卡索峡水电站水轮发电机组盘车工艺

张勇

【摘要】 在水轮发电机组安装和检修过程中，轴线的好坏对机组运行的摆度、振动及受力有很大的影响，甚至会威胁水轮发电机组的安全、稳定运行。所以机组轴线调整工作的好坏，直接影响着机组的安装和检修质量。在某种意义上讲，也反映出水电厂的机组安装和检修质量。因而作为机组轴线调整、处理的依据——盘车工艺，是机组安装和检修工作中极为重要的环节。文章介绍了刚性盘车轴线调整方法和采用加垫法的工艺，为类似机组提供了借鉴。

【关键词】 刚性盘车;轴线调整;加垫法工艺

1.概述

卡索峡水电站位于青海省门源县珠固乡境内的大通河干流上，水轮发电机组为立轴悬式轴流定桨式结构，装机容量为3×5MW，额定转速250r/min，转子上方设有上导轴承、推力轴承，转子下方设有下导轴承及水导轴承。推力轴承为刚性支撑结构，机组轴系由发电机轴和水轮机轴两段轴连接，推力头热套于发电机轴最顶端。机组盘车采用机械式盘车，即利用桥式起重机，经过滑轮用钢丝绳拉动机组的转动部分，每转45°测量一次。

2.机组轴线调整

2.1盘车前的准备工作

2.1.1推力头安装

（1）推力头套入前调整镜板的高程比设计值低0.8～1mm，在推力瓦面不涂润滑油的情况下调整镜板水平，其水平偏差应在0.02mm/m以内。

（2）推力头热套前调整其在起吊状态下的水平。

（3）推力头热套后，降至室温时才能安装卡环。卡环受力后，应检查卡环上、下受力面的间隙，用0.02mm塞尺检查，不能通过的应抽出处理，不得加垫。

2.1.2推力轴瓦受力调整

（1）将主轴调整至机组中心线上，检查空气间隙和水轮机轮叶间隙无障碍物，在水导轴承处用人力分别在+Y及+X方向推动主轴，观察百分表，主轴应能够自由摆动，确认主轴在自由状态下。

（2）采用人工锤击抗重螺栓的方法调整刚性支撑推力轴承受力时，在水轮机轴承处，在+Y及+X方向用百分表监视大轴，锤击力应使大轴平均有0.05～0.10mm的倾斜，在相同锤击力下大轴倾斜的变化值与平均变化值之差不超过平均变化值的±10%。

（3）人工锤击法调整推力瓦受力均匀并达到设计高程后，将锁定板锁死。

2.1.3其他准备工作

（1）在推力头上做好分度及标记 ，将测点按逆时针方向编为 1～8 号，同一编号在下导、水导的测量部位应保证在同一垂直面上。

（2）对称装入4块上导轴瓦并涂抹润滑油，将上导轴瓦间隙调整为0.03～0.05mm。

（3）用油泵顶转子，给推力瓦喷注透平油或者瓦面均匀涂一层薄猪油，落下转子，检查制动器与转子下部的制动环之间应全部离开。

（4）分别在上导、下导、水导轴领处+ X和+ Y方向各装设1组百分表，每组百分表 2 只，调整测杆垂直于轴面，将所有百分表回零，小针指向4～5mm区间。

2.2机组轴线调整

以卡索峡水电站1号机组盘车为例，下导至镜板距离2486mm，水导至镜板距离6116mm，水导至水发轴法兰2410mm，镜板直径910mm，水发轴法兰直径610mm。

盘车准备工作结束后记录卡索峡水电站1号机组第一次盘车数据。

根据表1的盘车数据计算出的下导、水导+X、+Y轴的相对摆度，分析得出下导1-5点、2-6点、4-8点数据超标，水导所有点数据超标。当下导和水导相对摆度同时超标时，应首先考虑通过在镜板与推力头之间加垫将下导相对摆度调整合格后，再通过水发联轴法兰之间加垫来进行水导相对摆度调整。

由于实测的净摆度在不同方向上的值是符合正弦规律变化的，但是八个方向都是针对轴上测点而决定的，所以轴线的最大净摆度完全可能不在这几个方向上。下导根据X、Y向两组数据，选取有最大净摆度的Y向进行分析。按正弦规律，实际的最大值可能在5点和6点之间或4点和5点之间的某个方向上，根据计算公式Y向5-6点=-14.5°，由于是负值所以最大摆度不在5点至6点的范围内;Y向5-4点=-14.5°，由于是负值最大摆度不在4点至5点的范围内;由此可以确定摆度最大点为5点。

利用下式计算镜板与推力头之间的加垫厚度：

镜板与推力头之间加垫位置是通过净摆度的正负号决定的，当为正值时在大号点加垫，为负值时在小号点加垫。根据上式计算出1-5点位置需在1号点加δ值为0.043mm的铜皮垫，2-6点位置需在2号点加δ值为0.024mm的铜皮垫，4-8点位置需在8號点加δ值为0.024mm的铜皮垫，现场实际中由于铜皮的规格是固定的，一般为0.05mm、0.10mm、0.15mm等，所以采用加垫法时只能用接近规格的铜皮，通过加垫的深度及长度来进行调整。

完成镜板与推力头之间加垫后，进行第二次盘车。

由表2可以看出，此时下导的摆度已满足规范要求，水导根据X、Y向两组数据，选取有最大净摆度的X向进行分析。按正弦规律，实际的最大值可能在3点和4点之间的某个方向上，根据计算公式X向3-4点=4.6°，由于是正值所以4点偏向3点4.6°为最大摆度，即=0.552mm。

利用下式计算水发联轴法兰之间的加垫厚度：

水发联轴法兰之间加垫位置也是通过净摆度的正负号决定的，但是与镜板与推力头之间的加垫位置相反，当为正值时在小号点加垫，为负值时在大号点加垫。根据上式计算出最大摆度点4点偏向3点4.6°，需在水发轴法兰4号点偏向3号点4.6°加δ值为0.07mm的铜皮垫，1-5点位置需在水发轴法兰5号点加δ值为0.039mm的铜皮垫，3-7点位置需在水發轴法兰3号点加δ值为0.053mm的铜皮垫，4-8点位置需在水发轴法兰4号点加δ值为0.0696mm的铜皮垫，现场实际中用接近规格的铜皮，通过加垫的深度及长度来进行调整。

完成水发联轴法兰加垫后，进行第三次盘车。

表3下导净摆度数据曲线与表2下导净摆度数据有少量变化，在盘车数据变化的误差范围内，属于正常现象。根据水轮发电机组安装技术规范（GBT8564-2003）的机组轴线的允许摆度值（双振幅）要求，此时水导、下导的允许摆度值均符合水轮发电机组安装技术规范（GBT8564-2003）的要求，即水导相对摆度≤0.05mm/m，且水导轴承处的绝对摆度≤0.25mm;下导相对摆度≤0.03mm/m，此次机组轴线调整工作结束。

3.结束语

本文以卡索峡水电站1号机组为例介绍了采用加垫法对立式悬吊式机组进行刚性盘车，利用数学三角函数和三角形相似关系的知识，对盘车数据进行分析计算，确定了机组轴线调整的方案，为类似机组提供借鉴，此种刚性盘车的轴线调整方法对小型立式悬吊式水轮发电机组具有广泛的适用性。

参考文献：

王玲花《水轮发电机组安装与检修》中国水利水电出版社

《水轮发电机组安装技术规范（GB/T8564-2003）》中国标准 出版社

《立式水轮发电机检修技术规程（DL/T817-2014）》中国电力出版社