夏保國

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

0 引言

我國低水頭水力資源豐富，燈泡貫流式水輪發(fā)電機組是適用于低水頭水電站的良好機型，所以其具有廣闊的市場。為保證燈泡貫流式機組長期安全穩(wěn)定運行，減少檢修周期，避免機組出現(xiàn)事故，機組安裝質(zhì)量是重要保障。機組軸系計算方法、軸系調(diào)整方法、安裝質(zhì)量控制及機組盤車是機組安裝的重點工作。

1 軸系調(diào)整方式

燈泡貫流式機組軸系調(diào)整主要通過抬高主軸的方式，根據(jù)機組設(shè)計結(jié)構(gòu)型式不同，抬高主軸分為兩種方式。

1.1 主軸水輪機側(cè)抬高

水輪機水導(dǎo)軸承處抬高，使轉(zhuǎn)輪中心在機組中心線上，保證轉(zhuǎn)輪室與轉(zhuǎn)輪間隙滿足設(shè)計要求;調(diào)整發(fā)電機導(dǎo)軸承中心在機組中心線上，由于主軸存在撓度，轉(zhuǎn)子處于傾斜狀態(tài)，通過定子機座傾斜加工、傾斜疊裝定子鐵心來適應(yīng)軸線，保證轉(zhuǎn)子與定子的氣隙均勻，如圖1 所示。

圖1 水輪機側(cè)抬高

1.2 主軸水輪機和發(fā)電機側(cè)均抬高

水輪機水導(dǎo)軸承處抬高，使轉(zhuǎn)輪中心在機組中心線上，保證轉(zhuǎn)輪室與轉(zhuǎn)輪間隙滿足設(shè)計要求。定子機座采用傾斜加工，端面加工軸線與鐵心軸線偏心和偏轉(zhuǎn)，通過抬高發(fā)電機導(dǎo)軸承使轉(zhuǎn)子與定子氣隙在設(shè)計范圍之內(nèi)，如圖2 所示。

圖2 主軸發(fā)電機導(dǎo)軸承及水導(dǎo)軸承處抬高

2 軸系安裝及調(diào)整方法

機組安裝過程中，根據(jù)軸系的計算值進行相應(yīng)的調(diào)整，使機組軸系處于理想狀態(tài)。

2.1 主軸水輪機側(cè)抬高的安裝及調(diào)整方法

水導(dǎo)軸承體為筒式結(jié)構(gòu)，支撐水導(dǎo)軸承體的扇形板預(yù)先加工出向上的偏心值，該偏心值就是水導(dǎo)軸承抬高值，利用軸承支撐板與扇形板之間微小變形以及扇形板與導(dǎo)流錐支撐板的變形，達到調(diào)整水導(dǎo)軸承隨主軸偏轉(zhuǎn)同心。

(1)在上游側(cè)管型座安裝發(fā)電機軸承支架，根據(jù)軸系計算中導(dǎo)軸承下沉值(0.29mm)，調(diào)整軸承支架中心應(yīng)高于管型座上游側(cè)中心。

(2)導(dǎo)流錐和內(nèi)配水環(huán)調(diào)整同心后，吊起組合體套裝入主軸，與扇形板連接。

(3)通過內(nèi)配水環(huán)調(diào)整支撐工具，調(diào)整內(nèi)配水環(huán)上游側(cè)法蘭內(nèi)圓至主軸距離左右相等，偏差不大于0.10mm，鉛垂下方距離大于上方2e(e 是扇形板偏心值，e=0.515)。

(4)利用起吊工具吊起主軸、軸承、導(dǎo)流錐及內(nèi)配水環(huán)組合體吊入管型座，按機組中心調(diào)整合格。根據(jù)扇形板偏心值e 和軸承支架抬高值，計算主軸水平度或法蘭面垂直度。尺寸計算

理論水平度(垂直度)=(0.515 mm-0.29mm)/4.690m=0.05mm/m(水導(dǎo)軸承側(cè)高);

