周玉龍

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，云南昆明650041）

CCS水電站主軸密封及導(dǎo)軸承安裝

周玉龍

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，云南昆明650041）

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站（簡(jiǎn)稱CCS水電站）安裝8臺(tái)套單機(jī)容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機(jī)組，依據(jù)設(shè)計(jì)要求主軸密封裝置在水輪機(jī)壓氣工況下運(yùn)行時(shí)主軸密封才投入，防止壓縮空氣從主軸密封溢出；在正常運(yùn)行（無(wú)壓運(yùn)行）時(shí)主軸密封切除。該電站水輪機(jī)主軸密封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與其他機(jī)組結(jié)構(gòu)形式不同，本文針對(duì)該電站主軸密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝施工工藝進(jìn)行詳細(xì)闡述，供其他同類電站借鑒。

水電站；水斗式水輪機(jī)；主軸密封；導(dǎo)軸承；安裝

1　概述

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝了8臺(tái)套單機(jī)容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組將在“無(wú)壓狀態(tài)”和“有壓狀態(tài)”兩種狀態(tài)下運(yùn)行，即：當(dāng)下游河道流量超過(guò)一定流量時(shí)尾水洞將變成有壓洞，水輪機(jī)按有壓運(yùn)行方式運(yùn)行，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪室內(nèi)將采用強(qiáng)迫補(bǔ)氣壓水措施，把尾水壓到轉(zhuǎn)輪可以正常運(yùn)行的水位，滿足水輪機(jī)最小排出高度的要求，此時(shí)需要將主軸密封投入運(yùn)行防止壓縮空氣從主軸密封處溢出；當(dāng)下游河道流量較小尾水洞為無(wú)壓洞時(shí)，水輪機(jī)按無(wú)壓運(yùn)行方式運(yùn)行，此時(shí)需要將主軸密封切除。主軸密封的投入與切除通過(guò)油壓接力器進(jìn)行控制，沿圓周方向均勻布置4個(gè)液壓頂起裝置及2個(gè)鎖定裝置，通過(guò)電磁閥進(jìn)行控制。當(dāng)在有壓狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)主軸密封接力器鎖錠退出，主軸密封千斤頂落下主軸密封投入，并自動(dòng)投入潤(rùn)滑水；當(dāng)無(wú)壓狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)主軸密封千斤頂頂起，主軸密封接力器鎖錠投入主軸密封退出。

主軸密封主要由抗磨板、密封環(huán)、浮動(dòng)環(huán)、蓋板、彈簧、千斤頂、鎖錠裝置、支撐塊、形程開關(guān)、電磁閥、操作油管、潤(rùn)滑水管等組成；水導(dǎo)軸承采用稀油潤(rùn)滑的巴氏合金瓦襯的自潤(rùn)滑軸承，采用楔形調(diào)整塊的分塊瓦和可拆卸的軸承體組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1　主軸密封及水導(dǎo)軸承總裝配圖

2　主軸密封安裝

水輪機(jī)主軸軸線及中心等調(diào)整完成，并符合相關(guān)要求后進(jìn)行主軸密封和導(dǎo)軸承的安裝。根據(jù)沖擊式機(jī)組自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主軸密封的安裝對(duì)導(dǎo)軸承的安裝是制約的，必須等到主軸密封的安裝工作全部結(jié)束后才能進(jìn)行導(dǎo)軸承的安裝。主軸密封安裝前根據(jù)廠家設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谙嘛L(fēng)罩橫梁上焊接4個(gè)吊耳，并懸掛4個(gè)5 t手拉葫蘆將水導(dǎo)軸承及下油箱整體吊起，再用4個(gè)自制剛支墩將軸承體及下油箱固定牢靠。

2.1抗磨環(huán)安裝

將分瓣到貨的抗磨板表面清掃干凈，用細(xì)砂紙或油石去除高點(diǎn)及毛刺，然后用刀尺檢查法蘭面的平整度。

按照出廠裝配編號(hào)和設(shè)計(jì)圖紙的裝配半徑尺寸將抗磨環(huán)裝配在水輪機(jī)軸上。在調(diào)整時(shí)一定要保證抗磨環(huán)的外側(cè)與主軸支撐止口外側(cè)邊緣緊貼，把緊螺栓到設(shè)計(jì)力矩，用0.02 mm的塞尺檢查不能通過(guò)；用框式水平儀檢查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺檢查抗磨環(huán)分瓣接頭位置無(wú)錯(cuò)臺(tái)。

