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在水電站新機組的安裝和老機組的檢修時，由于存在制造和安裝的誤差，有可能引起機組軸線不同程度的傾斜。因此水輪發(fā)電機組轉動部分組裝后，軸線和鏡板水平經(jīng)過初步調整，在推力軸承各瓦受力較均勻的條件下，對機組進行盤車，對導軸承、法蘭、集電環(huán)等處進行測量以檢查軸線的傾斜度是否符合要求并予以調整。軸線調整質量的優(yōu)劣將會直接影響機組的安全穩(wěn)定運行，而水輪發(fā)電機組軸線的測量都是通過對機組盤車來進行的[1～4]。

隨著彈性油箱的推廣，機組彈性盤車方法得到了應用，由于具體結構差異，彈性盤車方法也有所不同。該方法的特點是機組軸線處于強迫垂直狀態(tài)，而剛性盤車機組軸線則處于自由狀態(tài)。魯?shù)乩娬景l(fā)電機為法國阿爾斯通(ALSTOM)設計制造，其彈性油箱利用液壓連通原理使各推力瓦垂直度、水平度保持在標準范圍內，從而減小機組振動、擺度，保證機組安全正常運行。彈性油箱內部結構決定了機組盤車時只能進行彈性盤車。彈性油箱承受著軸向推力負荷，推力瓦由彈性油箱支承，彈性油箱對整個機組轉動部件起自平衡調整作用，其調整能力在一定范圍內隨受力不均勻的增大而增大。彈性油箱對鏡板與軸線間不垂直及沿半徑方向軸向力起自平衡作用。

1 機組主要參數(shù)

魯?shù)乩娬狙b設6臺單機容量為360 MW的水輪發(fā)電機組。水輪機由東方電機制造供貨，采用混流式；發(fā)電機為阿爾斯通制造供貨，采用立軸半傘式結構。發(fā)電機立軸采用三段軸結構，即上端軸、轉子中心體、下端軸；機組共設4部軸承，分別為上導軸承、推力軸承、下導軸承及水導軸承。其中，上導軸承采用14塊巴氏合金瓦，推力軸承在彈性油箱上采用18塊氟塑料瓦，下導軸承采用12塊巴氏合金瓦，水導軸承采用20塊巴氏合金瓦。

水輪機軸長為4 920 mm，直徑為2 100 mm，發(fā)電機整個軸系長為10 828 mm；上導至鏡板距離為4 421 mm，下導至鏡板距離為2 384 mm，水導至鏡板距離為9 132 mm，鏡板直徑為4 125 mm。

2 盤車準備工作

機組盤車前，應調整并固定好定子及下機架；以水輪機上、下迷宮間隙與發(fā)電機空氣間隙為基準，分別調整機組上導、下導、水導軸位，使上、下迷宮間隙與發(fā)電機空氣間隙在規(guī)范范圍內。盤車后，應調整并固定轉子、水輪機軸及轉輪中心位置。

在機組盤車前，將水導軸承、上導和下導軸承、法蘭處、推力頭及鏡板圓周面清掃干凈，檢查無高點；旋轉部件與固定部件間隙處應無雜物。在上導、下導、法蘭及水導軸頸圓周均勻做好8 個盤車點，每個測點必須在同一軸線(同一方位角度)上，測點序號為機組未轉動時的序號，各部位測點對應一致。上、下、水導軸承及法蘭4處在+ Y 與+X 方位分別架設一塊量程為10 mm的百分表，百分表均對準5.00 mm處。

每個導軸承選用4塊瓦作為支承，為了使瓦不致與軸抱的太緊，又不能離軸太遠，因此瓦與軸之間的間隙最好是0.02～0.05 mm。太緊軸不能自由轉動，太松則在轉動過程中軸可能會發(fā)生徑向運動。

除按剛性盤車常規(guī)布置外，彈性盤車須在鏡板外緣設水平和垂直2個測點。水平測點設在鏡板外緣圓周面，垂直測點設置在鏡板上平面最大直徑處，測量方位須和上下法蘭測點相一致。垂直數(shù)值反映鏡板軸向跳動的值(軸線與鏡板為垂直情況下)，水平測點是檢查盤車過程中鏡板有無發(fā)生過大的中心位移。

3 盤車工藝

3.1 盤車方式

通常情況下，國內水電站盤車方式主要有人工盤車、機械盤車及電動盤車。人工盤車是指靠人力推動轉動部件進行盤車；機械盤車是將盤車架固定在推力頭或端軸上，利用人力或橋機、鋼絲繩、滑輪等使機組旋轉進行盤車；電動盤車分兩類，一類是在定子、轉子繞組中通直流電，從而驅使機組旋轉而盤車；另一類則為電動盤車裝置，主要是螺旋軸電動盤車裝置，由電動機、聯(lián)軸器、小齒輪、大齒輪、嚙合齒輪、螺旋軸、盤車齒輪、保險銷、手柄等組成，嚙合齒輪內表面銑有螺旋齒與螺旋軸相嚙合，嚙合齒輪沿螺旋軸可以左右滑動。

當需要投入盤車時，先拔出保險銷，推手柄，手盤電動機聯(lián)軸器直至嚙合齒輪與盤車齒輪全部嚙合。當手柄被推至工作位置時，行程開關接點閉合，接通盤車電源，電動機起動至全速后，帶動轉子轉動進行盤車。

