（河南天池抽水蓄能有限公司，河南省南陽(yáng)市 473000）

0 引言

寶泉抽水蓄能電站位于河南省新鄉(xiāng)市境內(nèi)，廠房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300MW的立軸、懸式、單級(jí)、混流、可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量1200MW，機(jī)組額定水頭510m，額定轉(zhuǎn)速500r/min，穩(wěn)態(tài)飛逸轉(zhuǎn)速725r/min，機(jī)組軸系由發(fā)電電動(dòng)機(jī)瓶狀軸、下端軸、中間軸、水泵水輪機(jī)軸四部分組成。

一般機(jī)組大修軸系回裝后，機(jī)組的實(shí)際軸線跟理想幾何中心線存在偏差，對(duì)機(jī)組振擺及導(dǎo)瓦受力影響較大，但當(dāng)這種偏差較大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重威脅著機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要對(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)[1-2]。

1 機(jī)組軸線測(cè)量

1.1 軸線測(cè)量準(zhǔn)備工作

（1）將機(jī)組重量完全落在推力瓦上，通過(guò)推力瓦受力傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算，調(diào)整抗重螺栓高度使各個(gè)推力瓦受力均勻。

（2）以下迷宮環(huán)為機(jī)組安裝基準(zhǔn)推機(jī)組中心，確保轉(zhuǎn)動(dòng)部件與周?chē)考g隙均勻，包含空氣間隙、上下迷宮環(huán)間隙等。

（3）在±X、±Y軸線方向安裝4塊上導(dǎo)瓦，調(diào)整瓦間隙不大于0.02mm。

（4）在上導(dǎo)軸領(lǐng)、下導(dǎo)軸領(lǐng)、水導(dǎo)軸領(lǐng)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)下端軸與中間軸連軸法蘭（以下簡(jiǎn)稱法蘭）處均勻分布8個(gè)測(cè)量點(diǎn)，并按逆時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)，在各測(cè)量部位+X、+Y方向各架設(shè)百分表一個(gè)[3]。

1.2 機(jī)組軸線數(shù)據(jù)測(cè)量

本次機(jī)組軸線測(cè)量，采用人力盤(pán)車(chē)的方法，由于機(jī)組為高轉(zhuǎn)速機(jī)組，為保證盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使用百分表進(jìn)行測(cè)量。盤(pán)車(chē)時(shí)按照逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行，同時(shí)需啟動(dòng)高壓油頂起裝置防止推力瓦與鏡板發(fā)生干摩擦。緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組，測(cè)量機(jī)組各測(cè)點(diǎn)的擺度，并計(jì)算出全擺度和相對(duì)擺度。軸線處理前盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 軸線處理前盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)表Table 1 Axis processing data table for front rolling stock 0.01mm

續(xù)表

2 機(jī)組軸線數(shù)據(jù)分析

2.1 機(jī)組軸線調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

查閱《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》（GB/T 8564—2003）第9.5.7條，機(jī)組軸線允許擺度值如表2所示[4]。

表2 機(jī)組軸線允許擺度值Table 2 Axis permissible swing value of unit

續(xù)表

2.2 機(jī)組軸線數(shù)據(jù)分析

已知下導(dǎo)、法蘭、水導(dǎo)與上導(dǎo)中心距離分別為6.34m、8.8m、12.4m。

下導(dǎo)處最大相對(duì)擺度：0.1mm/6.34m≈0.016mm/m<0.02mm/m，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

法蘭處最大相對(duì)擺度：0.06mm/8.8m≈0.006mm/m<0.02mm/m，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

水導(dǎo)處最大相對(duì)擺度：0.39mm/12.4m≈0.035mm/m>0.03mm/m，且水導(dǎo)處最大凈擺度值0.43mm>0.25mm，不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，因此需要進(jìn)一步分析處理。繪制盤(pán)車(chē)擺度曲線如圖1所示。

