陳允兵，陶 鉆

(中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

1 引言

大藤峽左岸水輪發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠有限公司設(shè)計(jì)制造，形式為立軸、半傘式發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)推力軸承設(shè)置在下機(jī)架中心體上法蘭面，采用錐形支撐，機(jī)組共設(shè)置24個(gè)錐形支撐，推力負(fù)荷為3800 t，屬國(guó)內(nèi)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組大推力負(fù)荷[2]。大推力負(fù)荷下推力軸承安裝存在設(shè)計(jì)精度高，安裝難度大，受力調(diào)整困難等問題，本文通過對(duì)大藤峽發(fā)電機(jī)組機(jī)推力軸承構(gòu)特點(diǎn)及與之對(duì)應(yīng)的安裝調(diào)整的工藝分析，為大推力負(fù)荷下推力軸承安裝及調(diào)整技術(shù)研究開辟道路。

2 工程概述

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔江彩虹橋上游6.6 km處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°01′，北緯23°28′，是紅水河梯級(jí)規(guī)劃中最末一個(gè)梯級(jí)。大藤峽水利樞紐是一座以防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用的流域關(guān)鍵性工程。水庫(kù)正常蓄水位61.00 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，總庫(kù)容34.79×108m3，總裝機(jī)容量1600MW，工程規(guī)模為Ⅰ等大(1)型工程。

大藤峽水利樞紐工程由黔江主壩、黔江副壩和南木江副壩組成。電站裝機(jī)容量1600MW，安裝8臺(tái)單機(jī)容量為200MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，其中左岸廠房3臺(tái)機(jī)組，右岸廠房5臺(tái)機(jī)組，多年平均發(fā)電量60.55億kWh，保證功率366.9MW。目前已完成左岸廠房3臺(tái)機(jī)組安裝并投入商業(yè)運(yùn)行。

2 推力軸承機(jī)構(gòu)特點(diǎn)

推力軸承布置在下機(jī)架中心體的上法蘭面[3]。主要由推力頭、鏡板、推力軸承瓦、錐形支撐、抽屜式油冷卻器、推力油槽等組成。

推力頭采用鑄鋼ZG20MnSi制造，整體加工。推力頭安裝在轉(zhuǎn)子支架下圓盤上，與轉(zhuǎn)子支架采用止口配合，有一定的配合間隙，以方便安裝時(shí)根據(jù)盤車、靜平衡等需要做一定的徑向調(diào)整。推力頭與轉(zhuǎn)子支架采用單排螺栓把緊[4]。

鏡板采用55#鍛鋼精加工成。鏡板的厚度為240 mm，足以承受機(jī)組的推力負(fù)荷及工作狀態(tài)的熱應(yīng)力而不產(chǎn)生有害的變形。鏡板與推力頭采用止口小間隙定位，螺釘連接把合。鏡板外圓比推力頭外圓單邊大40 mm，以方便安裝時(shí)測(cè)量鏡板的水平。

推力軸承瓦共24塊，采用雙層瓦結(jié)構(gòu)，由薄瓦、托瓦組成。薄瓦為巴氏合金瓦，有良好的承載能力。推力軸承瓦可以互換，便于運(yùn)行維護(hù)。推力軸承采用熱彈流體動(dòng)力潤(rùn)滑性能有限元分析計(jì)算，以保證其具有最佳的油膜壓力分布，和最佳的油膜厚度分布。經(jīng)嚴(yán)格分析計(jì)算，其單位壓力為3.82MPa，最大油膜壓力為9.77MPa，最小動(dòng)態(tài)油膜厚度0.0346 mm，完全滿足機(jī)組在各種工況下運(yùn)行的要求。

推力軸承采用錐形支撐，機(jī)組共設(shè)置24個(gè)錐形支撐[5]。錐形支撐的支柱中心加工有通孔，孔內(nèi)裝有測(cè)量桿。測(cè)量桿的不同位移反應(yīng)各瓦間的不均勻載荷，在安裝時(shí)可以通過電子位移表測(cè)量該位移量，并據(jù)此對(duì)中心柱進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，從而使各瓦載荷達(dá)到均衡，該結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)是有根據(jù)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況適時(shí)調(diào)節(jié)各瓦溫差的功能。