(5)根據(jù)已測量的管型座上游側(cè)法蘭面垂直方向傾斜數(shù)據(jù)，進行調(diào)整修正主軸軸線水平度或主軸法蘭面的垂直度，調(diào)整主軸的水平度或主軸法蘭面的垂直度應(yīng)符合最終計算值。管型座上游法蘭傾斜數(shù)據(jù)如圖3 所示。

主軸最終調(diào)整水平度(垂直度)=0.05mm/m+(-1.20mm/7.400m)=-0.11mm/m(發(fā)導(dǎo)軸承側(cè)高)

圖3 管型座上游側(cè)法蘭傾斜度

(6)轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)子與主軸組合后，調(diào)整轉(zhuǎn)輪室與轉(zhuǎn)輪間隙符合設(shè)計要求，必要時須在扇形板與導(dǎo)流錐支撐面間加墊片調(diào)整。

(7)定子組裝、調(diào)整:定子是通過工藝偏心和傾斜加工機座內(nèi)圓及大齒壓板，鐵心隨之傾斜疊裝，適應(yīng)由于轉(zhuǎn)子撓度引起的軸線偏轉(zhuǎn)和偏移，見圖4，調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子之間氣隙均勻在±8%設(shè)計值的范圍內(nèi)。

圖4 定子機座傾斜

2.2 主軸水輪機和發(fā)電機側(cè)均抬高的安裝及調(diào)整方法

水導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)采用球面自調(diào)節(jié)，軸承隨著主軸上撓曲偏轉(zhuǎn)與主軸良好接觸。

(1)在上游側(cè)管型座安裝發(fā)電機軸承支架，根據(jù)軸系計算中導(dǎo)軸承下沉值(0.29mm)，調(diào)整軸承支架中心應(yīng)高于管型座上游側(cè)中心。

(2)調(diào)整導(dǎo)水機構(gòu)中導(dǎo)流錐與內(nèi)配水環(huán)調(diào)整同心，導(dǎo)水機構(gòu)組合體整體翻轉(zhuǎn)吊裝就位，調(diào)整內(nèi)配水環(huán)X-X 線高于管型座X-X 線一個抬高值(1mm)，調(diào)整內(nèi)配水環(huán)Y-Y 線對正管型座Y-Y 線。

(3)主軸組合體通過管型座上游側(cè)插入管型座并安裝就位，用經(jīng)緯儀在H1 和H2 兩點測量主軸的高度;調(diào)整主軸高度使H2 的高度等于H1 的高度;調(diào)整軸承支架下的斜塊和千斤頂，頂起軸承支架，理論上使H2 的高度高于H1 在設(shè)計抬高值和誤差范圍(H2 比H1 抬高3.0±0.20，)。

(4)根據(jù)測量管型座上游側(cè)法蘭鉛垂方向的傾斜值，進行主軸水平度調(diào)整修正見圖5(數(shù)據(jù)為假定值)，確定最終實際調(diào)整值。主軸抬高值和水平度計算值如表1 所示。

圖5 管型座上游側(cè)法蘭傾斜

表1 主軸抬高值和水平度計算列表

(5)水平中心調(diào)整:在間隔180°水平兩個點處用千分尺測量主軸和導(dǎo)流錐法蘭之間的距離C1，偏差不超過0.10 mm(主軸中心偏差在0.05mm之內(nèi))。在間隔180°水平兩個點處用千分尺測量軸承支架和管型座之間的距離C2，偏差不超過0.10mm(中心偏差在0.05mm之內(nèi))。

(6)主軸中心調(diào)整后，將楔塊焊接到軸承支座上固定。

(7)轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)子與主軸組裝后，用千分尺在間隔90°的四個點處測量鏡板和軸承支架的距離G。

(8)調(diào)整主軸水平或調(diào)整軸承支架襯墊厚度，使距離G 符合設(shè)計平行度要求，(0.10mm)，調(diào)整推力螺栓使正、反推力瓦與鏡板間隙符合要求。

