史永軒 夏 毅

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

沐若水電站地處馬來西亞東馬的婆羅洲島沙撈越州，壩址位于沐若河上。裝有4 臺(tái)236 MW 水輪發(fā)電機(jī)，機(jī)組轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)為熱套部件，但考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件，發(fā)電機(jī)軸與轉(zhuǎn)子輪轂，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子在廠內(nèi)完成熱套。推力頭待轉(zhuǎn)子組裝完畢吊入基坑后，完成熱套工作。設(shè)計(jì)推力頭與大軸為間隙配合，最大配合間隙0.03 mm。

1 推力頭的加溫方案確定

沐若水電站推力頭為鑄件，重量10 t，內(nèi)孔最大尺寸為Φ880 mm（階梯孔結(jié)構(gòu)，最小內(nèi)徑Φ875 mm）。推力頭內(nèi)孔與大軸在廠內(nèi)配車后出廠，配車間隙為0.03 mm，內(nèi)孔與軸配合深度為420 mm。推力頭對(duì)稱吊點(diǎn)距離約2 m?，F(xiàn)場(chǎng)采用熱套方式進(jìn)行安裝。結(jié)合推力頭與大軸配合情況，以及推力頭吊裝調(diào)平工具的實(shí)際調(diào)整精度，并參考廠家提供的資料，推力頭孔徑脹量確定為0.60 mm。

1.1 加熱溫度及時(shí)間的理論計(jì)算

鋼材尺寸的變化量與溫度的改變量是成正比的，溫度每上升1℃，鋼材尺寸的相應(yīng)變化量是一定的，即膨脹系數(shù)。在膨脹系數(shù)一定的情況下，鋼材的溫升與膨脹量成比例變化。利用溫升計(jì)算公式，計(jì)算出推力頭膨脹量0.60 mm 需要推力頭溫度升高多少度。計(jì)算公式及步驟如下：

溫升計(jì)算公式：

式中 ΔK——溫度上升值（℃）；

Α——膨脹系數(shù)（1/℃）；

δ——推力頭內(nèi)孔脹量（mm）；

D——內(nèi)孔常溫下的直徑（mm）。

根據(jù)推力頭材質(zhì)，膨脹系數(shù)α 為11×10-6，推力頭內(nèi)徑為Φ880 mm，推力頭膨脹量為0.60 mm。則有：

根據(jù)廠家提供的資料及規(guī)范要求，溫升速度按（10～20）℃/h 控制。沫若電站溫升速度實(shí)際選定為15℃/h，加熱時(shí)間約為4 h。

沐若廠房環(huán)境溫度約30℃，結(jié)合規(guī)范要求，推力頭熱套時(shí)，最高加熱溫度不超過100℃為宜。本方案選取推力頭脹量為0.6 mm，溫升61.9℃。推力頭最高加熱溫度約90℃，不超過100℃。因此，推力頭脹量為0.6 mm 是可行的。

1.2 加熱方式的選擇

相對(duì)于廠內(nèi)浴爐的加熱方式，現(xiàn)場(chǎng)常用的加熱方式有：電熱板加熱和推力頭外纏繞感應(yīng)線圈加熱兩種。由于推力頭加熱后要迅速套入大軸。采用纏繞感應(yīng)線圈加熱溫升方式后續(xù)工作量大，不利于推力頭的熱套工作。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，沐若電站推力頭熱套加熱方式采用電熱法進(jìn)行升溫。

電熱法加熱時(shí)，其電熱總?cè)萘坑?jì)算如下：

式中 P——電熱總?cè)萘浚╧W）；

K——熱損失系數(shù)；

G——加熱工件重量（kg）；

Δt——加熱溫升速度（℃/h）；

C——工件熱容量；

A——功的熱當(dāng)量0.24 kcal。

沐若電站推力頭為鑄件，其熱容量為0.12 kcal，推力頭總重10 t，擬控制加熱速度Δt=15℃/h。加熱時(shí)用保溫被等進(jìn)行防護(hù)，保溫良好，故選熱損失系數(shù)K=2.5；將上述參數(shù)代入式（2）可得P≈52.08 kW。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況，選擇用LWK-B-360KW 溫控柜帶14 塊220 V，4 kW 加熱板進(jìn)行加熱。