推力軸承共設(shè)置24臺(tái)內(nèi)循環(huán)抽屜式油冷卻器，2個(gè)冷卻器串聯(lián)為一組，共12 組并聯(lián)。冷卻器與推力軸承安裝在同一油槽內(nèi)，依靠油槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件推力頭、鏡板等的粘滯作用和油的對(duì)流換熱形成循環(huán)回路。冷卻器安裝在油槽壁上，每個(gè)冷卻器對(duì)應(yīng)于一塊推力軸承瓦的位置。冷卻器的冷卻水管采用銅管，由一組同心排列的“U”型管組成。這種冷卻器的冷卻管的長(zhǎng)度較短，不易堵塞，對(duì)水質(zhì)的要求也相對(duì)較低。冷卻器拆裝方便，通過其安裝孔可以拆取或檢修推力軸承瓦，使冷卻器和軸承的維護(hù)檢修更便利。

推力軸承還設(shè)有擋油管、接觸式油擋等零部件。

推力軸承剖視圖如圖1所示。

圖1 推力軸承剖視

推力軸承俯視圖如圖2所示。

圖2 推力軸承俯視圖

4 安裝調(diào)整工藝

大推力負(fù)荷下推力軸承安裝難點(diǎn)主要有：安裝精度極高，施工工序多，各數(shù)據(jù)間相互影響，多次調(diào)整才能達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[6]。以大藤峽推力軸承安裝為例，推力軸承安裝主要分四部分進(jìn)行：①下機(jī)架預(yù)裝完成吊出機(jī)坑后進(jìn)行的預(yù)裝；②下機(jī)架吊裝完成后進(jìn)行的正式安裝；③在機(jī)組軸線調(diào)整前進(jìn)行推力軸承的受力調(diào)整等工作；④進(jìn)行推力軸承其他部件安裝工作。具體安裝工藝如下。

4.1 推力軸承預(yù)裝

4.1.1 推力軸承預(yù)裝條件

(1) 下機(jī)架預(yù)裝調(diào)整合格、基礎(chǔ)墊板加固后澆筑二期混凝土。

(2) 吊出下機(jī)架，在安裝間對(duì)進(jìn)行推力軸承預(yù)裝配。

4.1.2 推力軸承預(yù)裝工藝

(1) 徹底清理下機(jī)架配合面、錐形支撐裝配、推力軸承瓦裝配、推力頭鏡板等部件。

(2) 油槽、軸承座等部件浸油表面，應(yīng)把殘余的型砂和污物清理干凈，并應(yīng)補(bǔ)刷與廠家同型號(hào)的耐油漆。

(3) 對(duì)推力瓦進(jìn)行全面清理，去除表面的油污及表面高點(diǎn)、毛刺，檢查瓦上的溫度計(jì)孔和高壓油頂起 裝置管接頭孔和絲堵孔，并徹底清除這些孔內(nèi)的雜質(zhì)。測(cè)量瓦的厚度，并做好相應(yīng)的記錄。應(yīng)特別注意 對(duì)瓦面的保護(hù)，防止被損傷。

(4) 調(diào)整下機(jī)架水平滿足≤0.02 mm/m。

(5) 推力瓦安裝，錐形支撐(按圖紙要求安裝密封圈、鎖固膠)在支柱螺栓支撐上安裝支柱螺栓。

4.1.3 安裝順序

(1) 清潔支柱螺栓支撐和支柱螺栓的螺紋。

(2) 用最終裝配油脂潤(rùn)滑螺紋。潤(rùn)滑脂只許涂在干燥面。

(3) 在支柱螺栓支撐上安裝支撐螺栓。柱螺栓調(diào)到正確高程。

(4) 在支柱螺栓支撐上安裝推力負(fù)荷測(cè)量裝置。

注意：①支柱螺栓支撐之間的距離必須完全相等。②支柱螺栓支撐的分度圓必須與擋油管同心。

(5) 吊裝推力瓦到錐形支撐上，通過支柱螺釘調(diào)節(jié)各塊推力瓦，使所有推力瓦在同一高程。對(duì)推力瓦和推力瓦螺栓支撐做裝配標(biāo)記。

