葉惠娟

（福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州350000）

1 引言

立式水輪發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用在大、中容量的水輪發(fā)電機(jī)組，其中，將推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方的上機(jī)架內(nèi)或上機(jī)架上的發(fā)電機(jī)稱為懸式水輪發(fā)電機(jī)。該類型機(jī)組推力軸承將整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分懸掛起來，軸向推力通過定子機(jī)座傳至基礎(chǔ)。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果各推力軸瓦受力不均，會(huì)破壞推力瓦與鏡扳之間所建立的油膜。推力瓦就會(huì)在半干摩擦或干摩擦狀態(tài)下運(yùn)行，各軸瓦之間將產(chǎn)生較大溫差，造成個(gè)別軸瓦溫度增高，從而導(dǎo)致瓦面變形量增大、瓦面磨損增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞油膜導(dǎo)致燒瓦，影響機(jī)組安全運(yùn)行。由于懸式機(jī)組軸向長(zhǎng)度增加，一般選用兩個(gè)導(dǎo)軸承，其中，上導(dǎo)軸瓦起到限制機(jī)組軸線擺度的作用，若導(dǎo)軸瓦的間隙過大，將使得機(jī)組在運(yùn)行時(shí)擺度過大，從而造成振動(dòng)過大；若間隙過小，機(jī)組運(yùn)行時(shí)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)軸憋勁，導(dǎo)軸瓦的摩擦過大，嚴(yán)重時(shí)將使得導(dǎo)軸瓦溫度升高，甚至造成燒瓦的現(xiàn)象[1-4]。

2 支柱螺栓式上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整工藝

2.1 上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整工藝現(xiàn)狀

懸式水輪發(fā)電機(jī)組采用上導(dǎo)軸承與推力軸承合用一個(gè)油槽的形式，推力頭兼作上導(dǎo)軸承軸頸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如圖1 所示。支柱螺栓式上導(dǎo)軸瓦利用瓦背后方支柱螺栓的前進(jìn)與后退來調(diào)整上導(dǎo)軸瓦與軸頸的間隙，即上導(dǎo)軸瓦間隙。此種結(jié)構(gòu)上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整的工藝流程較為復(fù)雜。

圖1 懸式水輪發(fā)電機(jī)推力軸承結(jié)構(gòu)圖

如圖2 所示，用2 個(gè)特制螺栓千斤頂或2 塊楔子板在瓦背兩側(cè)對(duì)角線位置把導(dǎo)軸承瓦同時(shí)頂靠軸頸，則支柱螺栓頭部與上導(dǎo)軸瓦瓦背的間隙便是上導(dǎo)軸瓦間隙。通過調(diào)節(jié)支柱螺栓，用塞尺測(cè)量支柱螺栓球面頭部與瓦背之間間隙δ，使之符合調(diào)整間隙計(jì)算值的要求。之后，將支柱螺栓前后鎖定螺母鎖住，再次復(fù)查上導(dǎo)軸瓦間隙。

支柱螺栓帶前后鎖定螺母形式的導(dǎo)軸瓦在間隙調(diào)整過程中的難點(diǎn)在于：打緊前鎖定螺母時(shí)，支柱螺栓將沿軸向發(fā)生拉伸，使得間隙值減?。淮蚓o后鎖定螺母時(shí)，支柱螺栓也將發(fā)生拉伸，使間隙值增大。在螺母鎖定過程中，需要用大錘進(jìn)行打緊，很難通過控制敲擊力度來精準(zhǔn)控制支柱螺栓的拉伸量。由于上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整誤差在±0.01 mm，因此，若沒有按照一定的規(guī)律進(jìn)行調(diào)整，將使得鎖定螺母打緊后，支柱螺栓的拉伸量太大或者太小，導(dǎo)致間隙值不符合要求，返工概率大。

圖2 上導(dǎo)軸承間隙示意圖

2.2 上導(dǎo)軸瓦間隙調(diào)整步驟

（1）軸瓦間隙的調(diào)整需在機(jī)組中心調(diào)整合格以后進(jìn)行。

（2）調(diào)整前需在水輪機(jī)止漏環(huán)間隙處打入楔子板固定，以防軸瓦調(diào)整時(shí)機(jī)組中心發(fā)生移位，水導(dǎo)處有互成90°方向的2 塊百分表監(jiān)視主軸徑向位移。

（3）在上導(dǎo)軸頸處裝設(shè)2 塊互成90°的百分表，用以監(jiān)視軸瓦抱緊過程中機(jī)組主軸的位移量，從調(diào)瓦開始至調(diào)瓦結(jié)束，主軸應(yīng)保持原來的中心位置不變。百分表架設(shè)的位置要不妨礙軸承間隙調(diào)整時(shí)工器具的使用。

