孫 健 波

(華電四川寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003)

1 概 述

寶珠寺水電站位于四川省廣元市境內(nèi)，是嘉陵江水系白龍江干流上第二座水電站，安裝4臺單機(jī)容量為175 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量700 MW，1996年12月首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，電站具有不完全年調(diào)節(jié)能力，擔(dān)負(fù)著四川電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻和事故備用的任務(wù)。

寶珠寺電站水輪發(fā)電機(jī)組由東方電機(jī)股份有限公司設(shè)計并制造：發(fā)電機(jī)型號為SF175-44/10350，水輪機(jī)型號為HLD89-LJ-500。水輪發(fā)電機(jī)組為立軸半傘式四段軸結(jié)構(gòu)，即上端軸、轉(zhuǎn)子中心體、下端軸、水輪機(jī)軸。機(jī)組共設(shè)3部軸承，分別為上導(dǎo)軸承、推力軸承和水導(dǎo)軸承。機(jī)組上導(dǎo)軸承為12塊巴氏合金分塊瓦，水導(dǎo)軸承為10塊巴氏合金偏心瓦；推力軸承為彈性油箱液壓支柱式結(jié)構(gòu)，推力瓦為14塊彈性金屬塑料薄瓦和托瓦組成。其難點(diǎn)在于檢修中對水平與受力調(diào)整工作較復(fù)雜和煩瑣；在遵循傳統(tǒng)推力軸承水平和受力調(diào)整客觀規(guī)律，改進(jìn)其調(diào)整工藝及方案值得學(xué)習(xí)借鑒。

2 推力軸承調(diào)整傳統(tǒng)工藝流程

寶珠寺電站12F機(jī)組大修，機(jī)組主要部件回裝完成后，需要對機(jī)組轉(zhuǎn)動部件軸線和推力軸承水平、受力進(jìn)行重新調(diào)整和校核。傳統(tǒng)工藝流程是先調(diào)整機(jī)組水平后進(jìn)行推力軸承的受力調(diào)整，分步分階段進(jìn)行。

2.1 推力軸承水平調(diào)整

2.1.1 推力軸承靜態(tài)水平調(diào)整

推力軸承回裝到位后，用框式水平儀測量鏡板上部四個正方向(+X、+Y)點(diǎn)位靜態(tài)水平A(為校核正方向水平準(zhǔn)確性，可以測量斜交方向四個地方)。

通過框式水平儀測量鏡板水平，通過計算得出最高點(diǎn)水平數(shù)據(jù)A方向；已知鏡板直徑3 340 mm,計算出最低點(diǎn)上升量A×3340(或最高點(diǎn)降低量A/3340),采用相似三角形，計算出每塊推力瓦抗重螺栓相應(yīng)上升量或下降量h(推力瓦支柱螺栓上升或下降方向取決于機(jī)組轉(zhuǎn)動部件高程)。

圖1 彈性油箱結(jié)構(gòu)分布圖

圖2 推力瓦實際分布調(diào)整量計算圖

通過計算，得出每塊推力瓦支柱螺栓調(diào)整量，再利用專用鉤頭扳手對其進(jìn)行調(diào)整；

2.1.2 推力軸承動態(tài)水平調(diào)整

推力軸承動態(tài)水平，即機(jī)組動態(tài)盤車模擬機(jī)組正常運(yùn)行狀況，測量推力軸承實時水平變化情況，通過對數(shù)據(jù)和盤車情況分析，對推力軸承水平進(jìn)行校核和調(diào)整，已達(dá)到機(jī)組正常運(yùn)行推力軸承最佳狀態(tài)。

推力軸承動態(tài)水平調(diào)整過程與靜態(tài)水平類似；同樣用框式水平儀測量推力軸承鏡板面水平；不同在于采用單一變量原則(即將框式水平儀指定放置在某一點(diǎn)不動，同時認(rèn)定該點(diǎn)出水平為“0”)測量；然后隨機(jī)組盤車轉(zhuǎn)動，測量各盤車點(diǎn)位推力軸承水平數(shù)值；通過對數(shù)據(jù)分析，再根據(jù)相似三角形，計算每塊推力瓦的調(diào)整量。

