水轮发电机组受力和轴线调整实践

马代斌

（东方电气集团东方电机有限公司，四川 德阳 618000）

水轮发电机组轴线实际安装过程中，由于轴系加工与安装误差的存在，需要进行轴线测量、调整，确保轴系几何中心线和旋转中心线相互偏差在公差要求范围内。轴线通过盘车方式测量发电机导轴承、连轴法兰、水轮机导轴承的摆度值检测、确定。机组轴线不合格，势必造成盘车过程各轴领位置有比较大的摆度，本质原因主要包括各轴领旋转中心同心度不合格和机组轴系旋转中心线跟镜板工作面垂直度不合格。轴线调整实践中，需要根据机组的结构特点，在完成机组受力调整的基础上，结合盘车检测数据，灵活采用推轴、加垫等方式进行调整。

1 水轮发电机组结构

水轮发电机组根据布置方式，分为卧式机组和立式机组。其中卧式机组适用于中小型、贯流式以及冲击式机组，立式机组一般适用于低中速的大、中型机组。

对于立式机组，按照推力轴承位置，分为悬式和伞式。其中悬式机组推力轴承布置在转子上方，伞式机组推力轴承布置在转子下方。

2 机组受力调整

水轮发电机组受力调整根据机组结构布置方式的不一样，对应采取不一样的受力调整方法。

2.1 卧式机组受力调整

用工具千斤顶轴向顶紧正、反推力瓦后，用特殊力矩扳手把紧正反支柱螺栓，力矩为100N·m，然后将反支柱螺栓按反推瓦与镜板之间设计间隙值回旋对应支柱螺钉周向长度，最后把紧锁定螺栓。支柱螺钉周向长度是根据设计间隙值和支柱螺栓尺寸计算得到。

2.2 立式机组受力调整

立式机组受力调整与水轮发电机推力轴承支撑结构有关，常见的推力轴承支撑结构有：刚性支撑（小机组）、刚性支撑（抽水蓄能）、小弹簧束支撑、弹簧油箱支撑。针对不同推力轴承支撑结构，采取的受力调整具体方法如下：

2.2.1 刚性支撑小机组受力调整

（1）调整镜板水平≤0.02mm/m，在水轮机导轴承轴领+Y 和+X 方位处各架设一块百分表并对零；（2）在支柱螺栓处插入扳手并用手锤敲击扳手，每次敲击力量相等；（3）依次敲击每个支柱螺栓，要求每次敲击一圈后，百分表数据回零；（4）当水轮机导轴承处百分表对零，以同样大小的力量依次敲击一圈各个支柱螺栓后，百分表数据回零，受力调整合格；（5）复测镜板水平≤0.02mm/m。

2.2.2 刚性支撑抽水蓄能机组受力调整

（1）转子吊入机坑联轴后，在支柱螺栓内部安装测量杆，测量杆下方架设百分表并对零；或配套受力传感器，通过专用测量仪器测量、读数；（2）利用制动器落下转子，记录百分表读数；（3）利用制动器顶起转子，根据百分表读数旋转支柱螺栓；（4）多次调整，直至各百分表读数差值≤0.03mm。

2.2.3 小弹簧束支撑机组受力调整

（1）将推力头和镜板吊放在推力瓦上，调整下机架，使得推力头顶面水平≤0.10mm；（2）松开下机架的一个支腿与基础板之间的把合螺栓，在支腿处架设百分表并对零，用液压千斤顶朝上顶起该支腿0.30mm，记录压力值；（3）依次顶起下机架各支腿并记录压力值，调整支腿与基础板之间的调节键，使得最终最大、最小压力值之差超过10%；（4）复测推力头顶面水平≤0.10mm。

2.2.4 弹簧油箱支撑机组受力调整

（1）均匀提升弹性油箱支柱螺钉调整安装高程，避免因个别推力瓦受力严重超标而造成推力瓦损坏；同时，测量并初调镜板水平，镜板水平应不大于0.02mm/m；（2）检查镜板水平、大轴垂直度以及机组转动部分中心；要求大轴倾斜度不得大于0.02mm/m，镜板水平不得大于0.02mm/m，机组转动部分应处于中心位置；（3）在每个弹性油箱保护罩上安装测杆，测杆应沿径向分布。在每个测杆下方设置二块百分表，表头在测杆下方且应与测杆垂直；（4）在机组轴系处于自由状态下，分别抱紧瓦间互成90°夹角的四块上导轴承瓦及水轮机导轴承瓦；（5）顶起转子，将各测杆下方的百分表对零，然后，让转子平稳地落下，待机组转动部分稳定后，分别将抱紧的四块导轴瓦松开，分组读取百分表读数；（6）计算各弹簧油箱的中心压缩量，要求各弹簧油箱中心压缩量之间的偏差不得大于0.15mm，且镜板水平不大于0.02mm/m；（7）调整弹性油箱支柱螺栓，直到各弹性油箱中心压缩值偏差及镜板水平符合要求。

3 机组轴线调整

水轮发电机组轴线调整根据机组结构布置方式的不一样，对应采取不一样的调整方法。

3.1 卧式机组轴线调整

卧式机组通常设计两部导轴承和单根轴结构，因此，发电机轴线只需要调整集电环，其余转子、轴等部件由厂内制造保证联接精度，不需要进行调整。

集电环摆度的标准按国标执行。当摆度超标需要调整时，最好是根据摆度的实际数值调整集电环整体，而不是单独调整上环或者下环。如果非要调整单独的一环，根据多个电站的调整经验，基本上不能够调整到理想的数据，除非是集电环整体加工。

3.2 立式机组轴线调整

立式机组轴线调整与水轮发电机推力轴承支撑结构及盘车方式有关，最常见有刚性盘车和弹性盘车。

3.2.1 刚性轴线调整

如果各导轴承的摆度或者最佳中心不符合要求，轴线需要进行调整。调整的方法有很多，需要根据调整的难度和要求来进行。常见的方法：（1）推力头和镜板间加垫或者修刮推力头卡环；（2）推移上端轴。少见的方法：发电机轴和水轮机轴之间加垫，通常是由于发电机轴和水轮机轴加工时没有进行联轴找摆造成的。

3.2.2 弹性盘车轴线调整

弹性盘车实际上是通过盘车时的镜板端跳来检查抱紧的两部导轴承连线与镜板相互之间垂直度的差异。关于将镜板跳动数据转换成镜板的最大摆动数值及方位的方法，可以根据最佳中心的计算公式进行参考换算。镜板最大摆动数值和镜板直径的比值等于单个导轴承移动距离与两部导轴承距离的比值，据此计算得到单个导轴承的移动距离。

通常情况下，移动单个导轴承是通过推移上端轴实现的。

4 结语

影响机组受力和轴线的因素很多，在安装、调整阶段可能遇到的问题也千变万化，如单部导轴承摆度大而其余各处摆度正常或有规律、某一测点以下或以上测量数据线性增大等，要逐一排除各影响因素是一个非常复杂、精细的过程，需根据实际情况及时分析、排查和处理。本文针对不同结构水轮发电机组受力和轴线调整实践的分析、探讨和总结，能够顺利、高效地实现了机组受力和轴线调整。