（4）分別用2 個(gè)特制螺栓千斤頂將8 塊上導(dǎo)軸瓦抱緊主軸，如圖2 所示。特制螺栓千斤頂應(yīng)頂靠在上導(dǎo)軸瓦瓦背對(duì)角線兩側(cè)的位置，且不能妨礙軸承間隙調(diào)整工具的使用。

抱緊時(shí)為使主軸保持原來的中心位置不變，應(yīng)有2 人同時(shí)頂靠對(duì)稱方向上的2 塊軸瓦，動(dòng)作要互相協(xié)調(diào)，同時(shí)注意監(jiān)視百分表。在對(duì)稱方向頂緊后，用塞尺檢查軸瓦四角與上導(dǎo)軸頸之間無間隙。

（5）導(dǎo)軸承間隙測(cè)量，以瓦背鉻鋼墊與支柱螺栓球頭之間的最小間隙為測(cè)量值。

（6）按照軸線調(diào)整后算出的軸瓦間隙值對(duì)上導(dǎo)軸瓦間隙進(jìn)行調(diào)整，誤差為±0.01 mm。

（7）間隙調(diào)整工藝

1）調(diào)整時(shí)，先保證支柱螺栓的前后鎖定螺母均處于松弛狀態(tài)，在軸瓦瓦背與支柱螺栓球頭之間塞入一定厚度的塞尺（塞尺厚度一般選用比瓦間隙要求值小0.1 mm 的厚度），調(diào)節(jié)支柱螺栓，使其球頭輕觸塞尺，將前后2 個(gè)鎖定螺母帶緊。

2）使用專用套筒扳手及大錘打緊后鎖定螺母，每錘用力均勻，且每敲擊一次需用塞尺測(cè)量一次瓦間隙，直至間隙值比要求值大0.03～0.04 mm。

3）隨后打緊前鎖定螺母，每打一錘需用塞尺測(cè)量瓦間隙，直至間隙滿足要求，并檢查軸瓦下部絕緣托板與軸瓦間無間隙。

例如，軸瓦間隙值要求為0.14 mm，1）步驟中塞尺選用厚度為0.04 mm，2）步驟中打緊后鎖定螺母，直至間隙值為0.17 mm，3）步驟中打緊前鎖定螺母，直至間隙值為0.13～0.15 mm。

由于支柱螺栓材質(zhì)及加工中存在差異，因此上述所列舉的螺栓拉伸值僅為經(jīng)驗(yàn)值，還需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行操作。

4）待所有上導(dǎo)軸瓦全部調(diào)整完并檢查合格后，拆出頂瓦特制螺栓千斤頂或者楔子板。

3 剛性支柱式推力軸承受力調(diào)整工藝

圖3 所示為剛性支柱式推力軸承，通過調(diào)節(jié)支柱螺栓4 的升降，帶動(dòng)支柱螺栓所對(duì)應(yīng)的推力軸瓦2 升降，使得各軸瓦均勻地承受推力負(fù)荷。剛性支柱式推力軸承受力調(diào)整，應(yīng)在主軸處于垂直狀態(tài)，且機(jī)組軸線測(cè)量調(diào)整完畢后進(jìn)行，即機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分中心已調(diào)整在機(jī)組中心。為了提高軸線測(cè)量的準(zhǔn)確性，盤車前應(yīng)進(jìn)行受力初調(diào)。

圖3 推力軸承結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 剛性支柱式推力軸承受力調(diào)整工藝現(xiàn)狀

在中、小型水輪發(fā)電機(jī)組中，剛性支柱式推力軸承一般采用錘擊法進(jìn)行受力調(diào)整，即使用大錘依次將各瓦支柱螺栓打緊，使各螺栓緊度一致，從而達(dá)到受力均勻目的。錘擊法一般有兩種：

（1）支柱螺栓旋轉(zhuǎn)位移量的方法來調(diào)整推力瓦的受力，即通過支柱螺栓鎖板6 與下方軸承支架之間的相對(duì)位移量作為支柱螺栓旋轉(zhuǎn)位移量，從而衡量各軸瓦受力情況。