(9)定子機座按設(shè)計進行了下游端面傾斜加工，法蘭孔進行了偏心布置加工，見圖6，調(diào)整定子與轉(zhuǎn)子之間氣隙均勻在±8%設(shè)計值的范圍內(nèi)。

(10)轉(zhuǎn)輪室組裝后，按設(shè)計間隙值進行安裝調(diào)整。

圖6 定子下游側(cè)端面傾斜加工

3 機組盤車

通過盤車檢查機組軸系，檢查轉(zhuǎn)輪葉片與轉(zhuǎn)輪室的間隙符合設(shè)計要求，否則需調(diào)整轉(zhuǎn)輪室圓度或位置;同時，檢查定子與轉(zhuǎn)子的空氣間隙，各個位置空氣間隙滿足設(shè)計要求，否則調(diào)整定子圓度。

操作油管屬于軸系的一部分，盤車檢查操作油管擺度符合要求。盤車方式是在操作油管上等分8 點逆時針標(biāo)記，通過高壓油頂起主軸，順時針盤車檢查記錄各點位置時的操作油管擺度，外操作油管擺度一般不大于0.10 mm，內(nèi)操作油管和中操作油管擺度不大于設(shè)計要求或安裝技術(shù)規(guī)范要求，否則需處理操作油管連接法蘭或法蘭加墊。操作油管盤車過程中，同時檢查集電環(huán)的擺度，需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 主軸調(diào)整與導(dǎo)軸承間隙關(guān)系

燈泡貫流式機組軸系是臥軸結(jié)構(gòu)，無論是在安裝調(diào)整過程，還是在機組運行中，軸承承擔(dān)著轉(zhuǎn)動部分的重量;在機組安裝階段和運行期間停機時，主軸與導(dǎo)軸承之間在下方無間隙，在機組運行運行時，主軸與導(dǎo)軸承之間在下方僅存在油膜厚度;導(dǎo)軸承與主軸的設(shè)計有一定的總間隙(0.60 ～0.75mm)，這樣，主軸的中心與導(dǎo)軸承及導(dǎo)軸承的固定部件中心始終存在導(dǎo)軸承1/2 總間隙的偏心差值，主軸中心與導(dǎo)軸承中心偏差。而機組中心是由軸系中心最終確定，軸系位置關(guān)系到轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室的間隙以及轉(zhuǎn)子與定子的間隙，導(dǎo)軸承以及固定導(dǎo)軸承的固定部件的中心不是機組真正中心，如軸承支架、導(dǎo)流錐或內(nèi)配水環(huán)的中心，所以，在軸系計算中應(yīng)包括導(dǎo)軸承1/2 總間隙差值，安裝導(dǎo)軸承固定部件時相應(yīng)調(diào)整導(dǎo)軸承1/2 總間隙差值。主軸與導(dǎo)軸承中心偏差見圖7。

圖7 主軸中心與導(dǎo)軸承中心偏差

5 結(jié)語

本文論述的燈泡貫流式發(fā)電機組軸系是目前較為常見的結(jié)構(gòu)，但也存在著其它結(jié)構(gòu)的軸系，但軸系安裝調(diào)整過程大同小異，充分理解機組結(jié)構(gòu)，通過計算精確調(diào)整，確保機組軸系達到最優(yōu)狀態(tài)，使機組安全穩(wěn)定運行。

［1］ GB 8564—2003 水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范.

［2］ DL/T 5038—2012 燈泡貫流式水輪發(fā)電機安裝工藝規(guī)程.

［3］ 白延年.水輪發(fā)電機設(shè)計與計算.北京:機械工業(yè)出版社，1982.

［4］ 水輪發(fā)電機安裝.北京:中國電力出版社，2013.

［5］ 任艷燕，李志和.燈泡貫流式水輪發(fā)電機組軸系振動及靜擾度計算分析.大電機技術(shù)，2003(3):17-20.

［6］ 韓俊杰.水輪發(fā)電機直流泄漏超標(biāo)分析.防爆電機，2014.1.