劉 旻, 鐘小華

(1.中國(guó)水利水電第七工程局有限公司機(jī)電安裝分局,四川彭山 620860;2、四川久隆水電開發(fā)有限公司,四川石棉 625400)

1 概 述

盤車是水輪發(fā)電機(jī)組安裝調(diào)整的重要環(huán)節(jié),目前采用的盤車方法有兩大類:一類是電氣盤車,另一類是機(jī)械盤車。電氣盤車是利用發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子線圈中通入直流電流所產(chǎn)生的電磁力矩拖動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械盤車包括人力盤車、橋機(jī)牽引盤車、電動(dòng)機(jī)械盤車等。人力盤車即用人力推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行盤車;橋機(jī)牽引盤車是利用橋機(jī)經(jīng)過滑輪組換向、用鋼絲繩牽引機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行盤車;電動(dòng)機(jī)械盤車是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)過變速機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行盤車。

瀑布溝電站盤車采用電動(dòng)機(jī)械盤車裝置,該裝置由機(jī)架、電機(jī)及旋轉(zhuǎn)的齒輪盤等。機(jī)架安裝在發(fā)電機(jī)上機(jī)架上,旋轉(zhuǎn)齒輪盤安裝在上端軸上,由電機(jī)通過齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組進(jìn)行盤車。

電動(dòng)機(jī)械盤車裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)安裝、拆卸、控制與操作簡(jiǎn)單方便,改善了勞動(dòng)條件,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,使工作質(zhì)量和工作效率大大提高。

(2)力學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)力電源小、驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)可靠、轉(zhuǎn)速均勻、停點(diǎn)準(zhǔn)確,使采集的數(shù)據(jù)客觀有效。

(3)可根據(jù)機(jī)組類型、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自由選擇彈性盤車或剛性盤車,且無論何種方式,由于其力偶矩作用的原理,大軸徑向和軸向干擾大大減小,測(cè)試精度高。

(4)由于驅(qū)動(dòng)力矩作用于發(fā)電機(jī)上端軸頂部,且均衡、平穩(wěn),對(duì)傘式機(jī)組的剛性盤車,可采取抱緊上導(dǎo)的方式進(jìn)行盤車,也可取得滿意的效果。

(5)傳動(dòng)比大、轉(zhuǎn)速平緩,可保持在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下準(zhǔn)確讀取大軸各等分點(diǎn)的數(shù)據(jù),方便快捷;也可以停轉(zhuǎn)讀取數(shù)據(jù),在這種方式下,每到一停位后盤車裝置可倒轉(zhuǎn)一定角度,以使大軸和盤車裝置完全脫離,可使大軸充分保持在自由狀態(tài)下讀取數(shù)據(jù),從而更加提高了盤車精度。

瀑布溝電站單機(jī)容量為 600MW,總裝機(jī)容量 3600MW,額定轉(zhuǎn)速 125r/min;發(fā)電機(jī)為立軸半傘式結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子上方設(shè)有上導(dǎo)軸承,轉(zhuǎn)子下方設(shè)有推力軸承和下導(dǎo)軸承,推力軸承油槽和下導(dǎo)軸承油槽分開設(shè)置,推力軸承和下導(dǎo)軸承布置在下機(jī)架上。推力軸承采用多波紋彈性油箱支撐方式。轉(zhuǎn)子上法蘭和上端軸聯(lián)接,下法蘭與發(fā)電機(jī)軸聯(lián)接,發(fā)電機(jī)主軸與轉(zhuǎn)子中心體采用 12XM160雙頭螺栓和徑向鍵的聯(lián)接方式,發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸采用銷釘螺栓的聯(lián)接形式。

根據(jù)廠家技術(shù)文件,機(jī)組盤車應(yīng)在彈性狀態(tài)下進(jìn)行,在盤車過程中抱緊上導(dǎo)和水導(dǎo)瓦(根據(jù)國(guó)家規(guī)范對(duì)機(jī)組彈性盤車的要求,應(yīng)抱靠近推力軸承上部和下部的導(dǎo)軸瓦即上導(dǎo)及下導(dǎo)瓦),上導(dǎo)至鏡板距離 5.390m,下導(dǎo)至鏡板距離 3.030m,水導(dǎo)至鏡板距離 8.324m;鏡板直徑為 4.3m,推力頭下法蘭直徑為 4.24m,上法蘭直徑為 3.51m。

2 4#機(jī)組軸線的處理

盤車在機(jī)組推力軸承受力調(diào)整及鏡板水平合格后進(jìn)行,現(xiàn)以 4#機(jī)組為例,介紹了瀑布溝電站機(jī)組軸承調(diào)整情況。盤車前調(diào)整好機(jī)組中心并抱緊上導(dǎo)、水導(dǎo)各一半的瓦,抱瓦間隙為 0.03～0.05mm,盤車過程中采用定點(diǎn)停讀數(shù)的方法,X、Y方向盤車數(shù)據(jù)一致,其中 X表讀數(shù)見表 1。

表 1作出的下導(dǎo)擺度曲線非常接近正弦曲線,說明盤車數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。由表 1和表 2可知,下導(dǎo)擺度偏大,鏡板跳動(dòng)值大于廠家技術(shù)要求(廠家標(biāo)準(zhǔn)為 0.10mm)。根據(jù)機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式,移動(dòng)上端軸、調(diào)整下導(dǎo)擺度最容易,移動(dòng)上端軸后鏡板軸向跳動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化,因此,決定先移動(dòng)上端軸、處理下導(dǎo)擺度后再處理鏡板軸向跳動(dòng)。