2.2 推力軸承受力調(diào)整

2.2.1 推力軸承受力調(diào)整原則

調(diào)整時應(yīng)兼顧鏡板水平。

2.2.2 調(diào)整前應(yīng)滿足要求

(1)將主軸推至機(jī)組中心位置，檢查轉(zhuǎn)輪上、下止漏環(huán)間隙合格；

(2)主軸處于自由狀態(tài)，機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量落在推力軸承上；

(3)上導(dǎo)、水導(dǎo)軸瓦抱軸，單側(cè)間隙留0.03～0.05 mm；每個油箱上裝測桿(擰在保護(hù)罩上的鎖定螺孔內(nèi))，測桿前后架兩支百分表，百分表在轉(zhuǎn)子頂起后(鏡板脫離推力瓦)對＂零＂；落下轉(zhuǎn)子，松開上導(dǎo)、水導(dǎo)瓦，使大軸處于自由狀態(tài)，記錄各油箱千分表讀數(shù)并求出每個油箱中心的安裝實際變形及各油箱平均變形量(圖3)。

2.2.3 調(diào)整量的計算

(1)兩表讀數(shù)為δc>δb或δc<δb時,通過相似三角形可分別導(dǎo)出Δδi的值，即：

表1 寶珠寺電站12F機(jī)組A修鏡板水平調(diào)整表

圖3 彈性油箱壓縮值測量圖

aa k Δδi為各油箱中心計算變形量，i=1,2,…n；δc為各油箱外側(cè)百分表讀數(shù)；δb為各油箱里側(cè)百分表讀數(shù)。

(2)計算平均變形量。

計算抗重螺栓應(yīng)調(diào)升或降角度±Li

式中Li為應(yīng)調(diào)角度；S為支柱螺栓螺距。

按計算角度進(jìn)行微量調(diào)整。值得注意的是，由于各油箱壓相連通，調(diào)整過程中，應(yīng)整體兼顧。因此，可憑經(jīng)驗統(tǒng)一選擇0.6的折算系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。重復(fù)測量、調(diào)整，直到所有油箱變形量與平均變形量的最大差值小于0.15 mm，鏡板水平在0.02 mm/m內(nèi)。

3 推力軸承調(diào)整工藝優(yōu)化

推力軸承傳統(tǒng)調(diào)整工藝主要分為推力軸承水平和受力分步、分階段進(jìn)行；其耗費(fèi)的檢修時間和人員會比較多，同時，需要注意的細(xì)節(jié)因素也很多，稍微有哪一點(diǎn)未控制到位，就需要重新推倒重來；時常會出現(xiàn)鏡板水平調(diào)整合格后，而各彈性油箱受力值卻相差較大，無法做到水平與受力相兼顧；導(dǎo)致其水平與受力調(diào)整工作必須重頭再來；但現(xiàn)實檢修中對工期和檢修質(zhì)量要求逐步提升，因此必須對推力軸承水平和受力調(diào)整上提出更高的要求和挑戰(zhàn)。

在寶珠寺電站2018年12F機(jī)組A修中，參照水電六局在太平灣水電站《液壓支柱式推力軸承受力調(diào)整的嘗試》一文中，將推力軸承水平與受力同時進(jìn)行分析處理。

3.1 準(zhǔn)備階段

(1)將機(jī)組轉(zhuǎn)動部件推至機(jī)組中心位置，檢查轉(zhuǎn)輪上部固定止漏環(huán)間隙合格，保證在機(jī)組頂轉(zhuǎn)子過程中無擦掛和磕碰；

