王建新， 張 平

(1. 五凌電力五強(qiáng)溪水電廠，湖南 懷化 419642；2. 湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙 410004）

1 引言

五強(qiáng)溪水輪發(fā)電機(jī)組為混流半傘式機(jī)組，裝機(jī)容量5×240 MW，由德國VOITH公司與哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司聯(lián)合設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠制造。

下機(jī)架由中心體和12個(gè)支臂組成，支臂底腳與基礎(chǔ)板采用螺栓把合，并采用徑向銷切向定位，基礎(chǔ)板直接埋入混凝土地基中，能承受機(jī)組最大軸向負(fù)荷。推力軸承布置在下機(jī)架中心體油槽內(nèi)，推力軸承采用三波紋彈性油箱支承形式，具有自動卸載荷的能力，推力軸承設(shè)計(jì)載荷2 700 t。推力頭與轉(zhuǎn)子支架中心體下圓板以及推力頭與鏡板采用合金鋼螺栓把合，形成足夠的磨擦力。鏡板為鍛鋼制造，重15.9 t，內(nèi)徑 2 870 mm、外徑 4 190 mm、厚度 280 mm，鏡面粗糙度為Ra 0.1。

五強(qiáng)溪2號機(jī)組1995年9月投入商業(yè)運(yùn)行，2011年10月進(jìn)行首次A修。在機(jī)組解體前盤車發(fā)現(xiàn)機(jī)組軸線存在歪斜，進(jìn)而通過鏡板上平面水準(zhǔn)測量確定下機(jī)架水平度存在超標(biāo)情況。下機(jī)架水平度調(diào)整的最終目的是要使推力瓦整體平面水平度達(dá)到文獻(xiàn)[1]相關(guān)要求。

2 鏡板原始水準(zhǔn)測量情況

由于五強(qiáng)溪電廠彈性油箱為三波紋彈性油箱結(jié)構(gòu)，彈性油高度無法調(diào)整，故推力瓦平面水平也無法通過彈性油箱調(diào)整。考慮到推力軸承是安裝在下機(jī)架上，在推力軸承支撐鏡板時(shí)彈性油箱近似于無壓縮量，因此此時(shí)鏡板與下機(jī)架連接可近似為剛性連接，可認(rèn)為推力瓦平面水平度等同于鏡板上平面水平度。所以可通過對下機(jī)架12個(gè)基座加、減墊的方法來調(diào)整推力瓦平面水平，從而將下機(jī)架水平度控制在0.02 mm/m范圍內(nèi)。

檢修過程中，在轉(zhuǎn)子吊離以后，鏡板放置在推力瓦上，以+X方向?yàn)?號測點(diǎn)，沿圓周順時(shí)針方向依次1號～8號為測點(diǎn)（如圖1所示），測量鏡板圓周各測點(diǎn)相對高程分別為 0、-4、-20、-22.5、-20、-10、-4.5、-5.5（單位：0.01 mm）。計(jì)算鏡板水平度值為：0.2 mm/ 3.900 m=0.051 mm/m，根據(jù)文獻(xiàn)【1】要求：對于無支柱螺釘支撐的彈性油箱推力軸承的機(jī)架水平偏差應(yīng)在0.02 mm/m以內(nèi)，則2號機(jī)組下機(jī)架的水平度已超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。

3 數(shù)據(jù)分析表注與計(jì)算

3.1 原始數(shù)據(jù)測量與分析

由于五強(qiáng)溪電廠彈性油箱為三波紋彈性油箱結(jié)構(gòu)，彈性油箱高度無法調(diào)整，故鏡板水平也無法通過彈性油箱調(diào)整?？紤]到推力軸承是安裝在下機(jī)架上，在推力軸承支撐鏡板時(shí)彈性油箱近似于無壓縮量，因此此時(shí)鏡板與下機(jī)架連接可近似為剛性連接，所以可通過對下機(jī)架12個(gè)基座加、減墊的方法來調(diào)整鏡板水平，從而將鏡板水平度控制在0.02 mm/m范圍內(nèi)。下機(jī)架基座直徑12 200 mm，鏡板測點(diǎn)直徑3 900 mm，以鏡板各測點(diǎn)的高程值換算下機(jī)架基座對應(yīng)8點(diǎn)的相對高程，計(jì)算公式為：12 200×鏡板圓周各測點(diǎn)相對高程/3 900，計(jì)算結(jié)果分別為:0、-12.513、-62.564、 -70.384 6、-62.564、-31.282、-14.076 9、-17.205 1（單位：0.01 mm），理論上講下機(jī)架圓周各點(diǎn)的相對高程值應(yīng)符合正弦曲線分布，分析實(shí)測數(shù)據(jù)基本是符合正弦曲線分布的，設(shè)這條正弦（余弦）曲線的數(shù)學(xué)模型為：

圖1 2號機(jī)組鏡板水平測點(diǎn)示意圖

X為各測點(diǎn)對應(yīng)方位角度（°） （以+X方向?yàn)?°）

式中A、B、C均為待定常數(shù)，確定常數(shù)A、B、C最理想的情形是使該曲線通過下機(jī)架各點(diǎn)相對高程值，但實(shí)際測量誤差和隨機(jī)誤差使得測量值不同程度的偏離理論擺度曲線。

