单机容量800MW的水轮发电机组，是目前世界上已投运的单机容量最大的水轮发电机组。左岸机组由哈尔滨电机厂有限责任公司设计制造，右岸机组由天津阿尔斯通水电设备有限公司设计制造。向家坝电站是继三峡之后的又一个巨型电站，吸收了三峡技术并进行优化，左岸机组国产化，代表了我国水轮发电机组的设计制造水平已走在世界前列。

向家坝机组为立轴半伞式水轮发电机组，其结构如图1所示。主要包括转轮、导水机构、水轮机轴、发电机轴、定子、转子、上端轴、下机架、上机架、推力下导联合轴承、上导轴承以及水导轴承等，轴线调整即为上述部件的测量、调整、校核的过程[1-2]。

1 轴线调整及总装流程

立式水轮发电机组轴线调整主要有钢琴线法和盘车法[3-5]，钢琴线法与机组加工精度有很大关系，国内机组普遍采用盘车法。向家坝左岸电站采用的是以下导轴颈为基准的刚性盘车法，并辅以钢琴线法验证，其主要流程如图2所示。

2 固定部件中心控制

固定部件主要包括基础环、座环、底环、顶盖、下机架、定子及上机架，其中基础环和座环属于埋件，由土建专业前期安装。机电安装以埋件安装完成，土建交面后的机坑测定开始。固定部件中心控制按以下流程进行：

图1 机组总装结构图

（1）机坑测定，确定最优安装中心。通过座环上、下法兰面螺孔及内镗口确定机组最优安装中心。由于座环螺孔已在厂内完成加工，且上法兰面（顶盖安装法兰面）螺孔数量多达120个，应优先考虑再兼顾下法兰面螺孔及两法兰内镗口。

图2 机组轴线调整及总装流程图

（2）定子安装。以机坑测定确定的最优中心安装定子机座及铁心，磁化试验完成后将定子实际中心返至座环。

（3）底环安装。以定子返回的中心及座环的方位标记线确定底环中心及方位。

（4）顶盖安装。以底环中心调整顶盖中心，底环上的下轴套与顶盖上的中轴套同心控制顶盖方位。

（5）下机架安装。综合考虑上下止漏环间隙的偏差及主轴垂直度，以发电机轴与下机架间隙控制下机架中心。

（6）上机架安装。综合考虑上下止漏环间隙、空气间隙的偏差及主轴垂直度，以上端轴与上机架间隙控制上机架中心。

3 转动部件中心控制

转动部件主要包括转轮、水轮机轴、发电机下端轴、转子、推力头、发电机上端轴、中心补气管和集电环，除转轮与水轮机轴连接销孔是工厂内使用同一镗模加工外，其它连接部件都是在电站现场调整再钻销孔。法兰面工厂内已标注好了高低点，所以只要按标记安装，一般不会出现轴系弯折的情况。

3.1 转轮、水轮机轴连接

转轮与水轮机轴采用销钉螺栓连接，厂内使用同一镗模的正反面进行加工，厂内已保证了其同心度，现场不可调，仅需按出厂的高低点标记对齐方位连接安装。

3.2 水轮机轴、发电机轴连接

发电机组主轴分水轮机轴和发电机轴，水轮机轴长7.2m，发电机轴长5.3m，两轴采用销套加双头螺杆的连接方式，销孔在工地同镗。水轮机轴和发电机轴的两端各加工有精加工面，可用以现场测量调整同心度。为了避免占用直线工期，向家坝左岸电站采用的是静态调整法。

（1）先将水轮机轴吊装放置在安装场支墩上，调整其上法兰面水度在0.02mm/m以内。

（2）吊装发电机轴至水轮机轴上方并按厂内高低点标记与水轮机轴连接，调整发电机轴与水轮机轴螺孔基本重合，发电机轴下法兰与水轮机轴上法兰错牙不超过0.02mm，拉紧10颗把合螺栓。

（3）检查发电机轴上法兰面水平度应在0.02mm/m以内，否则重新调整。

（4）架设求心器及钢琴线，测量两轴各法兰面的中心，计算主轴的垂直度应在0.02mm/m以内，且方向与法兰面倾斜方向相一致，否则重新调整。

（5）以上都合格后按到货销套尺寸及设计配合间隙加工销套孔。

3.3 转子、推力头连接

推力头直径5.2m，由24块推力瓦支撑。推力头与转子中心体通过共20颗M30螺栓连接，无销钉定位，现场可调余量较大。转子与推力头调整是第一次盘车，主要流程如下：

（1）24块推力瓦及推力头吊装到位后，在推力头上表面放置4个水平仪（厂内加工已保证已上表面与镜板平行度不超过0.02mm/m），用3块推力瓦调整推力头水平度在0.02mm/m以内，并满足安装高程要求；监测水平，将其它推力瓦与镜板贴紧。

（2）按高低点标记将转子落在推力头上，检查各支撑螺杆受力偏差，应不超过0.02mm。若不满足要求，重调支撑螺杆，并始终保持推力头水平。

（3）按止口间隙初调转子与推力头同心，把紧把合螺栓；对称抱紧4块下导瓦，在转子中心体下法兰及下导滑转子垂直方向各架4块百分表，投入高压减载油泵，推动转子、推力头一起旋转，记录百分表读数并计算两者同心度。

