浅谈水轮发电机盘车调水平技术

唐棋

【摘要】我国现在开始推行绿色可持续发展，通过使用清洁能源的方式来发展我国的经济。所谓的清洁能源是指水能、太阳能、风能等可再生能源，这些能源在使用的过程中不会产生环境污染，同时能源可再生，对于环境保护有很大的帮助。并且我国的水电在这几十年中发展速度十分快，如今已经建设成了多做大型水电站，而且在许多水源充足的地区小型水电站成为当地电能供给的主要形式。小型水电站使用方便，但是在建设和维护的过程中我们也会遇到许多技术性的问题，比如镜板的水平调整问题，这些问题在实际的操作过程中往往会存在一些困难。

【关键词】水轮机；镜板；调平

引言：

我国的能源结构较为完善，在电能供给方面我国有火电、核电、水电、风电和太阳能发电，这些发电技术使我国在电能的使用方面更加具有保障性。但是近年来由于我国的环境污染问题不断加剧，而火电厂在生产过程中又会产生大量的污染，所以我国开始向清洁能源的方向发展。而现在最为成熟的清洁能源形式便是水力发电，并且我国现在已经建设了大量的水力发电设施。在河流众多，水源充沛的地区，我国的水电站建设数量众多，尤其是一些小型水电站，这些小型水电站承担着当地的主要发电任务。但是小型水电站在建设和使用维护中也存在一些技术性问题，这些问题往往会影响水电站的建设和使用。本文介绍了镜板调平中遇到的技术障碍，并且对两种调平方式进行了对比。

一、镜板在水轮发电机中的作用

立式水轮机在工作的过程中要保证其水平状态，在实际的操作中，我们通过调节承担水轮机轴向水推力的镜板水平来保证水轮发电机的水平状态。水轮机在工作时要承受来自多方面的力，其中主要承担来自水的冲击力。水流从高处进入水轮机，通过水流和水轮机的相互作用，水流将自己的能量传递给了水轮机。由于水轮机与发电机组相连接，于是发电机转子跟着水轮机一起旋转，这样，水轮机就能把能连传递给发电机，进而使发电机发电。在这个过程中，水流冲击水轮机中的叶片，使得水轮机轴承转动，如果水轮机不能够保持水平状态，那么水流冲击的过程中水轮机受力就会产生倾斜，这样就无法最大化的将谁的能量传递给水轮机进而传递给发电机。

二、镜板调平过程中存在的难题

镜板调平是水轮机安装过程中十分重要的环节，如果不能保证镜板的水平将会使得水轮机的工作受到影响。而水轮机镜板调平也并非十分容易的事情，经常会受到各种因素的干扰。首先是工程环境的干扰，我们都知道，水轮机要依靠河流工作，而在河流周围往往会产生各种震动的干扰，我们在进行测量的过程中，如果周围振动幅度过大，可能会使得测量得到的结果不准确。其次是水轮机安装过程的复杂性导致的，现在用于水轮机镜板调整的方法比较少，而这些方法都是在水轮机进行安装的过程中进行的，但是在安装的过程中如果出现其他部件的安装调试问题的影响，那么镜板的调整将会变得困难。并且在调整完成之后出现了安装过程中的不稳定事故也可能使得水平状态被破坏。

三、调平方式的介绍

我們现在用于水轮机调平的方法有两种，一种是在推力头嵌入前把方形水平仪放在镜板背面，用三块推力瓦调整镜板水平，这种调整的方法是通过三点水平状态的调整来实现的，我们将三点调整为水平状态之后，再将支撑重力的部件调整到相应的位置。另一种是在盘车时用方形水平仪放在推力头或者盘车架上，采用旋转的方式测量水平并加以调节。

在第一种方法中，水平测量仪测量的是镜板背部的水平状态，但是我们无法保证其工作面是否水平。并且这种方法是在推力头未嵌入时的水平状态，在这个时候镜板并未处于承重状态，而当推力头安装完毕之后，镜板受力可能会存在不均的现象，这个时候镜板的倾斜程度可能会出现改变，这样测量的水平状态就不准确。另外，水轮机上的镜板存在轻微的波浪形变形，在调整的过程中，我们无法保证推力瓦处在同一个水平面上，很可能会出现以一个或两个推力瓦位于波峰或者波谷位置，这样在调整的时候就无法按照水平面进行调整。