(2)主軸處于自由狀態(tài)，機(jī)組轉(zhuǎn)動部分重量落在推力軸承上；

(3)用上導(dǎo)4塊軸瓦，水導(dǎo)6塊軸瓦抱緊大軸，軸瓦單側(cè)間隙留0.03～0.05 mm，保證軸瓦抱軸緊度適當(dāng)；在每塊推力瓦油箱上裝測桿(擰在保護(hù)罩上的鎖定螺孔內(nèi))，測桿前后架兩支百分表，百分表在轉(zhuǎn)子頂起后對“零”，計算每塊百分表小針讀數(shù)，避免由于小針讀數(shù)錯誤造成后續(xù)調(diào)整量的錯誤。

3.2 調(diào)整過程

(1)用框式水平儀測量推力頭上部四個正方向點(diǎn)位靜態(tài)水平B(為校核正方向水平準(zhǔn)確性，可以測量斜交方向四個地方)；

(2)用頂轉(zhuǎn)子專業(yè)油泵將轉(zhuǎn)子頂起6-8 mm，為防止轉(zhuǎn)子落下，將制動器鎖定螺母旋緊；根據(jù)測量鏡板水平B通過相似三角形，計算每塊推力瓦應(yīng)調(diào)量，用專用扳手對其進(jìn)行調(diào)整(鏡板水平計算過程和數(shù)據(jù)處理，以及推力瓦支柱螺栓調(diào)整與上述推力瓦靜態(tài)水平調(diào)整工作相同)；

圖4 鏡板水平測量圖

表2 寶珠寺電站12F機(jī)組A修鏡板水平調(diào)整表(第一次)

(3)當(dāng)鏡板水平調(diào)整完成后，鎖緊每塊推力瓦擋塊螺栓和鎖片；然后松開制動器鎖緊螺母，將轉(zhuǎn)子緩慢落下來；記錄每塊推力瓦油箱壓縮值Δh。

表3 第一次彈性油箱壓縮值調(diào)整記錄表(Δh)

觀察表3可知，各彈性油箱最大壓縮值與最小壓縮值之差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于檢修技術(shù)要求0.15 mm，此時測量鏡板水平為0.026 mm/m，應(yīng)該在技術(shù)要求合格邊緣；按照傳統(tǒng)工藝要求，此時需要精調(diào)鏡板水平，并同時兼顧調(diào)整各彈性油箱受力；但根據(jù)之前的檢修經(jīng)驗，這時往往會出現(xiàn)其水平調(diào)整和受力無法兼顧。通過對此類檢修工藝流程分析，發(fā)現(xiàn)其水平和受力調(diào)整結(jié)果與轉(zhuǎn)子起落后所處位置，導(dǎo)軸承瓦抱緊大軸緊度以及導(dǎo)軸瓦松開后機(jī)組轉(zhuǎn)動部件自由度等存在較大關(guān)系；從而導(dǎo)致彈性油箱水平、受力變化無規(guī)律可循。

參照類似電站彈性油箱受力調(diào)整工藝；為減少上述多重因素影響以保證大軸垂直，機(jī)組轉(zhuǎn)動部分大致處于中心位置，上導(dǎo)、水導(dǎo)在抱緊大軸情況下，采取起、落轉(zhuǎn)子，同時推力軸承水平與受力測量和調(diào)整時也不用松開導(dǎo)軸瓦；保證其調(diào)整前后大軸所處狀態(tài)相同；通過此類方法可以將存在多重變量因素加以控制；從而消除由于機(jī)組所處位置和導(dǎo)軸瓦松緊程度不一造成各彈性油箱的偏壓所產(chǎn)生的壓縮量與大軸垂直條件下壓縮變化值不一致情況。

采用上述方法實施，在轉(zhuǎn)子頂起狀態(tài)下，調(diào)整鏡板水平和各彈性油箱受力；轉(zhuǎn)子落下狀態(tài)，測量各彈性油箱受力和鏡板水平。

表4 寶珠寺電站12F機(jī)組A修鏡板水平調(diào)整表(第二次)

轉(zhuǎn)子落下彈性油箱受力情況見表5

表5 第二次彈性油箱壓縮值調(diào)整記錄(Δh)

