謝輝平，周 頂

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向家壩左岸電站800MW水輪發(fā)電機組總裝調整

謝輝平，周 頂

（中國長江電力股份有限公司向家壩水力發(fā)電廠，四川宜賓 644612）

本文介紹了向家壩左岸電站機組結構特點及主要參數(shù)，重點對其中心、軸線調整方法及質量控制措施進行了介紹及分析。目前國內很多水輪發(fā)電機組結構與向家壩機組類似，本文對相關技術人員具有參考價值。

向家壩電站；水輪發(fā)電機組；總裝

0 前言

向家壩左右岸電站各安裝4臺單機容量800MW的水輪發(fā)電機組，是目前世界上已投運的單機容量最大的水輪發(fā)電機組。左岸機組由哈爾濱電機廠有限責任公司設計制造，右岸機組由天津阿爾斯通水電設備有限公司設計制造。向家壩電站是繼三峽之后的又一個巨型電站，吸收了三峽技術并進行優(yōu)化，左岸機組國產化，代表了我國水輪發(fā)電機組的設計制造水平已走在世界前列。

向家壩機組為立軸半傘式水輪發(fā)電機組，其結構如圖1所示。主要包括轉輪、導水機構、水輪機軸、發(fā)電機軸、定子、轉子、上端軸、下機架、上機架、推力下導聯(lián)合軸承、上導軸承以及水導軸承等，軸線調整即為上述部件的測量、調整、校核的過程[1-2]。

1 軸線調整及總裝流程

立式水輪發(fā)電機組軸線調整主要有鋼琴線法和盤車法[3-5]，鋼琴線法與機組加工精度有很大關系，國內機組普遍采用盤車法。向家壩左岸電站采用的是以下導軸頸為基準的剛性盤車法，并輔以鋼琴線法驗證，其主要流程如圖2所示。

2 固定部件中心控制

固定部件主要包括基礎環(huán)、座環(huán)、底環(huán)、頂蓋、下機架、定子及上機架，其中基礎環(huán)和座環(huán)屬于埋件，由土建專業(yè)前期安裝。機電安裝以埋件安裝完成，土建交面后的機坑測定開始。固定部件中心控制按以下流程進行：

圖1 機組總裝結構圖

（1）機坑測定，確定最優(yōu)安裝中心。通過座環(huán)上、下法蘭面螺孔及內鏜口確定機組最優(yōu)安裝中心。由于座環(huán)螺孔已在廠內完成加工，且上法蘭面（頂蓋安裝法蘭面）螺孔數(shù)量多達120個，應優(yōu)先考慮再兼顧下法蘭面螺孔及兩法蘭內鏜口。

圖2 機組軸線調整及總裝流程圖

（2）定子安裝。以機坑測定確定的最優(yōu)中心安裝定子機座及鐵心，磁化試驗完成后將定子實際中心返至座環(huán)。

（3）底環(huán)安裝。以定子返回的中心及座環(huán)的方位標記線確定底環(huán)中心及方位。

（4）頂蓋安裝。以底環(huán)中心調整頂蓋中心，底環(huán)上的下軸套與頂蓋上的中軸套同心控制頂蓋方位。

（5）下機架安裝。綜合考慮上下止漏環(huán)間隙的偏差及主軸垂直度，以發(fā)電機軸與下機架間隙控制下機架中心。

（6）上機架安裝。綜合考慮上下止漏環(huán)間隙、空氣間隙的偏差及主軸垂直度，以上端軸與上機架間隙控制上機架中心。

3 轉動部件中心控制

轉動部件主要包括轉輪、水輪機軸、發(fā)電機下端軸、轉子、推力頭、發(fā)電機上端軸、中心補氣管和集電環(huán)，除轉輪與水輪機軸連接銷孔是工廠內使用同一鏜模加工外，其它連接部件都是在電站現(xiàn)場調整再鉆銷孔。法蘭面工廠內已標注好了高低點，所以只要按標記安裝，一般不會出現(xiàn)軸系彎折的情況。

