盘车数据在水导摆度偏大处理中的应用

何旭辉，袁世铎，杨 环

（五凌电力有限公司五强溪水电厂，湖南 沅陵 419642）

0 引言

按设计间隙均调的导轴承瓦间隙，常常因为机组检修，轴线发生变化，而与机组实际运行不相匹配，其安全隐患在于间隙过大或过小引起的瓦温高、摆度大等问题，为保障机组持续安全稳定运行，需要一种更加科学的瓦间隙调整方法，将机组实际轴线，纳入到计算之中，从而将瓦间隙调整与机组实际运行工况相结合，优化机组运行摆度。

1 实例概述

某电厂水导瓦设计间隙为单边0.285 mm，按GB/T 8564-2003《水轮发电机组安装技术规范》要求，机组稳定工况下水导摆度值应不大于0.285×2×75%=0.428 mm，该电厂在此基础上，另设置此上限的80%为实际预警值，即在机组稳定运行过程中，水导摆度应满足小于0.342 mm的要求。

2019年，某电厂某号机组在检修过程中进行了轴线调整，轴线调整后，机组满负荷下水导X向摆度始终高于Y向摆度近0.15 mm，工况较差时，X向摆度平均值越上限可达0.395 mm，不满足电厂安全稳定运行要求。

针对该问题，电厂立即进行分析，最终根据瓦温、轴线轨迹图，确定根本问题由轴线与瓦间隙不匹配所致。

为确保新调整间隙符合机组安全稳定运行要求，需将机组轴线考虑到间隙调整计算中，为此，电厂根据盘车数据，结合瓦间隙调整工艺，得出一组更适用于新轴线的瓦间隙调整方案。

首先，需确定关键部位尺寸数据，该电厂的基本参数如表1所示。

表1 某电厂某号机组基本参数

2 调整方案计算

在水导瓦间隙调整过程中，首先应当确定机组中心符合要求，即空气间隙、迷宫环间隙符合要求，在机组中心满足要求后，再去进行水导瓦间隙调整。

为避免大轴移位，调整水导瓦前，应抱紧上导瓦，某电厂水导瓦型式为楔形块型，该型式通过楔形块与瓦背面接触，由楔形块下降推动瓦朝轴移动，其下降行程与瓦间隙动作比例为50∶1，即楔形块下降50 mm，水导瓦间隙减少1 mm。

2.1 水导瓦间隙测量过程

（1）在大轴+X,+Y方向分别打上一块监视百分表（调零），其区域的划分方法应与机组盘车时的划分方法一致；

（2）用深度游标卡尺测量瓦抱紧大轴前楔形块行程；

（3）将X、Y方向水导瓦抱紧大轴，其方法为用铜锤敲击楔形块至百分表动作至0.01 mm，再在对侧同样敲击楔形块至百分表动作至-0.01 mm，再回到首次敲击侧敲击楔形块至百分表动作至0，此时认为X、Y方向的水导瓦已抱紧大轴；

