張曉東，李 巧

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明650032）

1 工程概述

惠州抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱：惠蓄電站）是廣東省興建的第二座大型抽水蓄能電站，也是目前已建的世界特大型抽水蓄能電站之一。電站位于廣東省惠州市博羅縣城郊，分A、B廠建設(shè)，各安裝4臺(tái)法國(guó)ALSTOM水電公司生產(chǎn)的立式單級(jí)混流式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，單機(jī)容量（發(fā)電工況）300 MW，總裝機(jī)容量2 400 MW。

2 機(jī)組推力軸承結(jié)構(gòu)

惠蓄電站推力軸承布置在上機(jī)架中心體上，包括推力頭、卡環(huán)、鏡板、12塊推力瓦、推力軸承支承結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。機(jī)組盤車分為發(fā)電機(jī)單獨(dú)盤車和機(jī)組整體盤車，盤車過(guò)程中通過(guò)刮削卡環(huán)來(lái)消除機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分所產(chǎn)生的軸線偏差。推力軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題

在5號(hào)機(jī)推力頭安裝前按施工程序?qū)ο嚓P(guān)尺寸進(jìn)行了測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)表1和下頁(yè)圖2。

通過(guò)計(jì)算推力頭與大軸有0.31 mm的過(guò)盈量。同時(shí)，在數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，發(fā)現(xiàn)推力頭高度（H值）比設(shè)計(jì)值高了0.41 mm，在推力頭熱套過(guò)程中，卡環(huán)將無(wú)法安裝，為此推力頭由廠家外送進(jìn)行加工，廠家確定的加工位置為推力頭上平面。

加工后5號(hào)機(jī)自2010年1月14日開(kāi)始至2010年1月22日共進(jìn)行了10次發(fā)電機(jī)單獨(dú)盤車，刮磨卡環(huán)8次，機(jī)組軸線變幻無(wú)常，詳見(jiàn)下頁(yè)表2。

圖1 推力軸承結(jié)構(gòu)圖

表1 5號(hào)機(jī)推力頭及瓶狀軸測(cè)量數(shù)據(jù)

圖2 推力頭及瓶狀軸測(cè)量部位示意圖

表2 發(fā)電機(jī)單獨(dú)盤車擺度值變化情況

盤車數(shù)據(jù)始終無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 原因分析

根據(jù)上述異常情況，我們對(duì)可能因素進(jìn)行分析如下：

（1）盤車擺度較大的可能原因

1）軸心線與推力頭下平面不垂直；

2）鏡板上下平面不平行；

3）被外送加工過(guò)的推力頭上平面未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，其一是不平度＞0.02 mm；其二是與孔軸線垂直度超差。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，以上偏差均可利用刮削卡環(huán)的辦法進(jìn)行調(diào)整。

（2）首次盤車前檢查了推力頭與卡環(huán)之間無(wú)間隙，根據(jù)下端軸下法蘭處最大擺度進(jìn)行了研刮，繼續(xù)盤車發(fā)現(xiàn)：

1）大軸擺度數(shù)據(jù)有變化，但變化無(wú)規(guī)律；

2）推力頭與卡環(huán)之間產(chǎn)生了間隙。

推力頭與卡環(huán)之間之所以產(chǎn)生間隙，分析推力頭與主軸過(guò)盈量太大使得推力頭與軸抱的太緊可能是其主要原因。

5號(hào)機(jī)測(cè)得過(guò)盈量與其他機(jī)組進(jìn)行了比較，見(jiàn)表3。

廠家確認(rèn)的瓶狀軸加工直徑為Φ870.15 mm，與設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)示的Φ870 h7，即為明顯不符（數(shù)據(jù)查找依據(jù)為《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》），而且與其他各臺(tái)機(jī)組比較其過(guò)盈量確是最大。

表3 5號(hào)機(jī)與其他機(jī)組過(guò)盈量對(duì)比表 單位：mm

圖3 推力頭結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)我們以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及其他抽水蓄能電站實(shí)際控制尺寸，我們建議主軸的過(guò)盈量按0.10～0.15 mm控制為宜，即當(dāng)主軸軸頸為Φ870.11 mm時(shí)，推力頭內(nèi)孔直徑應(yīng)控制在為宜，至多按控制。

