立式水轮发电机组轴系摆度及导轴承间隙调整

许国彦

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

立式水轮发电机组轴系摆度及导轴承间隙调整

许国彦

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

立式水轮发电机组轴系实际安装过程中经过盘车检查、调整摆度合格后，各导轴承处满足安装规范相对摆度要求和轴承间隙要求，盘车结果及导轴承的间隙调整正确与否关系到机组运行效果。分析和探究实际安装调整中出现的一些问题，对于机组能够长期稳定运行尤为必要。

盘车；摆度；导瓦间隙；保管

0 引言

立式水轮发电机组轴系必须经过盘车检查，经过多次调整合格后，轴系各导轴承处须满足安装规范相对摆度要求和轴承间隙要求，盘车结果及导轴承的间隙调整正确与否对机组运行效果至关重要。通过总结近年来多个电站轴系安装过程，实际存在一些调整方面问题，为避免不正确的安装调整而导致水轮发电机组运行摆度和振动过大，有必要进行探索研究，以提高机组安装和运行质量。

1 轴系盘车和调整正确方法

由于机组轴系连接部件在生产制造中存在制造偏差、安装调整误差以及轴系部件存放保管不当而产生轴线偏差，当机组轴系部件组装后，通过盘车检查会发现轴系各部件轴线存在不同状况的曲折，该曲折产生的摆度符合安装规范要求并在导轴承间隙允许范围内，即可认为合格，能够保证机组运行稳定，反之则必须对轴系部件连接进行调整，最终达到合格，因此机组轴系盘车检查摆度和导轴承间隙调整是安装过程中非常重要的环节。悬式和伞式机组轴系轴线曲折情况，如图1所示。

图1 机组轴线曲折情况

机组盘车前，镜板必须通过调整推力瓦受力均匀使水平度符合0.02mm/m要求，机组中心线就是与镜板垂直的旋转中心线，轴系各部位的轴线相对旋转中心线的偏差，在盘车转动时形成摆度圆φ，摆度圆消除基准抱紧瓦的导轴承位移值即为该部位的净摆度，轴系部位的倾斜值J为净摆度的一半，即J=1/2φ，轴系各部位点相对旋转中心都有一个倾斜值，通常所指各部位的摆度为该部位轴的最大净摆度。

悬式机组刚性盘车抱上导瓦0.03～0.05mm间隙，测量推力头、集电环、上导、下导、水发联轴法兰和水导轴承的摆度，通过修磨卡环或推力头与镜板的绝缘垫、水轮机与发电机轴法兰面之间加垫片或修磨法兰面，使各处相对净摆度符合规范要求，净摆度须小于导轴承总间隙值。计算净摆度时均以上导为基准，各处摆度与上导摆度相减；遵循前减后、下减上、正偏外的原则。

伞式机组以刚性方式盘车是抱下导轴承瓦0.03～0.05mm间隙，测量操作油管、集电环、上导、下导、水轮机轴与发电机轴联轴法兰以及水导轴承位置的摆度，计算净摆度时均以下导为基准，各处摆度与下导摆度相减，即下导以上部位的摆度与下导摆度相减，水、发联轴法兰和水导轴承摆度与下导摆度相减。通过转轴与转子中心体同钻铰前相对平移调整，或发电机轴与或水、发联轴法兰面之间加垫片方法调整，使各处相对净摆度达到规范值以内，绝对摆度同时小于规范值以及导轴承总间隙值。

水轮机轴与发电机轴法兰之间因操作空间限制，修磨和测量存在很大难度，水导轴承摆度调整一般很少采用修磨水、发轴法兰面，多数采取法兰之间加垫片进行调整。

对于三导轴承的轴系，如果以刚性盘车方式测得非基准导轴承处摆度，导轴承间隙调整应以基准导轴承处为准，将非基准导轴承摆度考虑在其中，计算各导轴承处最大轴摆度及方位，再计算对应各个角度位置的分块瓦摆度。

当最大摆度值T在相邻两盘车点之间，相邻点净摆度分别为T1和T2，且T1>T2，可计算最大摆度点T与T1之间夹角β,以及最大摆度值T。

图2 最大摆度值和角度

基准导轴承的间隙按等间隙调整，非基准导轴承间隙调整计算以设计单边间隙减对应轴位的倾斜值，应注意各点摆度值有正负号，调整对应轴摆度为正的导瓦间隙应偏小，对应轴摆度为负的导瓦间隙应偏大。

Ji=1/2T×cosαi

δ=δ′-Ji=δ′-1/2T×cosαi

式中，αi—各导瓦与最大净摆度的角度。

2 实际安装的问题分析

2.1 轴线与镜板摩擦面不垂直盘车将产生摆度圆，法兰结合面与轴线不垂直盘车也产生摆度圆，如图3所示。以往理论将盘车或运行时轴系转动分为自转和公转，这种表示会造成概念混乱，不能反映出轴系真实转动状态；真实的轴系只有围绕旋转中心的一个转动，即图中的公转，不存在另一个自传，其摆度圆仅表示出轴线运动轨迹。实际导轴承处最大摆度点形成的摆度圆将始终处于旋转最外侧，理论上与导轴承瓦间隙最小，在运转时最容易受力，所以轴系转动不应分解为自转和公转。