3.1 轉輪、水輪機軸連接

轉輪與水輪機軸采用銷釘螺栓連接，廠內使用同一鏜模的正反面進行加工，廠內已保證了其同心度，現(xiàn)場不可調，僅需按出廠的高低點標記對齊方位連接安裝。

3.2 水輪機軸、發(fā)電機軸連接

發(fā)電機組主軸分水輪機軸和發(fā)電機軸，水輪機軸長7.2m，發(fā)電機軸長5.3m，兩軸采用銷套加雙頭螺桿的連接方式，銷孔在工地同鏜。水輪機軸和發(fā)電機軸的兩端各加工有精加工面，可用以現(xiàn)場測量調整同心度。為了避免占用直線工期，向家壩左岸電站采用的是靜態(tài)調整法。

（1）先將水輪機軸吊裝放置在安裝場支墩上，調整其上法蘭面水度在0.02mm/m以內。

（2）吊裝發(fā)電機軸至水輪機軸上方并按廠內高低點標記與水輪機軸連接，調整發(fā)電機軸與水輪機軸螺孔基本重合，發(fā)電機軸下法蘭與水輪機軸上法蘭錯牙不超過0.02mm，拉緊10顆把合螺栓。

（3）檢查發(fā)電機軸上法蘭面水平度應在0.02mm/m以內，否則重新調整。

（4）架設求心器及鋼琴線，測量兩軸各法蘭面的中心，計算主軸的垂直度應在0.02mm/m以內，且方向與法蘭面傾斜方向相一致，否則重新調整。

（5）以上都合格后按到貨銷套尺寸及設計配合間隙加工銷套孔。

3.3 轉子、推力頭連接

推力頭直徑5.2m，由24塊推力瓦支撐。推力頭與轉子中心體通過共20顆M30螺栓連接，無銷釘定位，現(xiàn)場可調余量較大。轉子與推力頭調整是第一次盤車，主要流程如下：

（1）24塊推力瓦及推力頭吊裝到位后，在推力頭上表面放置4個水平儀（廠內加工已保證已上表面與鏡板平行度不超過0.02mm/m），用3塊推力瓦調整推力頭水平度在0.02mm/m以內，并滿足安裝高程要求；監(jiān)測水平，將其它推力瓦與鏡板貼緊。

（2）按高低點標記將轉子落在推力頭上，檢查各支撐螺桿受力偏差，應不超過0.02mm。若不滿足要求，重調支撐螺桿，并始終保持推力頭水平。

（3）按止口間隙初調轉子與推力頭同心，把緊把合螺栓；對稱抱緊4塊下導瓦，在轉子中心體下法蘭及下導滑轉子垂直方向各架4塊百分表，投入高壓減載油泵，推動轉子、推力頭一起旋轉，記錄百分表讀數(shù)并計算兩者同心度。

（4）若兩者同心度大于0.05mm，則使用制動器頂起轉子，松開把合螺栓，投入高壓減載裝置，通過下導瓦按偏心量推動推力頭，落轉子，再把緊螺栓。撤除制動器，重復步驟（3），直至滿足要求。

3.4 轉子、發(fā)電機軸連接

轉子與推力頭盤車合格后，即可進行轉子與主軸連接。由于轉子中心體止口高30mm，在轉輪吊裝時應使轉輪低于設計高程30mm以上。

（1）旋轉轉子及推力頭，按高低點標記對接轉子與發(fā)電機軸，使用兩個拉伸器同步提升主軸及轉輪，以螺孔同心控制周向方位，并測量轉子中心體下法蘭與發(fā)電機軸上法蘭錯牙，粗調主軸與轉子同心。

（2）螺栓拉緊后，同推力頭與轉子盤車方法類似，通過下導、轉子下法蘭和水導三處百分表讀數(shù)計算轉子與主軸的同心度。

（3）若不滿足同心度要求，則松開把合螺栓，使發(fā)電機軸與轉子下法蘭面剛好脫開。按偏心值推動螺母下墊片（墊片下平面應提前抹潤滑油），使主軸及轉輪一起移動，把緊螺栓，重新盤車。