相比于第一种测量方法，第二种测量方法是在安装完成之后进行的测量，并且盘车的过程实际上是调试水轮机转动的过程，这种情况下测量得到的结果能够更加接近真实值。并且通过盘车的方式进行调整，能够保证镜板的受力情况，在真实的受力作用下调整出来的水平参数能够更加符合实际情况。并且这个时候再对受力部件进行调整，也可以避免后期出现的受力不均造成的镜板水平状态变化的问题。

四、盘车的方法及注意事项

盘车是用于水轮发电机镜板水平调整的主要步骤，通过盘车了解轴系的推力头和大轴垂直度情况及各轴组合面的同心度情况。按照盘车动力的方法我们可以将盘车分为电盘车和机械盘车，电盘车一般用于大型发电机组，而机械盘车主要用于小型发电机组。这两种盘车方法主要是转动动力的不同，但是他们都是通过将电机转动几圈，用以判断由电机带动的负荷是否有卡死而阻力增大的情况，从而不会使电机的启动负荷变大而损坏电机。从机组结构来看，我们可以采用刚性盘车和弹性盘车。在刚性盘车车中我们要注意如下方面的事项：（1）转动部分处于中心；（2）大轴应垂直；（3）各块推力瓦受力处调均匀；（4）上导、推力、法兰、水导四处8点对应点一定在一条线导航架百分表X、Y也应对应。在弹性盘车中除中心位置和垂直位置的事项之外还应该确保弹性油箱受力调整合格，只有这样才能够保证盘车的顺利完成。

五、水轮发电机盘车调水平的步骤

1、盘车调平的步骤

首先我们要进行水平测量，找出镜板倾斜的位置和大小。将水平测量仪放置在推力头上，并且靠近其外侧，然后进行机组盘车，在每一个推力轴承支柱处停下并记录水平仪的读数。在测量的过程中我们采用对点测量的方法，也就是圆的相对位置测量结果进行比对，如果相对位置水平情况相同，则记录为正值，如果对侧位置水平情况相反则记录为负值。通过测量和计算的结果，我们能够得到测量点中哪一个点的位置偏高，哪个点的位置偏低。具体的计算方法如下：

Y：H1=（1点读数+5点读数）/2；

X：H 2=（3点读数+7点读数）/2；

+X偏+Y45°平：H 3=（2点读数+6点读数）/2；

+Y偏-X45°平：H 4=（4点读数+8点读数）/2；

H：水平计算值。

以下面机组的水平值为例：

1-5点水平=[0.02+（-0.03）]/2=-0.005，为3点方位偏高。

2-6点水平=[0.04+（+0.005）]/2=0.0175，為4点方位偏高。

3-7点水平=[0.05+（+0.02）]/2=-0.035，为1点方位偏高。

4-8点水平=[0.045+（+0.005）]/2=-0.025，为2点方位偏高。

通过计算，发现是镜板整体向1-2点方向倾斜，以1点最高，可以首先调整1、2号方位推力支撑。

其次是进行镜板的水平调整，我们更具测量和计算的结果得到各支柱螺栓处的水平情况，并计算出水平偏差值。根据计算结果对螺栓的升降值和调整量进行调整。在调整完成之后，我们还要对调整结果再次进行验证，通过再次盘车记录相关的测量数据，观察测量结果是否满足水平要求，如果仍然不满足再对上述步骤重复进行调整，直到盘车之后的测量结果满足我们的要求。

2、盘车调平方法的优缺点

（1）盘车调平是在水轮机推力头安装完成之后进行的，这个时候镜板不会再因为外力作用而产生过大的形变状态，能够更加直观的反映机组轴承在承受载荷的情况下的水平状态，使机组调整更接近实际。此外，在机组检修期间，其省掉了拔推力头等诸多工序，节约了工期，保证了机组质量。

（2）盘车过程的测量属于动态测量，虽然其测量结果更加接近真实值，但是动态数据的测量会受到诸多因素的影响，可能会出现多次测量的结果均不能达到标准的情况。这样的化，整个测量和调整过程将会花费大量的时间。

结束语

水轮发电机是水力发电的核心设备，而在水轮发电机中的镜板是保证发电机正常运行的关键。水轮发电机在工作的过程中要保证镜板的水平状态，这样我们才能够确保水轮发电机正常工作。镜板安装在推力头下方，起承载水轮机轴向水推力的作用，镜板表面光滑与推力瓦构成推力轴承。但是在镜板的调平过程中我们的方法比较单一，其调平效率较低，所以我们介绍了一种新的调平方法，希望对水轮发电机的安装有一定的帮助作用。

参考文献：

[1]周若愚.立轴半伞式水轮发电机弹性盘车工艺研究[J].水利水电快报，2014，（8）：19-22.