2 熱套工藝流程及施工工藝

2.1 熱套工藝流程

沐若電站機(jī)組結(jié)構(gòu)為懸式結(jié)構(gòu)，推力頭熱套工作在轉(zhuǎn)子調(diào)入基坑推力瓦和鏡板安裝完成后進(jìn)行。推力頭熱套工藝流程如附圖。

附圖 推力頭熱套工藝流程圖

2.2 熱套施工工藝

2.2.1 基坑內(nèi)的準(zhǔn)備及工藝流程

（1）轉(zhuǎn)子吊入基坑，并落在制動(dòng)器上。此時(shí)制動(dòng)器應(yīng)較設(shè)計(jì)高程調(diào)高,以滿足推力頭熱套時(shí)不與境板止口干涉，且轉(zhuǎn)子不壓到水輪機(jī)軸，必要時(shí)在制動(dòng)器制動(dòng)板上加放木板。

（2）由于推力軸承在上機(jī)架預(yù)裝時(shí)已完成安裝，故在轉(zhuǎn)子調(diào)入基坑后，吊上機(jī)架就位。上機(jī)架就位后，復(fù)測(cè)鏡板與推力瓦間隙等尺寸。

（3）清掃大軸與推力頭配合部位，并拆除集電環(huán)的定位鍵。同時(shí)安裝推力頭與大軸的銷鍵，并鎖定銷鍵固定螺栓。

（4）用刀口尺檢查大軸配合面，確保配合面光滑無毛刺高點(diǎn)。

（5）進(jìn)行卡環(huán)與大軸上的卡槽適配，并檢查配合間隙。

（6）測(cè)量大軸上下配合面外徑，并記錄相應(yīng)環(huán)境溫度。

（7）檢查大軸突臺(tái)到卡槽下表面的距離，并記錄。

（8）再次復(fù)查大軸與鏡板的高差，確認(rèn)推力頭熱套時(shí)，推力頭落到突臺(tái)上時(shí)不會(huì)碰到鏡板止口。

（9）檢查完畢后，清掃鏡板上表面。

2.2.2 推力頭加熱的準(zhǔn)備及工藝流程

（1）推力頭拆箱清掃，利用汽油及酒精，清除推力頭表面防銹油及其他油污。

（2）推力頭外形尺寸檢查，特別是配合孔內(nèi)徑、配合孔深、鍵槽的深度及寬度，并記錄環(huán)境溫度。

（3）用刀口尺檢查推力頭加工面，確保下表面及孔內(nèi)壁無高點(diǎn)毛刺。

（4）對(duì)檢查清掃過的面涂透平油防護(hù)。

（5）利用橋機(jī)主起吊鉤，配合3個(gè)鏈條葫蘆及鋼絲繩索吊起推力頭，利用鏈條葫蘆盡可能的調(diào)平推力頭。此時(shí)注意把推力頭鍵槽方向旋轉(zhuǎn)到與大軸銷鍵同一方向，避免熱套時(shí)間大范圍的旋轉(zhuǎn)推力頭，而造成推力頭吊裝不平衡。

（6）加溫地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近機(jī)組，并對(duì)正機(jī)組中心的X 線或Y 線上，將調(diào)好水平的推力頭進(jìn)行試套，找正橋機(jī)大車或小車位置，并做好標(biāo)記，再把推力頭吊至加溫地點(diǎn)進(jìn)行加溫。