抗磨環(huán)的固定螺栓應(yīng)凹進(jìn)摩擦面2 mm以上。

抗磨板安裝完成后，進(jìn)行抗磨板波浪度的盤車檢查，沿圓周方向布置4塊百分表，盤車檢查抗磨板內(nèi)、外環(huán)工作面的波浪度≤0.02 mm。

2.2浮動(dòng)環(huán)安裝

將分瓣到貨的密封環(huán)和浮動(dòng)環(huán)表面清掃干凈，用細(xì)砂紙或油石去除高點(diǎn)及毛刺，然后用刀尺檢查組合面的平整度。在機(jī)坑外按照6個(gè)潤(rùn)滑水孔的位置進(jìn)行預(yù)配并在浮動(dòng)環(huán)上做好標(biāo)記。

利用手拉葫蘆將分瓣浮動(dòng)環(huán)吊入機(jī)坑安裝位置，按照?qǐng)D紙方位進(jìn)行組裝，組裝時(shí)注意組合面按照?qǐng)D紙要求涂抹L515平面密封膠，組裝完成后用0.02mm塞尺檢查不能通過(guò)，并在浮動(dòng)環(huán)側(cè)面安裝封堵螺塞。

浮動(dòng)環(huán)組裝完成后用手拉葫蘆吊起一定的高度，按照預(yù)裝時(shí)標(biāo)記進(jìn)行密封環(huán)與浮動(dòng)環(huán)的組裝，考慮到密封環(huán)的特殊材質(zhì)，在組合螺栓擰緊過(guò)程中必須采用力矩扳手均勻打緊即可，防止過(guò)度用力將密封環(huán)損壞，檢查密封環(huán)的固定螺栓應(yīng)凹進(jìn)摩擦面2 mm以上，組裝完成后按照?qǐng)D紙方位將密封環(huán)緩慢落在抗磨板上。

2.3蓋板安裝

在水輪機(jī)主軸軸線及中心調(diào)整、固定完成后先進(jìn)行蓋板的預(yù)裝工作。將分瓣蓋板吊入機(jī)坑，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙半徑控制尺寸調(diào)整蓋板與主軸的同心度，測(cè)量蓋板與主軸的同心度偏差≤0.5 mm。當(dāng)蓋板調(diào)整完成后按照?qǐng)D紙要求配鉆定位銷釘孔。

2.4彈簧的安裝

檢查浮動(dòng)環(huán)與蓋板的相對(duì)方位，將彈簧安裝孔清掃干凈，試裝彈簧，保證彈簧的壓縮均勻、順暢，不允許有發(fā)卡現(xiàn)象，然后回裝彈簧旋入絲堵壓緊。

2.5支撐塊、千斤頂、鎖定裝置的安裝

蓋板與浮動(dòng)環(huán)的密封間隙沿主軸采用白布進(jìn)行封堵防護(hù)。按照?qǐng)D紙對(duì)稱安裝浮動(dòng)環(huán)定位調(diào)整板，用塞尺檢查定位板與蓋板定位銷之間的間隙（0.05～0.10 mm），然后配鉆定位板定位銷，保證浮動(dòng)環(huán)上、下活動(dòng)時(shí)的徑向偏移。

按照浮動(dòng)環(huán)與蓋板上的編號(hào)，將支撐塊、千斤頂、鎖定裝置對(duì)號(hào)入座，裝入廠內(nèi)預(yù)配銷釘，把緊螺栓。微量的調(diào)整支撐塊的方位，確保支撐塊上的頂起螺桿與千斤頂?shù)幕钊麠U垂直，然后用力矩扳手?jǐn)Q緊支撐塊的壓緊螺栓，按照?qǐng)D紙要求調(diào)整4個(gè)頂起裝置支撐塊調(diào)節(jié)螺桿與千斤頂活塞桿之間的距離（12 mm），然后涂抹螺紋鎖固膠將螺桿用螺母鎖固。主軸密封千斤頂及鎖錠裝置如圖2所示：

圖2　主軸密封千斤頂裝配圖

在蓋板上按照編號(hào)安裝鎖定裝置墊板、鎖定裝置、支撐塊，檢查鎖定裝置與墊板的間隙是否滿足圖紙要求（0.4～0.8 mm），保證鎖定裝置的順暢投退。見(jiàn)圖3主軸密封鎖定裝置裝配。

