水电站高转速机组轴线调整应用探究——以二台子电站为例

朱昌鑫，张华垒，刘 程，蒋巍巍

(国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900)

二台子水电站位于四川省甘孜州九龙县境内，为低坝引水式，电站设计水头319 m，设计引用流量8.86 m3/s，额定转速750 r/min，飞逸转速1 212 r/min，装机2台HLA542-LJ-150的水轮机及配套的SF24-8/3050发电机组，总装机2×24.5 MW，发电机安装方式为悬式，水轮机和发电机生产厂家为重庆水轮机厂。

在水电站机组水轮机、发电机以及导水机构安装结束后，机组的实际轴线总是存在误差，对机组运行的摆度、振动及受力有很大的影响，严重时甚至会威胁水轮发电机组的安全、稳定运行。需要对机组的轴线进行测量和调整，使得轴线控制在允许范围内[1-3]。水轮发电机组(以下简称：机组)轴线：由发电机轴、水轮机轴组成，用贯穿机组主轴的中心线来代表实际的机组轴线。机组中心线：机组固定部件的几何中心线。旋转中心线：整个机组回转部分围绕着旋转的几何中心线，贯穿推力轴承镜板面的中心的垂线。机组在旋转过程中，这三条线的理论状态是各自铅直且相互重合，但在实际机组运行过程中，往往出现主轴的旋转中心线与机组中心线重合，机组轴线曲折(如图1)的情况，严重时三条线彼此相互分离。轴线调整的目的就是使得三条线彼此间的误差尽可能缩小，使得整体轴线满足机组运行要求。

1 轴线的测量

水轮发电机组主轴的尺寸一般较大，对轴线的测量难度大，要求精度高，轴线调整工作，直接影响着机组的整体检修质量，另一方面，也反映出水电厂的机组检修技术水平。机组轴线测量的主要是通过盘车来实现的，按照盘车的动力源不同，将盘车划分为人工盘车、机械盘车和电气盘车，按照盘车的程序和方法又分为分段盘车和整体盘车。

图1 机组轴线曲折类型

二台子机组盘车采用机械盘车，方法为整体盘车。机组盘车前，先将机组中心大致推到固定部件的几何中心线，避免盘车时水轮机偏向一侧，中心确定后将机组的上导瓦适当抱紧，避免大轴中心偏移，造成数据测量误差。盘车时选定机组的+Y、+X方向，在水导轴领、水发法兰、下导轴领、上导轴领处分别架设百分表，调整百分表测杆垂直于轴面，确保百分表架设无误。将主轴测量部位进行8等分，并按照逆时针方向编号，各个测量部位的轴号应保持上下对应。盘车前用高油压顶转子，将推力瓦表面均匀涂一层猪油，确保推力瓦表面相对光滑。缓慢转动机组，测量机组各部点的摆度，并计算出全摆度和相对摆度，以X向为例，盘车测得数据如表1。

表1 机组盘车数据记录表

2 轴线的状态分析

根据图2可以看出图2(a)中，由于轴线与旋转中心重合，大轴中心O1旋转中心线上，大轴顺时针旋转，则每个百分表读数不变，其摆度为0。图2(b)中，由于轴偏离旋转中心OO1(距离为e)测出摆度，出现一条峰值e和-e的近似正铉曲线，最大值在轴号5，最小值在轴号1上。根据该规律可以作出图3机组盘车摆度曲线图和图4机组各测点轴心轨迹。

根据图3可以分析出四条曲线都是近似于正选曲线，无异常点，数据真实可靠。由于上导测点距离抱瓦较近，上导摆度较小，水导距离最远摆度最大，轴号3处摆度最大，为0.11 mm，轴号7处摆度最小，为-0.84 mm。

图2 轴线测量关系曲线图

图3 机组盘车摆度曲线图

图4 机组各测点轴心轨迹

根据图4，上导摆度基本可以忽略不计，以上导为基准，下导、法兰以及水导偏向轴号2和轴号3处，总体偏向一致。镜板距离下导4.07 m，镜板距离水发法兰5.07 m，镜板距离水导7.21 m，镜板直径1.12 m。

根据法兰和水导距离镜板的距离比值，同图4的轴心曲线偏移量最大点比值基本一致，可得出大轴法兰处无折线情况，机组摆度大主要因绝缘垫在轴号7号处偏厚。

3 轴线的调整

轴线的偏移根据图5轴线相似三角形关系图可以看出，当测出法兰最大净摆度值j，查出两点距离L后，即可作出一个直角三角形ΔABC。在轴线AB的延长线上，作推力头地面直径D的垂线，使它与水平线相交于d，且dO=Of=D/2。再通过f点作AB的平行线交于水平线e，得另一个直角三角形Δdef。两三角形相似，根据相似原理可以得出式(1)，根据表1最大净摆度处计算可以得出刮削量。

图5 轴线相似三角形关系

(1)

同理，可以计算出每个轴号对应的绝缘垫刮削量或加垫量。如图6加垫量柱状图。根据图6刮削量柱状图显示刮削点最大在7号点，刮削量为0.074 mm，根据不同轴号的刮削量在绝缘垫上做出分区图，对绝缘垫进行刮削，刮削过程一般不能一次就满足要求，往往需要多次刮削和盘车检验刮削量的大小和方向是否正确，二台子电站经过三次盘车刮削绝缘垫后，轴线达到标准要求。如表2盘车后摆度数据表。修后运行机组各点摆度均在合格范围内，如图7机组摆度检测图。

图6 刮削量柱状图

图7 机组摆度检测图

X向轴号12345678摆度上导0.00.0-1.0-1.00.00.01.50.0下导0.0-3.0-1.0-3.0-8.0-8.0-6.5-2.0法兰0.05.01.5-2.0-6.0-4.5-1.01.0水导0.0-10.0-8.0-6.5-10.0-5.00.53.5相对点1-52-63-74-8全摆度上导00-3-1下导856-1法兰6103-3水导10-5-9-10净摆度下导-上导8580法兰-上导6105-2水导-上导10-5-6-9

4 结 语

二台子电站机组轴线处理相对顺利，法兰面无主要拐点，部分高点处理后拐点消除，大轴自身也无曲折情况，通过轴线处理，机组修后振动摆度是历年各工况运行中最优的一次。

本文通过对二台子电站机组检修盘车过程的介绍，阐述了机组盘车的主要方法，应用计算机根据盘车数据绘制了相关曲线图，对机组轴线处理分析效果较好，在一定程度上可以缩短相应工期，同时也可以提高机组检修质量，在国内高转速机组对轴线质量要求很高的情况下，可以提供参考作用。