（4）若两者同心度大于0.05mm，则使用制动器顶起转子，松开把合螺栓，投入高压减载装置，通过下导瓦按偏心量推动推力头，落转子，再把紧螺栓。撤除制动器，重复步骤（3），直至满足要求。

3.4 转子、发电机轴连接

转子与推力头盘车合格后，即可进行转子与主轴连接。由于转子中心体止口高30mm，在转轮吊装时应使转轮低于设计高程30mm以上。

（1）旋转转子及推力头，按高低点标记对接转子与发电机轴，使用两个拉伸器同步提升主轴及转轮，以螺孔同心控制周向方位，并测量转子中心体下法兰与发电机轴上法兰错牙，粗调主轴与转子同心。

（2）螺栓拉紧后，同推力头与转子盘车方法类似，通过下导、转子下法兰和水导三处百分表读数计算转子与主轴的同心度。

（3）若不满足同心度要求，则松开把合螺栓，使发电机轴与转子下法兰面刚好脱开。按偏心值推动螺母下垫片（垫片下平面应提前抹润滑油），使主轴及转轮一起移动，把紧螺栓，重新盘车。

（4）当偏心值很小时，可通过反复松、紧对称的螺栓来调整偏心，直至盘车满足要求。

（5）以上都合格后按到货销套尺寸及设计配合间隙加工销套孔。

3.5 上端轴、中心补气管及集电环安装调整

上端轴、中心补气管及集电环安装调整基本一致，都是先靠止口初步定位，螺栓拉紧后，同推力头与转子盘车方法类似，调整直至满足要求。

4 机组旋转中心确定

转子、推力头、主轴及转轮摆度盘车合格后，分别在0°和180°方位测量上、下止漏环间隙及空气间隙，根据计算结果调整转动部件旋转中心[6]。此中心为各导轴承的抱瓦中心，亦即机组的最优旋转中心。最优旋转中心确定时应考虑空气围带、挡油筒等间隙值较小处的间隙。在异常情况下可考虑推定子，以使间隙合格[7]。

5 中心及摆度计算方法

目前国内电站主要采用对称点数据相减法或偏心公式计算机组摆度[8-9]，也有学者提出采用最小二乘拟合法[10]。最小二乘拟合法受加工精度、测点是否均布等影响较小，计算精度高，但需较多的测点，且含有线性方程组，求解困难，现场较少采用。偏心公式法一般要求测点在8点以上，测点越多，精度越高，但也需借助计算机计算。对称数据相减法一般为4测点或8测点，计算简便，无需借助其它计算工具，但其计算精度受测量表面的圆度、测点的均匀程度和表计的准确度的影响很大。

向家坝左岸机组轴线调整采用对称数据相减法盘车，为使误差尽可能小，采用以下方法减小误差。1推力头、轴等部件圆度现场不可调，但目前加工精度很高，部件圆度一般都很好。2严格标记测点位置，读数时保证测量杆正好指在测点上。3在垂直方向上架4块百分表读数，保证测量准确。向家坝左岸4台机组一般调整2~3次即可满足要求，说明该方法是可行的，也反过来说明了部件的圆度是较好的。

转子直径19.3m，上止漏环直径9m，下止漏环直径10m，若还采用对称数据相减法确定中心，则会产生很大的偏差。向家坝左岸机组采用的是在0°和180°方向分别测量上下止漏环16点间隙，上下空气间隙各40点（磁极数一半），通过偏心公式求解最优中心。

根据表1数据，可看出向家坝左岸机组轴线调整是成功的，也说明了我国巨型水轮发电机组达到了很高的制造水平。

表1 左岸机组盘车数据

6 结论

轴系调整工作集中在电站安装现场，其优点是轴系在现场有足够的可调余量，可消除制造、运输过程产生的偏差，但同时也增大轴线调整的难度和工作量，技术要求更高。轴线调整为直线工期、质量关键点，必须又快又好。因此，机组轴线摆度的调整及计算方法很重要。

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Technique for General Assembly of 800MW Hydroelectric Generating Set of Xiangjiaba Left Bank Power Station

XIE Huiping, ZHOU Ding

(Xiangjiaba Hydropower Plant of CYPC, Yibin 644612, China)

This paper briefly introduces the structure characteristic and main parameters of Xiangjiaba left bank unit,and mainly analyzes the axis adjustment method and quality control measures. Now many domestic turbine generator unit have the similar structure to Xiangjiaba hydropower station unit. Thispaperhope to provide reference for the relevant technical staff.

Xiangjiaba hydropower station; hydroelectric generating set; general assembly

TM612, TK730.6

A

1000-3983(2016)06-0053-03

2015-08-24

谢辉平（1983-），2008年4月毕业于西安理工大学水利水电工程专业，现从事水轮发电机组机械专业技术工作，硕士研究生，工程师。

审稿人：马文豪