采用相似三角形對鏡板水平數(shù)據(jù)進(jìn)行精調(diào)計算處理，調(diào)整完成后測量鏡板水平0.014 mm/m，已達(dá)到檢修技術(shù)要求(<0.02 mm/m)；此時根據(jù)第二次彈性油箱壓縮值調(diào)整記錄，發(fā)現(xiàn)彈性油箱最大壓縮值與最小值壓縮值差值相比較第一次調(diào)整記錄差值明顯減小，但距離檢修技術(shù)要求還存在差距；此時還需要進(jìn)一步對彈性油箱受力進(jìn)行調(diào)整。

彈性油箱受力測量，采用兩塊百分表進(jìn)行測量，主要是為了獲取更多組數(shù)據(jù)，將其受力更加精確和量化；但調(diào)整彈性油箱受力往往會出現(xiàn)(圖5)兩種情況；計算時需要將里側(cè)百分表和外側(cè)百分表的形變量折算到彈性油箱本體中心變形量；同時考慮彈性油箱的特點(diǎn)，需要將其調(diào)整量乘上經(jīng)驗系數(shù)，精確得出每個彈性油箱的調(diào)整情況，見表6。

圖5 彈性油箱壓縮值實際形態(tài)圖

表6 寶珠寺電站12F機(jī)組推力瓦受力調(diào)整表

按照上述數(shù)據(jù)調(diào)整完成后，并保持原有狀態(tài)(大軸垂直，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)輪在中心位置，上導(dǎo)、水導(dǎo)在抱緊大軸)；轉(zhuǎn)子落下彈性油箱受力情況見表7：

表7 第三次彈性油箱壓縮值調(diào)整記錄表(Δh)

通過對各彈性油箱進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)整，測得外側(cè)百分表彈性油箱最大壓縮值與最小壓縮值之差為0.09 mm,里側(cè)百分表彈性油箱最大壓縮值與最小壓縮值之差為為0.18；但將里側(cè)和外側(cè)百分表數(shù)據(jù)折算到彈性油箱中心處其壓縮值之差小于0.15 mm；此時需復(fù)測鏡板水平是否符合檢修技術(shù)要求(B<0.02 mm/m)。

為了更直觀的判斷該方法的準(zhǔn)確性和可行性；此時松開上導(dǎo)、水導(dǎo)處軸承瓦，確認(rèn)機(jī)組轉(zhuǎn)動部件自由度良好情況下，再次測量鏡板水平和各彈性油箱壓縮值見表8。

表8 第四次彈性油箱壓縮值調(diào)整記錄表(Δh)

記錄測得鏡板水平0.15 mm/m；符合檢修技術(shù)要求(B<0.02 mm/m)。觀察第四次彈性油箱壓縮值記錄表可知；該狀態(tài)下各彈性油箱壓縮值與第三次記錄數(shù)據(jù)相近，其偏差在0.01～0.02 mm；此時水平也與之前狀態(tài)水平相近，其偏差只有0.01 mm/m；說明上述新型工藝測量數(shù)據(jù)真實性和可信性很高。

在機(jī)組開機(jī)過程后，分別觀察機(jī)組在空轉(zhuǎn)、空載和帶滿負(fù)荷時推力軸承瓦溫變化清風(fēng)，發(fā)現(xiàn)推力軸承瓦軸在兩個小時左右基本達(dá)到穩(wěn)定，且瓦溫最高與最低相差2～3 mm，機(jī)組各項指標(biāo)運(yùn)行情況良好。

表9 寶珠寺電站12F機(jī)組修后正常運(yùn)行不同工況下推力瓦溫記錄表 /℃

4 結(jié) 語

寶珠寺12F機(jī)組A修彈性油箱推力軸承水平和受力調(diào)整新工藝，是在先前工作工藝流程基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的，也是近20多次系統(tǒng)調(diào)整嘗試中總結(jié)的經(jīng)驗；其最終處理結(jié)果及機(jī)組開機(jī)后的運(yùn)行參數(shù)均取得了比較理想的效果。該彈性油箱水平及受力調(diào)整方法可為同類型的機(jī)組推力軸承水平與受力調(diào)整提供有益的借鑒和參考。