立式水轮发电机组“三条线”浅析

2022-04-18魏雪友

水电站机电技术 2022年4期

魏雪友

（广东粤电新丰江发电有限责任公司，广东河源 517021）

1 概念误区

机组轴线：①机组旋转大轴的几何中心线；②由顶轴（或励磁机轴）、发电机主轴（或转子支架中心体加中间轴）及水轮机主轴等各轴几何中心连线组成的；③由顶轴（或励磁机轴）、发电机主轴及水轮机主轴等组成，一条贯穿机组主轴的中心线叫机组轴线。3种说法是一致的，第三种表达更详细一点。

机组旋转中心线：①贯穿于镜板镜面中心的垂线；②一条贯串推力轴承镜板镜面中心的垂线。两种说法也是普遍一致的。

轴线为转动部分静态时几何中心线，旋转中心线为转动部分做旋转运动时，受到推力轴承的承托和导轴承的限制所形成的运动轨迹线，它是一条虚拟的线，两线区别如图1所示。

机组中心线：①坚轴水轮发电机组的固定部件有上部机架、定子、下部机架、水轮顶盖、上下固定止漏环、转轮室，这些固定部件几何中心的连线称为机组中心线；②通过机组安装基准件中心的铅垂线是机组中心线；③套于水轮机和发电机转动部分外面的主要固定部件的中心的连线。3种说法所指都不是同一条线，笔者认为第三种说法才是机组中心线，像第一种说法：上、下机架一般装设了推力轴承和导轴承，是起承重和限位的作用，旋转中心线是靠推力轴承的承托和导轴承的限制所形成的运动轨迹线，上、下机架对旋转中心线来说是主要部件；第二种说法：铅垂线是传统的钢琴线，是参照线，它是以流道为中心，定一安装基准件，通过安装基准件的中心往上引一条铅垂线作为机组的安装基准中心线，这条线最容易与机组中心线混淆，它们的区别见图2所示。第三种说法：主要固定部件是指水力部件和磁力部件，止漏环和转轮室是机组转轮水力作用部件，定子是机组磁力做功部件，水力发电机组就是靠水力旋转带动磁场旋转发电的，所以座环的上下止漏环和转轮室及定子是机组中心线的主要部件，它们的连线才是机组中心线，见图2所示。

图2 机组中心线与机组安装基准中心线区别

2 机组中心线是三线之首

机组中心线是三线之首，机组中心线调整好，打下良好的基础，对后期机组轴线调整和旋转中心线调整非常有利。某电厂有台轴流式机组（见图3），机组中心线有点倾斜，那它的旋转中心线也要跟着倾斜，旋转中心线是靠推力轴承的承载和导轴承限制所形成的，旋转中心线的倾斜可以通过推力瓦的抗重螺栓高低来改变并用轴头旋转水平反映出来，轴头旋转水平哪边高，轴就往哪边倾斜，它的倾斜要和机组中心线的倾斜重合，如果刚好相反，那转轮对应水平高点的地方就会间隙偏小，轴头高0.01 mm，按比例到了转轮倾斜量有0.10～0.30 mm，如果机组中心线基础好，那轴头旋转水平哪边高都可以；某电站有台混流式机组（见图4），上、下止漏环不同心，它影响机组轴线推中心，轴往右边推，上迷宫左边大了，下迷宫右边又小了；某电厂有台混流式机组，上导轴承有两块温度高，从盘车、推中心、导轴承放间隙整套下来数据都很好，后面测上机架8个支腿下沉量发现温度高对应方向的支腿下沉量大出毫米级的，对此调整了轴头旋转水平，大轴往对面方向倾斜，重心偏移，温度高问题解决了，但机组旋转中心线与机组中心线是交叉而不是平行状态，迷宫有一边间隙小了。类似的例子有很多，特别是年久一点的机组，受加工精度、工人手艺、施工标准等影响，机组中心线多有不同心造成的倾斜现象。

图3 机组中心线对机组旋转中心线的影响

图4 机组中心线对机组轴线推中心的影响

3 机组旋转中心线的意义

机组旋转中心线，是一条旋转运动轨迹线、是一条虚拟的线、是一条辅助线，这条线的存在可以分析出一些现象的原因：

（1）解释了为什么要调推力瓦受力和轴头旋转水平，旋转中心线的稳定靠的是推力瓦的支承和导轴承的限制，受力不匀将造成这条线晃动，轴头旋转水平不好，可以使这条线倾斜运行（但倾斜与摆度无关，这个可以用作图法加以说明）。

（2）解释了为什么净全摆度要水导全摆度减上导全摆度，因为盘车转动时上导不能完全限制死这条旋转中心线，它还会有一些平移量，所以水导全摆度减上导全摆度得出净全摆度，减的是大轴的平移量，可以用这条线分析出其中的道理。

（3）解释了为什么导轴承最大摆度点间隙值放最小，因为各导轴承都与这条旋转中心线同心，导轴承最终限制出这条旋转中心线，放间隙以什么为依据可以从这条线加以阐述。

（4）构成相似三角形等比原理用于绝缘垫修刮垫计算：它利用了一条贯穿镜板的垂线（即机组旋转中心线）至摆度测点的距离（约等于轴长距离）、一条贯穿推力头的垂线（即摆度线）至摆度测点的距离、加上该测点摆度值的一半构成了一个三角形，与绝缘垫的直径、绝缘垫刮垫量、推力头的直径三条边构成的三角形，两三角形相似三边等比求出刮垫量，用几何作图方法见证说明，不必死记刮垫量公式。

有了这条几何线可以充分去挖掘它存在的意义，同时这条线的调整像推力轴承受力调整、轴头旋转水平调整、导轴承间隙调整等可以大幅篇章对这条线进行深入地撰写。

4 “三条线”的梳理与归纳

机组“三条线”，可以作为机组检修核心技术的开篇，具有简明扼要、开门见山、立竿见影的效果，同时“三条线”也能系统地、全面地展现机组检修核心技术，为此对“三条线”进行梳理和归纳（见图5）：很多人知道盘车，那盘车的目的是什么？为了找出摆度，找出摆度的目的又是什么？找出摆度为了处理轴线，最终还是回归到三条线上来；还有轴线怎样推中心？顶起转子，然后边落转子边用导瓦推大轴，通过镜板滑行平移，再测量出空气间隙和转轮间隙作为大轴中心；还有轴线推好后怎么固定，上导抱瓦，转轮打尖，这些都归纳为轴线处理的内容。再看看旋转中心线，为什么要受力调整，怎么调整，轴头旋转水平怎么测量怎么调整，导轴瓦怎么放间隙，甚至像镜板怎么研磨，轴瓦怎么修刮都可以归纳进来。机组中心线应安装基准中心线配合着讲，因检修都是现成的机组，初装时装好的机组中心线很少会去调整它，只有改造某个部件才会机组中心线进行复核，所以安装基准中心线可以分初装时的绝对基准和检修时的相对基准；安装基础中心线传统方法用挂钢琴线电测法（挂线电测法），所以怎样以基准线求机组中心线也有很多内容。机组中心线是三线之首，但从轴线和旋转中心线调整到非常好的情况下，又可以反推出机组中心线是否处于倾斜状态，“三条线”共同作用，相互成就。“三条线”最终目的为了保证水力平衡和磁力平衡，是机组稳定运行的基础，检修工人必须掌握其中原理、相互关系和调整方法。