（4）當偏心值很小時，可通過反復松、緊對稱的螺栓來調整偏心，直至盤車滿足要求。

（5）以上都合格后按到貨銷套尺寸及設計配合間隙加工銷套孔。

3.5 上端軸、中心補氣管及集電環(huán)安裝調整

上端軸、中心補氣管及集電環(huán)安裝調整基本一致，都是先靠止口初步定位，螺栓拉緊后，同推力頭與轉子盤車方法類似，調整直至滿足要求。

4 機組旋轉中心確定

轉子、推力頭、主軸及轉輪擺度盤車合格后，分別在0°和180°方位測量上、下止漏環(huán)間隙及空氣間隙，根據(jù)計算結果調整轉動部件旋轉中心[6]。此中心為各導軸承的抱瓦中心，亦即機組的最優(yōu)旋轉中心。最優(yōu)旋轉中心確定時應考慮空氣圍帶、擋油筒等間隙值較小處的間隙。在異常情況下可考慮推定子，以使間隙合格[7]。

5 中心及擺度計算方法

目前國內電站主要采用對稱點數(shù)據(jù)相減法或偏心公式計算機組擺度[8-9]，也有學者提出采用最小二乘擬合法[10]。最小二乘擬合法受加工精度、測點是否均布等影響較小，計算精度高，但需較多的測點，且含有線性方程組，求解困難，現(xiàn)場較少采用。偏心公式法一般要求測點在8點以上，測點越多，精度越高，但也需借助計算機計算。對稱數(shù)據(jù)相減法一般為4測點或8測點，計算簡便，無需借助其它計算工具，但其計算精度受測量表面的圓度、測點的均勻程度和表計的準確度的影響很大。

向家壩左岸機組軸線調整采用對稱數(shù)據(jù)相減法盤車，為使誤差盡可能小，采用以下方法減小誤差。1推力頭、軸等部件圓度現(xiàn)場不可調，但目前加工精度很高，部件圓度一般都很好。2嚴格標記測點位置，讀數(shù)時保證測量桿正好指在測點上。3在垂直方向上架4塊百分表讀數(shù)，保證測量準確。向家壩左岸4臺機組一般調整2~3次即可滿足要求，說明該方法是可行的，也反過來說明了部件的圓度是較好的。

轉子直徑19.3m，上止漏環(huán)直徑9m，下止漏環(huán)直徑10m，若還采用對稱數(shù)據(jù)相減法確定中心，則會產生很大的偏差。向家壩左岸機組采用的是在0°和180°方向分別測量上下止漏環(huán)16點間隙，上下空氣間隙各40點（磁極數(shù)一半），通過偏心公式求解最優(yōu)中心。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可看出向家壩左岸機組軸線調整是成功的，也說明了我國巨型水輪發(fā)電機組達到了很高的制造水平。

表1 左岸機組盤車數(shù)據(jù)

6 結論

軸系調整工作集中在電站安裝現(xiàn)場，其優(yōu)點是軸系在現(xiàn)場有足夠的可調余量，可消除制造、運輸過程產生的偏差，但同時也增大軸線調整的難度和工作量，技術要求更高。軸線調整為直線工期、質量關鍵點，必須又快又好。因此，機組軸線擺度的調整及計算方法很重要。

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Technique for General Assembly of 800MW Hydroelectric Generating Set of Xiangjiaba Left Bank Power Station

XIE Huiping, ZHOU Ding

(Xiangjiaba Hydropower Plant of CYPC, Yibin 644612, China)

This paper briefly introduces the structure characteristic and main parameters of Xiangjiaba left bank unit,and mainly analyzes the axis adjustment method and quality control measures. Now many domestic turbine generator unit have the similar structure to Xiangjiaba hydropower station unit. Thispaperhope to provide reference for the relevant technical staff.

Xiangjiaba hydropower station; hydroelectric generating set; general assembly

TM612, TK730.6

A

1000-3983(2016)06-0053-03

2015-08-24

謝輝平（1983-），2008年4月畢業(yè)于西安理工大學水利水電工程專業(yè)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機組機械專業(yè)技術工作，碩士研究生，工程師。

審稿人：馬文豪