(6) 按照?qǐng)D紙安裝和試驗(yàn)高壓油頂起系統(tǒng)。

(7) 推力頭、鏡板安裝。吊裝推力頭鏡板至推力瓦上，調(diào)整鏡板水平≤0.02 mm。

(8) 安裝機(jī)架部分推力油水管路。

推力軸承的預(yù)裝結(jié)束，但在正式安裝前，為保證鏡板安全，在下機(jī)架吊裝前吊出軸承并在安裝間存放好。

4.2 推力軸承正式安裝

4.2.1 推力軸承正式安裝條件

(1) 轉(zhuǎn)子吊裝前按預(yù)裝方位回裝下機(jī)架。

(2) 調(diào)整其中心體水平度≤0.02 mm，中心高差偏差小于0.5 mm。

(3) 調(diào)整合格后把緊基礎(chǔ)螺栓。

4.2.2 推力軸承正式安裝工藝

首先，下機(jī)架調(diào)整完成后對(duì)推力頭高程及水平進(jìn)行復(fù)測(cè)，采用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行復(fù)查。

其次，吊裝鏡板，對(duì)鏡板水平進(jìn)行調(diào)整，鏡板水平≤0.02 mm/m。具體步驟如下：

(1)測(cè)量鏡板邊緣±X、±Y 4個(gè)方向的水平，進(jìn)行合成計(jì)算。

(2)在±X、±Y 4個(gè)方向最近位置調(diào)整4塊推力瓦，注意架表和框式水平儀監(jiān)測(cè)。

(3)反復(fù)調(diào)整4塊推力瓦，使鏡板水平滿足≤0.02 mm/m。

(4)測(cè)量鏡板絕對(duì)高程，在滿足高程偏差±0.5 mm范圍內(nèi)，調(diào)整才有效，否者，調(diào)整高程后再進(jìn)行鏡板水平的調(diào)整，使鏡板水平及高程都滿足要求。

(5)在鏡板水平及高程滿足要求后，再調(diào)整其余推力瓦的受力。此工序調(diào)整中，要做到既不要影響鏡板水平，又要達(dá)到其余推力瓦有真實(shí)受力，要求我們的安裝人員認(rèn)真、仔細(xì)工作，調(diào)整每一塊瓦，都要架設(shè)百分表監(jiān)測(cè)。此工序可以選擇在吊裝推力頭后進(jìn)行，因推力頭和鏡板的重量全部落在推力瓦上，單靠錐形支撐的螺栓提升是不足以影響鏡板水平。

(6)在完成所有推力瓦受力調(diào)整后，再進(jìn)行推力頭的吊裝，再次測(cè)量鏡板邊緣水平，滿足要求才可進(jìn)行下一步安裝。

(7)推力頭吊裝后進(jìn)行推力頭與鏡板的預(yù)把合，調(diào)整推力頭與擋油圈的同心度。

(8)徹底清掃推力頭與鏡板面后，進(jìn)行轉(zhuǎn)子吊裝。

4.3 推力軸承的受力調(diào)整

大藤峽水利樞紐電站推力軸承設(shè)有一套受力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過錐形支撐的支柱中心加工有通孔，孔內(nèi)裝有測(cè)量桿，測(cè)量桿的不同位移反應(yīng)各瓦間的不均勻載荷，在安裝時(shí)可以通過電子位移表測(cè)量該位移量，并據(jù)此對(duì)中心柱進(jìn)行高度調(diào)節(jié)，從而使各瓦載荷達(dá)到均衡。在機(jī)組軸線調(diào)整之前，就要把推力軸承的受力調(diào)整在合格范圍內(nèi)，也就是各托盤變形值與平均變形值之差不能超過平均變形值的±10%。