（4）将所有水导瓦抱紧大轴，其方法为用铜锤敲击楔形块至百分表动作至0.01 mm，再在对侧同样敲击楔形块至百分表动作至0；

（5）用深度游标卡尺测量瓦抱紧大轴后的楔形块行程；

（6）用抱紧后行程-抱紧前行程再通过比例换算，即为水导瓦间隙。

2.2 水导瓦间隙调整原则

（1）各方位总间隙应在设计值0.57±0.04 mm；

（2）水导瓦间隙分布应呈正弦曲线规律[1]，不应忽大忽小，防止出现梅花状轴心轨迹引起大轴跳动；

（3）调整间隙双幅值不可超过设定值0.285×2=0.57±0.04 mm；

（4）计算应排除轴径向位移，即采用盘车数据中的净全摆度数据计算；

（5）间隙计算应以最大净全摆度数据确定，即间隙满足最大净全摆度要求。

现测的机组中心数据如表2和表3所示。

表2 空气间隙与上迷宫环间隙 mm

表3 下迷宫环间隙 mm

由此可知，机组中心合格，如机组中心不合格，应先推轴后，再进行瓦间隙调整。

本次间隙调整，选取盘车数据中的Y表数据进行计算，具体数据如表4所示。

表4 检修后盘车数据Y表 0.01 mm

应注意，表格中净全摆度数据，是在假定轴完全竖直情况下得出的计算数据，该方法只适用于刚性油箱下刚性盘车数据计算，而对于弹性油箱盘车数据，应再考虑镜板倾斜值，根据电厂设备实际尺寸及净全摆度数据，将推力净全摆度做轴对称，因摆度相对于轴长可忽略不计，因此近似可画出轴线图如图1所示。

图1 轴线图

由相似三角形原理[2-5]，镜板直径4.1 m可知：

因此，净全摆度修正见表5。

表5 修正后水导摆度数据表 0.01 mm

盘车净全摆度数据因测点数量限制，记录数据可能并非水导净全摆度最大处，因此需对数据进行处理，处理过程中将已有净全摆度数据进行向量合成，取其最大值，详情如下：

由计算可知，e（1-5,3-7）>e（2-6,4-8），因此取e（1-5,3-7）作为最大净摆度值，设为e，画出图形如图2所示。

图2 轴瓦位置及测点位置图

现量得4号机水导瓦间隙如表6。

表6 水导瓦间隙实际测量图

将数据导入EXCEL表格，利用雷达图功能，可得出测量数据的方位分布图，如图3所示。

图3 水导瓦测量间隙分布图

由图3可知，测量间隙数据呈椭圆形状，不符合水导瓦间隙正弦（圆形）分布规律，可能由测量误差、读数误差、抱轴不紧等多因素导致，需对测量数据值进行正弦拟合修正，将误差降为最小，修正过程中，采用matlab进行编程,对测量数据进行y=esin(x+t)+k正弦拟合得出图4。

图4 测量间隙正弦拟合曲线

图中红点为实际数据点，曲线为拟合曲线，找出相同横坐标对应的拟合纵坐标，汇总得表7。

表7 水导瓦间隙正弦修正值 mm

通过验证，该数据修正与通过公式修正得出的结果相同，因拟合数据总间隙略大于设计间隙，对其数据再减0.01 mm，得到表8。

表8 水导瓦间隙设计修正值 mm

其雷达分布图如图5所示。

图5 水导瓦间隙修正分布图

由图可知，此时修正后的水导瓦间隙满足正弦分 布（圆形）规律，由 偏 转 量e=0.113 5，角 度φ=15.43°，各轴瓦间隙应调值=测量间隙，其中θ为最大净全摆度线与轴瓦的角度，由现场实际作业可调整的精度得出调瓦方案如表9所示。

表9 水导瓦间隙调整方案表 mm

调整后，对应瓦间隙分布图如图6所示。

图6 应调瓦间隙分布图

由现场实际运行情况可知，5号瓦方向瓦温较高，8号瓦方向摆度较大，根据调整方案，瓦温高的5号瓦方向减垫间隙调大，温度降低，摆度大的8号瓦方向加垫间隙调小，摆度减少，符合现场实际情况。

在瓦间隙调整后，水导X向与Y向运行摆度近似相同，且最高摆度由近400 um恢复至300 um，瓦温最高由46 ℃恢复至42 ℃，符合生产运行各项标准条件，满足机组长周期安全稳定运行要求。

3 结语

本案例中使用的数据处理方法，较好的处理了因轴线与瓦间隙不匹配造成的X、Y向摆度差别大、摆度超标、瓦温过高等问题，实际调整过程中，可选取摆度较小的导轴承位置作为基准点，查询以往轴线调整后的盘车数据，进而进行瓦间隙适应性调整。

本次案例分析，为瓦间隙调整提供了理论依据，为我国水轮发电机组安全稳定运行，做出了贡献。