表 1 第一次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 2 第一次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

根據(jù)表 1,可以作出機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)及鏡板與盤車旋轉(zhuǎn)中心關(guān)系圖,因下導(dǎo) 3-7點(diǎn)全擺度最大,故作出 3-7方位關(guān)系圖(圖 1)。

圖 1 機(jī)組各部位幾何中心、旋轉(zhuǎn)中心及鏡板關(guān)系圖

圖 1中的 O1、O2、O3分別為上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)的幾何中心,O1'、O2'、O3'則為其旋轉(zhuǎn)中心。圖 1左側(cè)為盤車標(biāo)記點(diǎn)(3#點(diǎn)),右側(cè)為盤車標(biāo)記點(diǎn)(7#點(diǎn))。根據(jù)表 1中的數(shù)據(jù),上導(dǎo) 3#點(diǎn)擺度小于 7#點(diǎn),說明上導(dǎo)幾何中心在旋轉(zhuǎn)中心右側(cè);下導(dǎo) 3#點(diǎn)擺度大于 7#點(diǎn),說明下導(dǎo)幾何中心在旋轉(zhuǎn)中心的左側(cè);水導(dǎo) 3#點(diǎn)和 7#點(diǎn)擺度一樣,說明水導(dǎo)幾何中心和旋轉(zhuǎn)中心重合;鏡板軸向擺度值 3#點(diǎn)小于 7#點(diǎn),則說明鏡板旋轉(zhuǎn)時(shí) 3#點(diǎn)高于 7#點(diǎn)。

三部軸頸同心時(shí)機(jī)組擺度最小,根據(jù)圖 1,需將上端軸從 7#點(diǎn)向 3#點(diǎn)移動(dòng)。根據(jù)三角形相似定理,移動(dòng)量為:O1│=0.065×(5.39+8.324)/5.294+0.005=0.17(mm)。

從圖 1中可以看出,上端軸由 7#點(diǎn)向 3#點(diǎn)移動(dòng)后,機(jī)組軸線與鏡板的垂直情況將變差,即鏡板軸向跳動(dòng)將會(huì)變大,需進(jìn)一步進(jìn)行處理。

綜合以上數(shù)據(jù),決定上端軸由 7#點(diǎn)向 3#點(diǎn)推0.17mm,然后再次盤車,數(shù)據(jù)見表 3、4。

表 3 第二次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 4 第二次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 3、4可以看出下導(dǎo)擺度已滿足廠家技術(shù)要求,但鏡板跳動(dòng)比推上端軸前有所變大,與預(yù)計(jì)情況一致。鏡板跳動(dòng)加大是鏡板與機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心不垂直引起的,推力頭上下法蘭的平行度是引起鏡板跳動(dòng)的因素之一,因此決定將推力頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 180°安裝,進(jìn)行盤車以測(cè)量鏡板跳動(dòng)是否會(huì)變小。第三次盤車數(shù)據(jù)見表 5、6。

表 5 第三次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 6 第三次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 5和 6可以看出,下導(dǎo)擺度仍然較小,鏡板跳動(dòng)還有變大的趨勢(shì),因此決定通過加墊對(duì)鏡板軸向跳動(dòng)進(jìn)行處理。由于推力頭和鏡板結(jié)合面較大,大范圍加墊其接觸面不會(huì)很理想,同時(shí),推力頭的剛性遠(yuǎn)好于鏡板,故決定在推力頭和轉(zhuǎn)子把合面加墊。

根據(jù)表 5數(shù)據(jù),鏡板最大跳動(dòng)為 2、6#點(diǎn),跳動(dòng)值為 0.28mm,最大加墊厚度 δ=△h×D1/D2。式中△h為鏡板最大跳動(dòng)量;D1為推力頭上法蘭直徑;D2為鏡板直徑,故推力頭最大跳動(dòng)量為 0.28×3.51/4.3=0.23(mm)。由于 2#點(diǎn)讀數(shù)為負(fù)數(shù),表明鏡板向上跳動(dòng),故最大加墊方位為盤車 2#點(diǎn)。

將推力頭上法蘭分成 8個(gè)區(qū)域加墊,每個(gè)區(qū)域?qū)挾葹?D1/8,即 0.44m,故各區(qū)域加墊厚度分別為:0.20mm、0.17mm、0.14mm、0.11mm、0.08mm、0.05mm、0.02mm、0。

加墊后再次盤車得到的數(shù)據(jù)見表 7、8。

表 7 第四次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

由表 7、8數(shù)據(jù)可知,鏡板最大跳動(dòng)量為 0.07mm,滿足廠家標(biāo)準(zhǔn),機(jī)組軸線調(diào)整滿足要求。

表 8 第四次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

瀑布溝電站 4#機(jī)在運(yùn)行期間,三部瓦擺度情況見表 9。

表 9 4#機(jī)組運(yùn)行擺度表

實(shí)踐證明,機(jī)組運(yùn)行擺度遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),說明機(jī)組軸線調(diào)整是成功的。

3 結(jié) 語

筆者通過作圖并運(yùn)用幾何和三角函數(shù)知識(shí)對(duì)機(jī)組彈性盤車及軸線調(diào)整進(jìn)行了分析,確定了機(jī)組軸線調(diào)整的方案。當(dāng)前,我國(guó)所安裝的機(jī)組以大中型為主,發(fā)電機(jī)推力軸承支撐越來越多的采用彈性油箱,筆者認(rèn)為:文中所述的機(jī)組軸線分析和調(diào)整方法具有廣泛的適用性。