魯?shù)乩娬靖鶕?jù)機組實際結構，選擇采用阿爾斯通提供的電動盤車裝置作為盤車工具。

3.2 盤車方法

魯?shù)乩娬就屏S承由彈性油箱、推力瓦支撐、推力瓦、推力頭、鏡板等組成，彈性油箱利用液壓連通原理，具有自調均衡性能，各瓦之間的不均勻負荷通過油壓平衡,運行時各瓦之間的不均勻負荷由彈性油箱均衡，以使各瓦受力均勻；推力軸承總負荷約為2 324 t，其結構見圖1。取決于推力軸承的結構，魯?shù)乩娬颈P車采用的是彈性盤車方法，即抱兩道瓦進行另一導軸承的盤車方法。

(1) 水導軸承的盤車。對稱抱緊4 塊上、下導瓦, 將導瓦的間隙控制在0.02 mm左右，對導瓦面涂潔凈透平油。利用高壓油頂起油泵將轉子頂起至制動器上，在推力瓦面涂好干凈豬油或專用盤車油；落下轉子，開始盤車。為保證讀數(shù)的準確，先空轉一圈，到第二圈時記錄下上導、下導、水導及推力軸承鏡板處每個測點的數(shù)據(jù)，每個測點記錄數(shù)據(jù)時應分點停位，每個測點數(shù)據(jù)記錄完成后，再啟動盤車裝置進行下一測點的記錄。

圖1 推力軸承結構示意

以魯?shù)乩娬?號機組為例，抱上導、下導軸承進行水導盤車的各部位測點百分表讀數(shù)見表1。

(2) 上導軸承的盤車。對稱抱緊4 塊水導、下導瓦, 將導瓦的間隙控制在0.02 mm左右，方法同上。抱水導、下導軸承進行上導盤車的各部位測點百分表讀數(shù)見表2。

表1 水導盤車時擺度記錄值(第1次) 0.01 mm

4 數(shù)據(jù)分析及調整

通過對表1中數(shù)據(jù)的分析，可以得出水導全擺度為：φ1-5=8.5,φ2-6=9，φ3-7=2,φ4-8=-4，凈擺度φdb1-5=7.5,φdb2-6=9,φdb3-7=3，φdb4-8=-4，軸線的傾斜量J是凈擺度的一半，即：J=1/2φdb。由計算可知，水導處的軸傾斜小于0.02 mm/m的規(guī)范要求。表2中的數(shù)據(jù)分析結果表明，上導全擺度為：φ1-5=1,φ2-6=13，φ3-7=21,φ4-8=7，凈擺度φab1-5=1,φab2-6=13,φab3-7=20，φab4-8=6，J最大值為0.023 mm/m，大于0.02 mm/m的規(guī)范要求，且在3-7處，大值在3點。

根據(jù)上述計算分析結果，上導處軸線不滿足要求，需要對轉子及推力頭連接處進行加墊處理，加墊厚度Δ=Dφab /2L。式中D為鏡板直徑，L為下導軸承至上導軸承距離，根據(jù)計算，Δ=0.06 mm，加墊位置為3點。

加墊完成后，再次分別對上導及水導進行盤車，盤車數(shù)據(jù)見表3和表4。同時，為保證測量數(shù)據(jù)的準確性，在每次讀取測點數(shù)據(jù)時，對鏡板水平進行測量。

表2 上導盤車時擺度記錄值(第1次) 0.01 mm

表3 上導盤車時擺度記錄值(第2次) 0.01 mm

表4 水導盤車時擺度記錄值(第2次) 0.01 mm

上述數(shù)據(jù)計算結果表明，上導相對擺度為0.011 3 mm/m，水導相對擺度為0.005 5 mm/m，鏡板跳動最大為0.06 mm，均滿足設計規(guī)范要求。

此外，在盤車過程中需要注意的是，實際盤車的結果+X、+Y的數(shù)據(jù)可能會存在一定誤差，但計算得出的全擺度、凈擺度在方向上應該相同，尤其是最大值的方向應該相同。如果兩邊的數(shù)據(jù)互相矛盾，傾斜的方向都不一致，就無法判定軸線的實際情況，更無從著手進行調整了。造成這種現(xiàn)象的常見原因如下。

(1) 推力軸瓦或鏡板水平度不符合要求或受力不均勻，這是指盤車中的實際情況。盤車過程中多次頂起再放下轉子，有可能破壞了事先對推力軸瓦的調整精度；轉子的偏重也可能會引起推力軸瓦的水平度和受力情況發(fā)生變化，尤其是在反復受力及放松以后更容易表現(xiàn)出來。

(2) 推力頭與鏡板的連接不良。盤車過程中為了加墊調整，會多次拆、裝鏡板和推力頭。按要求，每次都必須用無水酒精清洗干凈并用白布擦拭后，再按原有位置組裝，而且必須正確地擰緊所有的連接螺栓。操作中稍有不慎就會造成連接不良，以及鏡板工作面不能組裝到位，這些將使軸線傾斜而引起人為誤差，兩排百分表的測量就會不吻合。

5 結 語

對機組主軸軸線的測量,是為了檢查主軸軸線與鏡板摩擦面、法蘭組合面與主軸軸線的不垂直度,通過對有關組合面進行處理,可使各部擺度符合規(guī)定。根據(jù)盤車擺度數(shù)據(jù)計算軸線的偏心量，以進行導軸瓦的間隙調整,可以確保各部軸瓦溫升均勻。

機組盤車是機組安裝后期最重要的一項工作，機組大修以后也必須經(jīng)過盤車。機組軸線的好壞可以綜合反應安裝工程的質量，更會直接影響到機組今后的運行。魯?shù)乩娬镜膹椥员P車方式易于現(xiàn)場操作，數(shù)據(jù)真實有效，更能有效地檢驗機組軸線，可為目前大型立軸半傘式機組的彈性盤車提供有益的借鑒和指導。

參考文獻：

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