（3）如若推力頭外圓與內(nèi)孔不同心，也會(huì)影響盤車測(cè)量及擺度的計(jì)算，如圖4所示。

設(shè)推力頭外圓與內(nèi)孔（即主軸軸心）的偏心距為e，盤車時(shí)上導(dǎo)軸瓦在推力頭的外圓上，這樣，外圓之中心就成為盤車時(shí)主軸的旋轉(zhuǎn)中心，而主軸中心則以偏心距e為半徑繞外圓中心轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心距e對(duì)法蘭處所測(cè)的軸中心的擺度：

δ=σ+2e

式中：δ-法蘭處全擺度測(cè)值；

σ-主軸軸線與推力頭摩擦面不垂直造成的全擺度，也就是卡環(huán)刮磨的參照值。

因此，在計(jì)算卡環(huán)最大刮削量時(shí)，剔除偏心距e（或不同心度）的影響，其計(jì)算結(jié)果才是正確的。所以熱套推力頭之前，對(duì)推力頭外圓與內(nèi)孔的不同心度，或熱套推力頭之后，用測(cè)圓架檢測(cè)推力頭外圓與軸心的偏心距e，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及目前的加工工藝，個(gè)人認(rèn)為出現(xiàn)此情況的可能不大，但在當(dāng)時(shí)情況下，此種情況也在考慮范圍內(nèi)。

圖4 推力頭與主軸偏心圖

（4）其他問(wèn)題

1）卡環(huán)經(jīng)多次刮磨，其上下平面的平面度已經(jīng)與設(shè)計(jì)要求（圖5）相去甚遠(yuǎn)，如若未進(jìn)行高精度加工處理是難以再繼續(xù)使用的。

圖5 卡環(huán)機(jī)構(gòu)示意圖

2）由于推力頭與主軸存在過(guò)盈量，在刮磨卡環(huán)后應(yīng)采取推力頭加溫未冷卻的同時(shí)，即裝入卡環(huán)并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子重量，使推力頭上平面與卡環(huán)緊密接觸無(wú)間隙，才可能收到糾正轉(zhuǎn)動(dòng)平面與軸線不垂直的效果。因此，推力頭在熱狀態(tài)下的上平面不應(yīng)阻礙卡環(huán)入槽。如若由于加工誤差出現(xiàn)這種情況，應(yīng)對(duì)推力頭內(nèi)孔下部（見(jiàn)圖6之“B面”）進(jìn)行切削加工。

3）當(dāng)然，刮磨后卡環(huán)的局部高點(diǎn)也是一個(gè)可能影響盤車擺度的因素，必須嚴(yán)格執(zhí)行每刮完一遍就重新涂一層藍(lán)丹，用平板推磨檢驗(yàn)并采用砂布、細(xì)油石磨平高點(diǎn)的工藝措施。

4）同時(shí)，我們還注意到，推力頭與卡環(huán)接觸的結(jié)合面加工十分粗糙（見(jiàn)圖7（a）），需進(jìn)行精磨達(dá)到與卡環(huán)相同的精度Δ1.6而不應(yīng)是Δ6.3。

圖6 推力頭結(jié)構(gòu)圖

圖7 推力頭上平面兩次加工對(duì)比

5 處理方法

根據(jù)5號(hào)機(jī)盤車情況推力頭的相關(guān)尺寸進(jìn)行了分析，最終確定的處理方案是對(duì)推力頭與瓶狀軸過(guò)盈配合的位置進(jìn)行加工處理，同時(shí)對(duì)推力頭上平面及卡環(huán)進(jìn)行研磨加工，以滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。加工后的推力頭上平面精度滿足 Δ1.6，（見(jiàn)圖 7（b）），推力頭與瓶狀軸配合位置通過(guò)加工滿足過(guò)盈配合要求，推力頭內(nèi)孔下部（見(jiàn)圖6之“B面”）進(jìn)行切削加工約1 mm，滿足高度要求，卡環(huán)平面進(jìn)行研磨處理。通過(guò)對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵部位的加工處理后，推力頭順利完成套裝和盤車工作。

6 結(jié)論

惠蓄電站5號(hào)機(jī)推力頭通過(guò)處理后盤車順利完成，同時(shí)也驗(yàn)證了相關(guān)分析的必要性和正確性，目前惠蓄電站5號(hào)機(jī)組已投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組各工況運(yùn)行良好?；菪铍娬?號(hào)機(jī)推力頭的處理方案，為今后類似機(jī)組安裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。