图3 盘车摆度圆

2.2 盘车计算错误

某电站轴流转浆式机组出现受油器浮动瓦烧损事故，复核查阅摆度计算数据时，其中全摆度计算数据有正确的，也有错误的，导致净摆度数据大小和方位均随之错误。经分析应为受油器浮动瓦烧损事故主要原因之一，所以在摆度计算过程中计算方法和公式必须正确，确保后续每一步骤计算正确。

2.3 导瓦间隙计算方法错误

同上电站轴流转浆式机组，复核查阅导轴承瓦调整记录，数据显示各导瓦的间隙错误计算为：δ=δ′+Ji。按这样计算进行调整导瓦间隙值，与正确计算δ=δ′-Ji相比，产生相差2倍倾斜值Ji的间隙量，机组运转时必然导致导轴承蹩劲，导瓦瓦温高，甚至烧导轴承瓦，此调整间隙错误也为该机组受油器浮动瓦烧损事故因素之一，因此必须正确调整导轴承导瓦间隙。

2.4 推力轴承为弹性推力轴承的三导轴系，若以刚性方式盘车，以抱下导轴承为基准，测得上导轴承和水导轴承处摆度，为使三导轴承同心，下导轴承间隙按等间隙调整。在调整上导轴承和水导轴承间隙时，应将摆度因素计算在其中，不应按等间隙调整；按等间隙调整将使导轴承同心度相差倾斜值Ji,失去盘车测摆度的意义，使得三导轴承在运转时蹩劲,导致同一导轴承瓦温相差较大。

2.5 盘车数据以及调整间隙与机组X、Y中心线无关。轴系在标记盘车记录点位置后，盘车过程中轴系任意盘车测点可以停留在对应X、Y中心线百分表位置。计算调整导瓦间隙应根据实际导瓦位置与最大摆度点位置的角度进行计算，若在调整导瓦间隙计算表中标注机组X、Y位置，会产生错误和混乱。某机组轴系导轴承间隙计算表中多标注X、Y，按X、Y中心线方位调整与按盘车最大摆度点位计算产生了90°方位误差，导致轴承间隙调整方位和数值偏差。最终纠正调整导瓦间隙时，抛弃X、Y标注，按盘车摆度最大点位对应导瓦角度位置计算得出各导瓦正确调整间隙值。

2.6 运输和现场保管变形引起摆度变化

通常水轮机轴和发电机轴采取单独包装、两点支撑运输，包括发电机轴已套装转子中心体的也是采取两支点方式，轴系部件运输期间需要一定时间，运输到现场后轴部件一般也要有储存保管时间。轴部件在2点支撑长时间状态下易产生挠曲变形，实际现场保管储存因条件限制及各种因素，往往未注重进行此项保管工作，在轴部件安装联接盘车时，通过摆度数据发现轴系部件已产生变形，必须对轴系综合调整使各部位摆度满足要求，因此有必要按照中华人民共和国机械行业标准水电机组包装、运输和保管规范，对轴部件卧放时应定期翻转180°储存保管，以防止产生挠曲变形。

某电站一台悬式机组在盘车时，通过对初始数据和调整过程数据分析，发现原套装转子中心体的发电机轴呈弯曲状，分析为保管放置期间产生挠曲变形。经过数次修磨推力头卡环调整下导摆度、同时对水、发联轴法兰间加垫片调整水轮机导轴承位置摆度，最终使轴系各位置处摆度符合要求，该机组轴系调整后盘车状况见图4。

图4 调整后盘车状况

对于轴类部件储存保管工作非常重要，一旦出现挠曲变形，给轴系安装调整带来非常大的工作困难，同时受到轴变形程度限制，难以调整至理想摆度值，会影响机组稳定运行。

3 结语

立轴水轮发电机组通过盘车检查摆度，调整轴系使摆度值符合规范要求，力求摆度最小，并且摆度小于导轴承理论间隙。安装调整各个导轴承间隙要考虑轴摆度值，相当于利用有摆度的轴系进行安装调整导轴承，使各个导轴承即要符合设计间隙要求，又要使各个导轴承与旋转中心保持同心，使机组运行时轴系在导轴承油膜约束下运行，从而使机组各部位摆度和振动值符合安装规范要求，确保机组稳定运行。

[1] 宋洪占.立式水轮发电机轴承防电及油雾溢出结构分析.防爆电机，2012.1.

[2] 尚培轩.水轮发电机转子支架配创副立筋的工艺方法.防爆电机，2013.4.

[3] 韩俊杰.水轮发电机直流泄漏起标分析.防爆电机，2014.1.

Shafting Pendulum Degree and Guide Bearing Clearance Adjustments of Vertical Hydro-Generator Unit

XuGuoyan

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

After turning inspection and qualified pendulum degree adjustment of the shafting of vertical hydro-generator unit in practical installation process, each guide bearing should meet relative pendulum degree requirements and bearing clearance requirements in installation specification. Whether the turning result and guide bearing clearance adjustment are correct relates to operation result of the unit. This paper analyzes and discusses some problems occurred in practical installation and adjustment processes. They are especially important to long-term stable operation of unit.

Turning；pendulum degree；guide bearing bush clearance；storage

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.12

TM303.5

B

1008-7281(2017)01-0040-003

许国彦 男 1963年生；毕业于哈尔滨电机厂职工大学机械制造工艺及设备专业，现从事水轮发电机组现场安装技术指导工作.

2016-09-29