圖3　主軸密封鎖錠裝置裝配圖

2.6附件的安裝

按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行潤(rùn)滑水管、潛水泵、潛水泵管路、頂起裝置及鎖錠裝置油管路安裝。所以管路焊縫必須進(jìn)行PT檢查，潤(rùn)滑水管路按照?qǐng)D紙要求整體進(jìn)行0.6MPa水壓試驗(yàn)，潛水泵排水總管進(jìn)行0.3MPa水壓試驗(yàn)，頂起裝置及鎖錠裝置油管路進(jìn)行酸洗及1.5倍的工作壓力試驗(yàn)，保壓30 min不得有滲漏。

2.7頂起裝置及鎖定裝置聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)

管路安裝完成后，利用油壓泵通過(guò)操作電磁閥對(duì)千斤頂及鎖定裝置動(dòng)作試驗(yàn)，檢查實(shí)際工況時(shí)的聯(lián)動(dòng)性。即：4個(gè)千斤頂是否同步頂起浮動(dòng)環(huán)，頂起過(guò)程中浮動(dòng)環(huán)是否動(dòng)作順暢，鎖定裝置是否能投退自如，千斤頂及鎖定裝置缸體是否有漏油現(xiàn)象。

2.8浮動(dòng)環(huán)頂起試驗(yàn)

在主軸密封蓋板上對(duì)稱布置4塊百分表，向主軸密封供0.4 MPa的潤(rùn)滑水，檢查浮動(dòng)環(huán)的頂起是否水平及頂起量為0.10～0.15 mm。若浮動(dòng)環(huán)頂起水平偏差較大需要分析原因進(jìn)行處理調(diào)整。

3　水導(dǎo)軸承安裝

水導(dǎo)軸承主要包括：下油箱、軸承體、內(nèi)擋油圈、油盆底、冷卻器、瓦座、水導(dǎo)瓦、調(diào)整斜楔、內(nèi)油箱、密封板、外油箱、冷卻器進(jìn)出水管、油盆蓋、接觸式油擋、瓦溫電阻、油溫電阻、油位計(jì)、油混水位計(jì)等。

3.1下油箱及油盆底安裝

主軸密封安裝工作全部結(jié)束后，將水導(dǎo)軸承及下油箱整體用4個(gè)5 t葫蘆吊起取出4個(gè)鋼支墩，將上部機(jī)殼上精加工面清掃干凈，用細(xì)砂紙或油石去除高點(diǎn)及毛刺。按照預(yù)裝的方位緩慢同步降落4個(gè)5 t手拉葫蘆將下油箱落至安裝位置，并裝入定位銷釘。

按照?qǐng)D紙方位將清掃干凈的下油箱油盆底組合后與下油箱進(jìn)行組合，在組合縫涂抹L515平面密封膠，組合完成待密封膠凝固后用0.02 mm塞尺檢查組合縫間隙不能通過(guò)，然后用手拉葫蘆將內(nèi)擋油圈與油盆底位置找正，放入密封條，穿入螺栓擰緊。

3.2水導(dǎo)冷卻器水壓試驗(yàn)

水導(dǎo)冷卻器為扇形散熱片結(jié)構(gòu)，在安裝前進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1.0 MPa，保壓30 min不得有滲漏，若有滲漏必須進(jìn)行檢查處理。水壓試驗(yàn)完成后，泄壓安裝擋油板。

3.3水導(dǎo)瓦安裝

分瓣瓦座清洗干凈后在機(jī)坑內(nèi)組裝完成，將瓦座與軸承體按照?qǐng)D紙方位進(jìn)行組合，然后利用外徑千分尺測(cè)量瓦座、軸承體與主軸軸領(lǐng)對(duì)稱4點(diǎn)距離，檢查瓦座與軸承體的同心度，按照?qǐng)D紙要求確保瓦座與主軸軸領(lǐng)的間隙控制在0.6～0.8 mm。

用導(dǎo)向螺桿配合4個(gè)手拉葫蘆緩慢降落瓦座與軸承體，在降落過(guò)程中確保瓦座與軸承體的水平度，防止與主軸刮碰。軸承體降落就位后按照預(yù)裝時(shí)的標(biāo)記安裝定位銷及組合螺栓，組合螺栓的力矩為1291 N·m。最后再次檢查瓦座與主軸軸領(lǐng)的間隙控制在0.6～0.8 mm。

采用酒精、清潔泥等相關(guān)材料將水導(dǎo)瓦、軸承體內(nèi)部、軸領(lǐng)清洗干凈，按照?qǐng)D紙和出廠時(shí)的預(yù)配編號(hào)將水導(dǎo)瓦吊裝就位。

