朱昌鑫，張華壘，劉 程，蔣巍巍

(國電大渡河檢修安裝有限公司，四川 樂山 614900)

二臺(tái)子水電站位于四川省甘孜州九龍縣境內(nèi)，為低壩引水式，電站設(shè)計(jì)水頭319 m，設(shè)計(jì)引用流量8.86 m3/s，額定轉(zhuǎn)速750 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速1 212 r/min，裝機(jī)2臺(tái)HLA542-LJ-150的水輪機(jī)及配套的SF24-8/3050發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)2×24.5 MW，發(fā)電機(jī)安裝方式為懸式，水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)生產(chǎn)廠家為重慶水輪機(jī)廠。

在水電站機(jī)組水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝結(jié)束后，機(jī)組的實(shí)際軸線總是存在誤差，對(duì)機(jī)組運(yùn)行的擺度、振動(dòng)及受力有很大的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){水輪發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。需要對(duì)機(jī)組的軸線進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，使得軸線控制在允許范圍內(nèi)[1-3]。水輪發(fā)電機(jī)組(以下簡稱：機(jī)組)軸線：由發(fā)電機(jī)軸、水輪機(jī)軸組成，用貫穿機(jī)組主軸的中心線來代表實(shí)際的機(jī)組軸線。機(jī)組中心線：機(jī)組固定部件的幾何中心線。旋轉(zhuǎn)中心線：整個(gè)機(jī)組回轉(zhuǎn)部分圍繞著旋轉(zhuǎn)的幾何中心線，貫穿推力軸承鏡板面的中心的垂線。機(jī)組在旋轉(zhuǎn)過程中，這三條線的理論狀態(tài)是各自鉛直且相互重合，但在實(shí)際機(jī)組運(yùn)行過程中，往往出現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)中心線與機(jī)組中心線重合，機(jī)組軸線曲折(如圖1)的情況，嚴(yán)重時(shí)三條線彼此相互分離。軸線調(diào)整的目的就是使得三條線彼此間的誤差盡可能縮小，使得整體軸線滿足機(jī)組運(yùn)行要求。

1 軸線的測(cè)量

水輪發(fā)電機(jī)組主軸的尺寸一般較大，對(duì)軸線的測(cè)量難度大，要求精度高，軸線調(diào)整工作，直接影響著機(jī)組的整體檢修質(zhì)量，另一方面，也反映出水電廠的機(jī)組檢修技術(shù)水平。機(jī)組軸線測(cè)量的主要是通過盤車來實(shí)現(xiàn)的，按照盤車的動(dòng)力源不同，將盤車劃分為人工盤車、機(jī)械盤車和電氣盤車，按照盤車的程序和方法又分為分段盤車和整體盤車。

圖1 機(jī)組軸線曲折類型

二臺(tái)子機(jī)組盤車采用機(jī)械盤車，方法為整體盤車。機(jī)組盤車前，先將機(jī)組中心大致推到固定部件的幾何中心線，避免盤車時(shí)水輪機(jī)偏向一側(cè)，中心確定后將機(jī)組的上導(dǎo)瓦適當(dāng)抱緊，避免大軸中心偏移，造成數(shù)據(jù)測(cè)量誤差。盤車時(shí)選定機(jī)組的+Y、+X方向，在水導(dǎo)軸領(lǐng)、水發(fā)法蘭、下導(dǎo)軸領(lǐng)、上導(dǎo)軸領(lǐng)處分別架設(shè)百分表，調(diào)整百分表測(cè)桿垂直于軸面，確保百分表架設(shè)無誤。將主軸測(cè)量部位進(jìn)行8等分，并按照逆時(shí)針方向編號(hào)，各個(gè)測(cè)量部位的軸號(hào)應(yīng)保持上下對(duì)應(yīng)。盤車前用高油壓頂轉(zhuǎn)子，將推力瓦表面均勻涂一層豬油，確保推力瓦表面相對(duì)光滑。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組，測(cè)量機(jī)組各部點(diǎn)的擺度，并計(jì)算出全擺度和相對(duì)擺度，以X向?yàn)槔?，盤車測(cè)得數(shù)據(jù)如表1。

表1 機(jī)組盤車數(shù)據(jù)記錄表

2 軸線的狀態(tài)分析

根據(jù)圖2可以看出圖2(a)中，由于軸線與旋轉(zhuǎn)中心重合，大軸中心O1旋轉(zhuǎn)中心線上，大軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則每個(gè)百分表讀數(shù)不變，其擺度為0。圖2(b)中，由于軸偏離旋轉(zhuǎn)中心OO1(距離為e)測(cè)出擺度，出現(xiàn)一條峰值e和-e的近似正鉉曲線，最大值在軸號(hào)5，最小值在軸號(hào)1上。根據(jù)該規(guī)律可以作出圖3機(jī)組盤車擺度曲線圖和圖4機(jī)組各測(cè)點(diǎn)軸心軌跡。