4.3.1 推力軸承受力調(diào)整條件

(1) 機(jī)組大件吊裝完成，準(zhǔn)備進(jìn)行軸線調(diào)整。

(2) 高壓油頂起管路，制動(dòng)器油、氣管路安裝完成。

(3) 高壓油頂起管路，制動(dòng)器油、氣管路調(diào)試完成。

(4) 推力受力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝調(diào)試完成。

4.3.2 推力軸承受力調(diào)整工藝

(1) 用移動(dòng)油泵車通過制動(dòng)器頂起轉(zhuǎn)子4～6 mm，同時(shí)啟動(dòng)高壓油頂，使鏡板與推力瓦分離。

(2) 設(shè)置機(jī)組受力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初始值為0。

(3) 移動(dòng)油泵泄壓，落轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子所有重量落到推力瓦上。

(4) 記錄數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整分塊瓦中心柱，受力小的往上調(diào)，調(diào)整值初次不要太大，反復(fù)多次調(diào)整后得出經(jīng)驗(yàn)值。在調(diào)整受力時(shí)，中心柱調(diào)整最好同起或同落，這樣有利于經(jīng)驗(yàn)判斷。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)中心柱起、落量對(duì)受力的影響不同，并且差異很大，不成比例，所以建議要么只調(diào)整受力小的中心柱往上起，或只調(diào)整受力大的中心柱往下落。

(5) 重復(fù)以上步驟反復(fù)多次調(diào)整，使受力調(diào)整滿足±0.005 mm(大藤峽托盤平均變形值為0.078 mm，依據(jù)規(guī)范要求為±0.0078 mm)。

(6) 在機(jī)組軸線調(diào)整完成后，復(fù)測(cè)推力軸承受力情況，若不滿足要求，重復(fù)1～4步驟。

4.4 推力軸承剩余工作安裝

推力軸承剩余工作安裝主要為：測(cè)溫電阻安裝，推力油冷器安裝、推力油槽蓋板安裝，推力油槽油擋安裝，油水管路安裝等。

4.4.1 推力軸承剩余工作安裝條件

(1) 機(jī)組軸線調(diào)整完成。

(2) 機(jī)組軸線調(diào)整推力臨時(shí)用油排出。

(3) 機(jī)組中心定位完成。

4.4.2 推力軸承剩余工作安裝工藝

(1) 徹底清理推力軸承油槽內(nèi)部。

(2) 完成測(cè)溫電阻安裝及布線。

(3) 再次清掃推力油槽，并聯(lián)合監(jiān)理、業(yè)主進(jìn)行驗(yàn)收。

(4) 安裝油槽蓋板，把合，組合螺栓都要涂膠并依據(jù)圖紙做好鎖固工作。

(5) 安裝推力軸承油冷器，注意檢查密封。

(6) 安裝推力軸承油擋，調(diào)整油擋與大軸同軸度，使其滿足要求。

(7) 安裝推力軸承油水管路。

(8) 推力軸承注油。

至此，推力軸承安裝全部完成。

5 結(jié)語

大藤峽水利樞紐左岸廠房發(fā)電機(jī)組推力軸承安裝，屬國(guó)內(nèi)軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組大推力負(fù)荷。目前大藤峽水利樞紐左岸廠房機(jī)組已全部投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組振動(dòng)擺度數(shù)據(jù)優(yōu)良，推力瓦溫各項(xiàng)數(shù)據(jù)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。通過對(duì)大藤峽左岸機(jī)組推力軸承安裝及調(diào)整的分析與實(shí)踐總結(jié)，為大推力負(fù)荷下推力軸承安裝增加了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也給后續(xù)更大推力負(fù)荷推力軸承安裝提供了借鑒。