浅谈清远抽水蓄能电站水轮发电机组盘车工艺

郭 嘉

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明650032）

0 引言

水轮发电机组的安装、检修，可能因为误差让轴线倾斜，所以，很多发电机安装后，都需要调整它的轴线，即推力轴承受力均匀的情况下，进行机组盘车，完成整体结构调整，控制轴线的倾斜。轴线的调整是否符合质量要求，决定了单一发电机与机组的操作安全。

1 机组参数

广东清远抽水蓄能电站设4台立式单级混流可逆式水泵水轮机-发电机机组，单机容量（发电工况）320 MW，总装机容量1 280 MW。清蓄发电/电动机型式为立轴半伞式、三相凸极同步发电电动机，密闭自循环、空气冷却的通风冷却方式。由东芝水电供货。发电电动机主要由定子、转子、上机架、下机架、上下导轴承、推力轴承及高压油顶起装置、制动和顶起系统、灭火系统、空气冷却系统、励磁系统、自动化系统等组成。上导轴承由12块导瓦组成，下导轴承由18块导瓦组成，推力轴承由12块推力瓦组成。上导轴承至镜板下平面距离6 190 mm，水导轴承至镜板下平面距离5 720 mm。

2 盘车的预先准备工作

开始机组的盘车工作前，需确定定子、下机架的位置，把发电机上、下迷宫之间的间隙作为基准，同时参照空气间隙，调整机组上、下导等的位置，确保上下两个迷宫的间隙，与电机的空气间隙都在规定的范围内。盘车后，需要确定转子、水轮机轴等的最佳位置，并让其在最佳的位置固定[1]。同时，盘车前，操作人员要把多处轴承、法兰、镜板圆周打扫干净，检查这些位置是否有高点存在，旋转与固定部件的连接处，不可以有任何杂物。检查推力高压油顶起装置能正常投入使用。然后分别在滑环轴、上导、下导、转子中心体下法兰、下端轴上下法兰、水轮机轴上法兰及水导8个断面均匀分出8个点，每断面的分点必须在同一轴线（同一方位角度）上，对称抱4块下导瓦，瓦间隙0.01～0.02 mm，并在瓦面上滴少许透平油。分别在上导、下导、转子下法兰、下端轴上下法兰、水轮机轴上法兰和水导处的X及Y方向设置10 mm量程百分表，每块百分表均对在5.00。在推力头上放置0.02 mm/m的框式水平仪监测镜板水平（推力头）。镜板处放置轴线百分表，记录镜板跳动。检查、确认转轮与下迷宫间隙符合要求，转动部分与固定部分之间达到安全距离，空气间隙内无异物，大轴在自由状态后即可进行机组整体盘车。

3 盘车工艺

3.1 盘车工艺方式

我国水电站有多种盘车方式，包括人工、机械与电动。首先，人工盘车的操作，是由操作人员推动零件转动，完成盘车；其次，机械盘车是使用推力头等，把盘车架固定在上面，通过不同操作，完成机组的盘车；最后，电动盘车有2种方式：①确定定子、转子绕组，在组内放入直流电，以此让机组旋转，最后完成盘车；②使用电动盘车装置，比如螺旋轴装置，它包括多个部分，发电机、大小齿轮、螺旋轴等，根据齿轮的转动，完成盘车[2]。开始盘车前，先由专业人员拔出保险栓，推动手柄，让机械内应咬合的齿轮完全咬合，待手柄到达确定位置后，行程开关关闭，顺利连接电源，当电动机全部运行后，让转子转动，并以此完成盘车[3]。本电站机组安装有推力轴承高压顶起装置，采用手动盘车方法。

3.2 盘车操作

将高压油顶起装置投入，盘车时按顺时针转动1圈，然后停止高压注油泵，待转子停止后，把所有的百分表均对零（5.00 mm）。一切就绪后，起动注油泵，转动转子，按顺时针逐点进行盘车。每到一个侧点，停止高压注油泵，转子停止转动后记录百分表读数并测量转轮与上迷宫间隙。测量完后再起动注油泵，推动转子，进行下个点盘车，重复上述测量过程，直至转动360°。最后将所有记录整理，并算出摆度。机组整体盘车百分表布置见图1。

图1 机组盘车百分表布置图

根据盘车记录确定各处的最大摆度点，并根据NEMA标准计算各处的最大摆度值（摆度标准按GB/T8564-2003、厂家标准或NEMA标准执行，NEMA标准：J≤0.05 L/D。式中J为测量点的摆度，D为推力头镜板直径，L为测量点与镜板之间的距离。将相关数据代入上式算出各处摆度允许值）。由于清蓄机组结构的特殊，没有轴线调整措施。如果摆度的结果不能满足要求时，可进行大轴连接螺栓伸长值的上、下偏差进行调整。

以清远3号机组盘车数据为例，抱下导轴承进行上导、水导盘车的各部位测量检查数据如图2、表1～ 表 5。

图2 测量数据

表1 3号水轮发电机盘车记录

表2 上、下、水导及法兰相对摆度

表3 镜板水平

表4 多段轴轴线折弯

表5 测量结论

上述测量、计算数据结果得出：上导相对摆度为0.019 mm/m，水导相对摆度0.018 mm/m，均满足设计规范要求。

3.3 盘车操作的效果与注意事项

盘车操作后，工作人员会根据得到的数据计算出结果，并根据结果，调整轴承的误差，让其保持垂直，优化发电机组内部结构的受力，让其有好的运行效果。即从水平、垂直两个方向得到测点数据后，可以根据相关规范、基本要求，在机组的某些位置进行加垫调整，并根据加垫调整后的数据，给出分析结果，保证调整方案发挥作用[4]。

但完成盘车操作中，必须注意的一点是，检测得到的结果可能存在误差，但基于数据完成的计算结果应大致相同，尤其是最大值的阶段结果，之间没有较大的差距。如果两者的数据互为矛盾，实际分析中可能对倾斜的方向有错误的判断，很难判断轴线的情况，完成轴线调整。出现这一情况的原因是：①推力轴瓦的使用，或者是镜板水平度不符合操作的规范，整体受力不均。盘车的操作中，转子是完成盘车的主要环节，当把转子顶起随后再放下时，可能改变推力轴瓦的精度，同时，转子自身也有偏重，偏重的移动将影响轴瓦的位移，改变其现有的受力情况，比如反复受力、受力放松后等。②推力头、镜板的接触不稳定，盘车的中途会根据实际操作的情况，在过程中调整，而调整是把镜板、推力头拆下，随后再重新组装，拆卸、组装中，必须用无水酒精把它们清洗干净，随后用干净的布擦干净，再安装到原有的位置上，安装后拧紧所有螺栓，保证两者全面连接。这个过程中如果出现失误，直接导致的结果是接触不良，镜板的组装也有不到位的情况，从而出现人为误差，导致最后的测量结果不一致。

4 结语

完成发电机组轴线的测量，是检查轴线的垂直度，根据检查后的结果及时进行调整，即其会用盘车的方式，完成轴心的检验，并以此调整轴瓦之间的间隙，保证轴瓦承受的压力基本一致。盘车的作用是机组安装结束后，检测机组的安装质量，保证所有零件的安全均符合规范。而如果机组出现故障，也可以通过盘车发现并进行调整，消除故障，从而让机组的整体运行保持稳定。