根據(jù)圖3可以分析出四條曲線都是近似于正選曲線，無異常點(diǎn)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。由于上導(dǎo)測(cè)點(diǎn)距離抱瓦較近，上導(dǎo)擺度較小，水導(dǎo)距離最遠(yuǎn)擺度最大，軸號(hào)3處擺度最大，為0.11 mm，軸號(hào)7處擺度最小，為-0.84 mm。

圖2 軸線測(cè)量關(guān)系曲線圖

圖3 機(jī)組盤車擺度曲線圖

圖4 機(jī)組各測(cè)點(diǎn)軸心軌跡

根據(jù)圖4，上導(dǎo)擺度基本可以忽略不計(jì)，以上導(dǎo)為基準(zhǔn)，下導(dǎo)、法蘭以及水導(dǎo)偏向軸號(hào)2和軸號(hào)3處，總體偏向一致。鏡板距離下導(dǎo)4.07 m，鏡板距離水發(fā)法蘭5.07 m，鏡板距離水導(dǎo)7.21 m，鏡板直徑1.12 m。

根據(jù)法蘭和水導(dǎo)距離鏡板的距離比值，同圖4的軸心曲線偏移量最大點(diǎn)比值基本一致，可得出大軸法蘭處無折線情況，機(jī)組擺度大主要因絕緣墊在軸號(hào)7號(hào)處偏厚。

3 軸線的調(diào)整

軸線的偏移根據(jù)圖5軸線相似三角形關(guān)系圖可以看出，當(dāng)測(cè)出法蘭最大凈擺度值j，查出兩點(diǎn)距離L后，即可作出一個(gè)直角三角形ΔABC。在軸線AB的延長線上，作推力頭地面直徑D的垂線，使它與水平線相交于d，且dO=Of=D/2。再通過f點(diǎn)作AB的平行線交于水平線e，得另一個(gè)直角三角形Δdef。兩三角形相似，根據(jù)相似原理可以得出式(1)，根據(jù)表1最大凈擺度處計(jì)算可以得出刮削量。

圖5 軸線相似三角形關(guān)系

(1)

同理，可以計(jì)算出每個(gè)軸號(hào)對(duì)應(yīng)的絕緣墊刮削量或加墊量。如圖6加墊量柱狀圖。根據(jù)圖6刮削量柱狀圖顯示刮削點(diǎn)最大在7號(hào)點(diǎn)，刮削量為0.074 mm，根據(jù)不同軸號(hào)的刮削量在絕緣墊上做出分區(qū)圖，對(duì)絕緣墊進(jìn)行刮削，刮削過程一般不能一次就滿足要求，往往需要多次刮削和盤車檢驗(yàn)刮削量的大小和方向是否正確，二臺(tái)子電站經(jīng)過三次盤車刮削絕緣墊后，軸線達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。如表2盤車后擺度數(shù)據(jù)表。修后運(yùn)行機(jī)組各點(diǎn)擺度均在合格范圍內(nèi)，如圖7機(jī)組擺度檢測(cè)圖。

圖6 刮削量柱狀圖

圖7 機(jī)組擺度檢測(cè)圖

X向軸號(hào)12345678擺度上導(dǎo)0.00.0-1.0-1.00.00.01.50.0下導(dǎo)0.0-3.0-1.0-3.0-8.0-8.0-6.5-2.0法蘭0.05.01.5-2.0-6.0-4.5-1.01.0水導(dǎo)0.0-10.0-8.0-6.5-10.0-5.00.53.5相對(duì)點(diǎn)1-52-63-74-8全擺度上導(dǎo)00-3-1下導(dǎo)856-1法蘭6103-3水導(dǎo)10-5-9-10凈擺度下導(dǎo)-上導(dǎo)8580法蘭-上導(dǎo)6105-2水導(dǎo)-上導(dǎo)10-5-6-9

4 結(jié) 語

二臺(tái)子電站機(jī)組軸線處理相對(duì)順利，法蘭面無主要拐點(diǎn)，部分高點(diǎn)處理后拐點(diǎn)消除，大軸自身也無曲折情況，通過軸線處理，機(jī)組修后振動(dòng)擺度是歷年各工況運(yùn)行中最優(yōu)的一次。

本文通過對(duì)二臺(tái)子電站機(jī)組檢修盤車過程的介紹，闡述了機(jī)組盤車的主要方法，應(yīng)用計(jì)算機(jī)根據(jù)盤車數(shù)據(jù)繪制了相關(guān)曲線圖，對(duì)機(jī)組軸線處理分析效果較好，在一定程度上可以縮短相應(yīng)工期，同時(shí)也可以提高機(jī)組檢修質(zhì)量，在國內(nèi)高轉(zhuǎn)速機(jī)組對(duì)軸線質(zhì)量要求很高的情況下，可以提供參考作用。