（7）將橋機(jī)?？康娇拷鼨C(jī)組的加熱工位，并將推力頭降至距離地面約200 mm 位置。

（8）按照既定方案，鋪設(shè)電加熱板，推力頭底部鋪設(shè)4 塊，推力頭內(nèi)孔懸吊4 塊。并在推力頭外部均勻鋪設(shè)6 塊電加熱板。

（9）連接電加熱板到溫控柜，檢查電路連接無誤后，利用防火布及石棉布將推力頭包裹牢靠。

（10）利用電溫槍測(cè)量推力頭初始溫度，并開始加熱。每半小時(shí)記錄一次推力頭溫度并測(cè)量?jī)?nèi)孔孔徑脹開情況。

（11）測(cè)量孔內(nèi)徑脹量達(dá)到0.6 mm 后，保溫2 h，確保推力頭受熱均勻。

（12）切斷電源，拆除防火布等，對(duì)推力頭進(jìn)行二次清掃，并再次用刀口尺檢查推力頭下表面及孔內(nèi)表面，確保此處無高點(diǎn)毛刺。

（13）提升橋機(jī)主吊鉤，將橋機(jī)走到之前試套時(shí)的標(biāo)記線位置。將推力頭吊到大軸正上方。

（14）給大軸配合面涂抹凡士林等潤(rùn)滑劑。

（15）緩慢下降橋機(jī)主吊鉤，當(dāng)快要進(jìn)入大軸配合位置時(shí)，再次確認(rèn)銷鍵方位及測(cè)量推力頭底部到境板的距離。

（16）將推力頭落入大軸配合位置，在降落的過程中，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)橋機(jī)噸位變化，確保一次降落成功。

（17）推力頭落到位后檢查推力頭與卡槽下表面高差是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（18）利用推力頭拆裝工具，壓緊推力頭，確保推力頭組裝到位，并預(yù)防在冷卻時(shí)因產(chǎn)生不均勻收縮而上浮等缺陷。

（19）拆除起吊推力頭吊具。

（20）清理推力油槽周邊易燃物，推力頭自然冷卻至室溫，進(jìn)入下道工序。

3 推力頭熱套施工質(zhì)量控制措施

推力頭是機(jī)組承重也是重量轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵部件，與軸的裝配精度要求非常高，其安裝質(zhì)量直接影響到機(jī)組運(yùn)行時(shí)的擺度和振動(dòng)的大小及安全運(yùn)行，因此，推力頭的安裝過程必須進(jìn)行嚴(yán)密的質(zhì)量控制。在沫若水電站推力頭熱套過程中，主要通過以下的質(zhì)量控制措施，確保了4 臺(tái)機(jī)推力頭一次熱套成功，并保證了裝配質(zhì)量：

（1）利用科學(xué)分析，理論計(jì)算，確定加熱方案。

（2）制訂詳細(xì)的施工措施，并在施工過程中嚴(yán)密跟蹤控制。

（3）在推力頭熱套前，對(duì)大軸配合尺寸利用校驗(yàn)過的千分尺進(jìn)行尺寸測(cè)量。

（4）對(duì)推力頭內(nèi)徑及相關(guān)推力頭尺寸進(jìn)行復(fù)查校核。

（5）對(duì)鏡板與推力頭配合的止口尺寸進(jìn)行復(fù)查校核。

（6）為減少溫度加熱過高而引起設(shè)備變形，要求每半小時(shí)對(duì)溫度及孔膨脹量進(jìn)行測(cè)量，加溫全程監(jiān)測(cè)。

（7）為防止因熱套時(shí)推力頭調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)而導(dǎo)致推力頭冷卻，熱套困難。在加熱前進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)調(diào)整后的推力頭進(jìn)行試套。標(biāo)記橋機(jī)起落的最佳位置。確保一次套入成功。

4 小 結(jié)

沐若電站機(jī)組推力頭熱套是在安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，安裝人員結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工的特點(diǎn)、制造廠提供的資料及工具，確定推力頭脹量。通過理論計(jì)算，確定推力頭達(dá)到脹量所需的溫升，進(jìn)而確定電熱法加溫所需的總熱容量及電加熱功率。沫若電站4 臺(tái)機(jī)組推力頭均一次性熱套成功，證明理論計(jì)算是正確的，施工工藝是可行的，對(duì)類似工件現(xiàn)場(chǎng)熱套具有一定借鑒意義。