在軸承體上沿圓周方向?qū)ΨQ架設(shè)4塊百分表監(jiān)測(cè)調(diào)瓦過(guò)程中主軸中心的位移。根據(jù)水導(dǎo)瓦的數(shù)量按照水導(dǎo)瓦的方位布置10塊百分表，監(jiān)測(cè)水導(dǎo)瓦調(diào)整與主軸接觸情況，水導(dǎo)瓦調(diào)整時(shí)采用對(duì)稱兩塊瓦為一組同時(shí)對(duì)稱調(diào)整方式進(jìn)行，通過(guò)壓板、調(diào)整螺桿和斜楔調(diào)整水導(dǎo)瓦與主軸的接觸情況，對(duì)稱緊固調(diào)整螺桿上的調(diào)整螺母，當(dāng)發(fā)現(xiàn)彼此對(duì)方百分表指針有輕微變動(dòng)時(shí)表明此兩塊瓦抱緊，再轉(zhuǎn)入下一組，直到全部全部調(diào)整完成，最后用0.02 mm塞尺檢查水導(dǎo)瓦與主軸軸領(lǐng)是否完全接觸點(diǎn)。

用內(nèi)徑千分尺測(cè)量10塊壓板的厚度，再用深度尺測(cè)量斜楔頂部與壓板頂部的距離，根據(jù)斜楔的比例1：50及水導(dǎo)瓦需調(diào)整的間隙0.24 mm，計(jì)算需加工套管的長(zhǎng)度值。計(jì)算公式為：斜楔頂部與壓板頂部的距離-壓板的厚度-需調(diào)整瓦間隙（0.24 mm）換算的長(zhǎng)度（套管總長(zhǎng)為12 mm）=套管加工后的長(zhǎng)度。

套管加工后用游標(biāo)卡尺進(jìn)行復(fù)測(cè)，若有少量偏差進(jìn)行修磨處理。將套管清掃干凈，拆除之前調(diào)整時(shí)安裝的壓板，將套管套入調(diào)整螺桿，再回裝壓板，然后通過(guò)旋緊調(diào)節(jié)螺桿上的螺帽將斜楔提起，直到套管在斜楔與壓板之間壓緊為止，最后鎖緊定位螺帽。

水導(dǎo)瓦調(diào)整完成后，按照?qǐng)D紙和水導(dǎo)瓦編號(hào)安裝測(cè)溫電阻并做好標(biāo)記，然后檢查電阻的絕緣值應(yīng)滿足要求。

3.4附件安裝

將之前預(yù)存在機(jī)坑內(nèi)的外油箱用手拉葫蘆倒至軸承體上，對(duì)組合面用砂紙、銼刀、刀尺檢查處理干凈，組合面涂抹L515平面密封膠進(jìn)行組圓，然后用環(huán)形吊車葫蘆將外油箱整體提起，清掃外油箱下法蘭面及軸承體把合面，安裝密封條，再將外油箱落下穿入螺栓按力矩要求打緊。

將水導(dǎo)瓦、瓦座、軸領(lǐng)檢查清理干凈，按照方位安裝內(nèi)油箱蓋板，內(nèi)油箱蓋板安裝完成后安裝密封板，密封板與主軸的間隙控制在0.5～0.7 mm，用塞尺檢查整圈間隙應(yīng)均勻。

油盆內(nèi)徹底清掃干凈，用刀口尺、銼刀檢查外油箱及油盆蓋組合面無(wú)高點(diǎn)、毛刺，用手拉葫蘆將油盆蓋吊裝就位，調(diào)整油盆蓋的方位及油盆蓋與主軸同心度滿足要求擰緊組合螺栓，配鉆定位銷釘孔。

按照?qǐng)D紙要求安裝油位計(jì)、油溫計(jì)、油混水位計(jì)、空氣濾清器、觀察窗等相關(guān)附件，并滿足要求。

4　小結(jié)

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝8臺(tái)套單機(jī)容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組主軸密封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與國(guó)內(nèi)同類型機(jī)組及其他類型的機(jī)組結(jié)構(gòu)形式不同，并且運(yùn)行工況特殊。因此，主軸密封及水導(dǎo)軸承的安裝質(zhì)量控制非常嚴(yán)格，按照此施工工藝完全保證了安裝質(zhì)量要求。目前厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站前4臺(tái)機(jī)組已經(jīng)進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段，并且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。通過(guò)本文對(duì)主軸密封和水導(dǎo)軸承施工工藝的闡述，希望可以為其他類似電站提供參考。

TK730.3

B

1672-5387（2016）09-0022-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.008

2016-04-15

周玉龍（1980-），男，工程師，從事水電站機(jī)電設(shè)備安裝及質(zhì)量管理工作。