利用鎖板作支柱螺栓旋轉(zhuǎn)位移量指示的方法，其受力調(diào)整的標(biāo)準(zhǔn)之一為：當(dāng)支柱螺栓以同一力量錘擊3 遍后，支柱螺栓旋轉(zhuǎn)位移值均不大于1 mm，且相互差值在1 mm 以內(nèi)，即可認(rèn)為受力均勻。由于鎖板與支柱螺栓存在間隙，敲擊后將很難在1 mm的精度范圍內(nèi)準(zhǔn)確判斷其位移量，同時(shí)，該方法要求錘擊時(shí)用力均勻，且必須使支柱螺栓松緊程度接近，這些指標(biāo)都較難衡量。因此，將鎖板位移視作支柱螺栓旋轉(zhuǎn)位移量的方法在實(shí)際操作過程中誤差較大且不方便。

（2）在水導(dǎo)軸承處互成90°方向架設(shè)2 塊百分表垂直頂于大軸上，在推力軸瓦受力調(diào)整錘擊時(shí)的變化值來衡量受力情況[1-2]。

在水導(dǎo)軸承處互成90°架設(shè)2 塊百分表的方法，調(diào)整時(shí)用大錘沿支柱螺栓上升方向打緊，且沿對(duì)稱方向打緊支柱螺栓。由于被打螺栓吃勁，其力通過螺栓上方的推力瓦托、推力瓦、鏡板、推力頭、卡環(huán)傳至大軸，螺栓在垂直方向上的上升將使大軸產(chǎn)生微小的傾斜，從而使得架設(shè)在水導(dǎo)處的百分表發(fā)生位移，通過觀察敲擊每塊瓦時(shí)百分表的位移量及所有瓦都敲擊后百分表的位移量，來衡量推力軸瓦的受力情況。該方法將敲擊變化量顯示得更直觀，調(diào)整精度更高，對(duì)鏡板水平影響小，對(duì)作業(yè)人員的要求不高，且更簡(jiǎn)單省時(shí)[1]。

3.2 利用水導(dǎo)軸承處百分表作指示的調(diào)整方法

（1）在水導(dǎo)軸頸處的4 個(gè)連續(xù)盤車點(diǎn)上架設(shè)4塊百分表，頭尾2 塊表互成90°；并標(biāo)明4 個(gè)盤車點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的推力瓦編號(hào)（以及對(duì)稱方向上的瓦號(hào)），如表1。架設(shè)4 塊百分表可以讓調(diào)整精度更高，更有利于觀察及數(shù)據(jù)的記錄。

表1 盤車點(diǎn)對(duì)應(yīng)推力瓦號(hào)記錄表

（2）將推力支柱螺栓的鎖盤拆出，將大小合適的敲擊扳手卡在支柱螺栓上，調(diào)整時(shí)用大錘向上升方向打緊支柱螺栓，敲擊扳手時(shí)，應(yīng)使扳手與螺帽之間可靠貼緊。

（3）錘擊時(shí)用力均勻（一般以揚(yáng)錘至一定高度，自由落下來控制，以錘擊時(shí)水導(dǎo)處百分表指針來回晃動(dòng)0.03～0.05 mm 為參考），由于被打螺栓吃勁，就會(huì)使大軸在水導(dǎo)處百分表有所位移，每敲擊一塊推力瓦，觀察瓦號(hào)對(duì)應(yīng)于水導(dǎo)處的百分表讀數(shù)，以敲擊前后指針指數(shù)的差值作為數(shù)據(jù)記錄在表格中。

（4）依次敲擊8 塊推力瓦，敲擊幾圈后（一般為5圈），即初調(diào)之后改為對(duì)稱敲擊。

（5）要求每打一塊瓦時(shí)水導(dǎo)處百分表最大位移量不超過0.01 mm，打完一塊瓦后即打其對(duì)稱方向上的瓦，全部瓦打完后，水導(dǎo)處百分表最終變化值應(yīng)不大于0.01 mm，則推力瓦受力調(diào)整合格。

表2 推力瓦受力調(diào)整記錄表

表3 推力瓦受力調(diào)整記錄表示例

4 結(jié)論

隨著我國水力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展，越來越多的水輪發(fā)電機(jī)組將進(jìn)入“老年期”，檢修質(zhì)量對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行將越來越關(guān)鍵，而機(jī)組各導(dǎo)軸瓦的間隙及受力的調(diào)整又是機(jī)組檢修的重中之重，它在很大程度上決定了機(jī)組運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)及發(fā)熱。因此，不斷對(duì)過去的檢修工藝進(jìn)行實(shí)踐、分析、總結(jié)、改進(jìn)、再實(shí)踐顯得尤為重要且緊迫，它也將是促進(jìn)我國水力發(fā)電事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的關(guān)鍵因素。