因此要求選取這樣的A、B、C使得S=∑[f(xi)-yi]2最小，來保證每個(gè)偏差的絕對值都很小。即用最小二乘法來求出常數(shù)A、B、C。

F(X)=Asin(X+B)+C=AsinXcosB+AcosXsinB+C

設(shè) P=AcosB，Q=sinB，則有 A2=P2+Q2

F(X)=PsinX+QcosX+C

通過解非線性方程組求解可得：

式中：Yi—各基座點(diǎn)相對高程值，0.01 mm

Xi—各基座測點(diǎn)對應(yīng)方位角度（°）（以+X方向?yàn)?0°）

下機(jī)架理論相對高程函數(shù)模型計(jì)算過程如表1。

鏡板測量部位與下機(jī)架基座位置的對應(yīng)關(guān)系及各部位相對高程值，見圖2。

圖2 鏡板測量部位與下機(jī)架基座位置的對應(yīng)關(guān)系及各部位相對高程值（單位：0.01 mm）

表1 下機(jī)架理論相對高程函數(shù)模型計(jì)算過程（單位：0.01 mm）

3.2 加墊厚度計(jì)算

通過表1計(jì)算可以得出函數(shù)模型為：F(X)=-20.112 sinX+31.33 cosX-37.369

將下機(jī)架12個(gè)基座方位的角度值（如圖2所示：以3號基座為0°，每個(gè)基座之間相隔30°）代入函數(shù)模型就可以算出各基座相對高程值如表2 （單位：0.01 mm）：

表2 各基座相對高程值（單位：0.01 mm）

由表2可知相對高差均為負(fù)值，說明各基座均需加墊調(diào)整?？紤]到五強(qiáng)溪電廠2號機(jī)組在裝機(jī)階段下機(jī)架已經(jīng)通過加墊進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)計(jì)算所得各基座相對高程數(shù)據(jù)結(jié)合下機(jī)架原有加墊值，就可以算出下機(jī)架各基座需要的總加墊值，取加墊最少的9號基座為基準(zhǔn)點(diǎn)，即9號基座不加墊，其他基座總加墊值減去9號基座總加墊值的差即為其他各基座需最終加墊值，計(jì)算過程如表3（單位：0.01 mm）：

表3 各基座最終需加墊值（單位：0.01 mm）

4 下機(jī)架加墊處理

通過上述分析計(jì)算可以得出將下機(jī)架基座處原有墊片全部拆除后，按表3計(jì)算所得下機(jī)架最終需加墊值厚度加墊即可調(diào)整鏡板水平，將加墊值厚度四舍五入到精度為0.01 mm，即為最終實(shí)際加墊值,加墊大小尺寸位置與原墊片一致。實(shí)際加墊值如表4。

表4 各基座實(shí)際加墊值（單位：0.01 mm）

5 下機(jī)架水平復(fù)核

在下機(jī)架基座處按上述實(shí)際加墊值加墊調(diào)整后，待下機(jī)架、鏡板依次裝復(fù)完成，測量鏡板水平以+X為1號，沿圓周順時(shí)針方向依次1號～8號為測點(diǎn)，測量鏡板圓周各測點(diǎn)相對高程分別為：10、10、0、0、10、10、10、0（單位：0.01 mm），水平偏差為 0.1 mm/3.9 m=0.025 mm/m，鏡板各測點(diǎn)相對高程差最大值為0.1 mm，水準(zhǔn)測量精度為0.1 mm，考慮測量誤差，得出鏡板加墊調(diào)整之后水平狀況得到很大改善，且水平偏差基本在要求范圍內(nèi)。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

若兩平行平面之間為剛性連接，則近似為兩平面水平偏差相等，通過兩平面直徑比例關(guān)系，若知道其中一個(gè)平面的相對高程可換算得出另一平面的相對高程。

同一平面圓周各點(diǎn)的相對高程值應(yīng)符合正弦分布規(guī)律，并可通過最小二乘法算出平面各點(diǎn)的理論相對高程的函數(shù)模型，通過此函數(shù)模型可以得到平面任一角度的理論相對高程值。

7 結(jié)語

在立式機(jī)組A修過程中，若存在機(jī)組軸線不正、其原因?yàn)橄聶C(jī)架水平偏差超標(biāo)、需要調(diào)整下機(jī)架水平時(shí)，可以提前按下機(jī)架各基座的方位測出鏡板對應(yīng)位置各點(diǎn)的相對高程，方便于將鏡板的相對高程直接換算到下機(jī)架各個(gè)基座上，就不需要用最小二乘法將鏡板8個(gè)點(diǎn)的相對高程根據(jù)角度折算到下機(jī)架各個(gè)基座上。一是避免繁瑣的計(jì)算；二是用實(shí)際測量值直接調(diào)整比用折算出來的理論值調(diào)整更為準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫檢驗(yàn)總局. GBT8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范 [S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.

[2] 中華人民共和國國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會. DL/T817-2002立式水輪發(fā)電機(jī)組檢修技術(shù)規(guī)程 [S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2002.