圖1 盤(pán)車(chē)擺度曲線圖Figure 1 Curve diagram of vehicle sway

圖中各部測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線基本符合正弦規(guī)律，數(shù)據(jù)無(wú)跳點(diǎn)，說(shuō)明盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。機(jī)組軸線不正一般分為平行不對(duì)中、角向不對(duì)中或兩者皆有的情況，根據(jù)圖1所示，機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、法蘭處擺度曲線基本可看作擺度接近0mm的直線，說(shuō)明從上導(dǎo)、下導(dǎo)到法蘭處平行對(duì)中；而下導(dǎo)測(cè)點(diǎn)2、3處擺度值最小，正對(duì)側(cè)測(cè)點(diǎn)6、7處擺度值最大，說(shuō)明法蘭以下部位存在角向不對(duì)中的情況，由此可得出法蘭處存在折線的結(jié)論。

3 大軸折線處理

3.1 大軸折線處理措施

大軸法蘭處存在折線，一般有兩種處理措施，第一種是法蘭刮削，另一種是法蘭加墊[5-6]。法蘭刮削一般需先用大型器械將大軸固定，然后在精密機(jī)床上進(jìn)行刮削，而電站現(xiàn)場(chǎng)一般不具備此條件，如返廠刮削耗時(shí)耗力，所以檢修現(xiàn)場(chǎng)一般采用法蘭處加銅墊的方法。

3.1.1 最大加墊點(diǎn)位的確定

根據(jù)盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)，水導(dǎo)及法蘭的最大擺動(dòng)幅度（正幅值）點(diǎn)位均在6號(hào)點(diǎn)偏7號(hào)點(diǎn)22.5°處，以6號(hào)盤(pán)車(chē)點(diǎn)偏7號(hào)點(diǎn)22.5°處為中心兩側(cè)均呈現(xiàn)平緩過(guò)渡趨勢(shì)。因此，最大加墊點(diǎn)位為6號(hào)點(diǎn)偏7號(hào)點(diǎn)22.5°處。

3.1.2 最大加墊量的確定

圖2 軸線傾斜與法蘭加墊調(diào)整關(guān)系圖δ—最大加墊厚度，mm；a—水導(dǎo)處相對(duì)于法蘭處最大凈擺度值，mm；d—法蘭直徑，m；L—水導(dǎo)到法蘭中心距離，mFigure 2 The relationship between axis tilt and flange gasket adjustment

如圖2所示，因?yàn)椤鰽BC∽△def[7-8]，所以δ/d=（a/2）/L，得出δ=ad/（2L）。

a——水導(dǎo)相對(duì)法蘭的最大凈擺度0.37mm（0.43mm-0.06mm）；

d——法蘭直徑1.57m；

L——水導(dǎo)到法蘭中心距離為3.6m（12.4m-8.8m）；

法蘭間最大加墊量：δ=ad/（2L）=0.37×1.57/（2×3.6）=0.08068mm；

因此，確定最大加墊量為0.08mm。

3.1.3 加墊分區(qū)的確定

整體加墊區(qū)域應(yīng)以6-7點(diǎn)中間與2-3點(diǎn)中間點(diǎn)連線為縱向中心線，根據(jù)最大加墊量0.08mm確定分8個(gè)區(qū)域進(jìn)行過(guò)渡處理，各區(qū)分割線需垂直于縱向中心線，每區(qū)寬度為157cm/8=19.6cm。加墊分區(qū)及相應(yīng)加墊量如圖3所示。

圖3 加墊分區(qū)示意圖Figure 3 Padded partition diagram

3.2 軸線處理后盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)分析

按照上述分區(qū)域加銅墊的方法，進(jìn)行大軸折線處理。大軸折線處理之后機(jī)組盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)如表3所示。

下導(dǎo)處最大相對(duì)擺度：0.12mm/6.34m≈0.019mm/m<0.02mm/m，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

法蘭處最大相對(duì)擺度：0.11mm/8.8m≈0.013mm/m<0.02mm/m，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

水導(dǎo)處最大相對(duì)擺度：0.18mm/12.4≈0.015mm/m＜0.03mm/m，且水導(dǎo)處最大凈擺度值0.18mm＜0.25mm，滿足國(guó)家標(biāo)注要求。

綜上所述，機(jī)組大軸折線處理后盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 大軸折線處理過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（1）法蘭緊固螺栓松動(dòng)前，將人工盤(pán)車(chē)時(shí)上導(dǎo)處盤(pán)車(chē)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)至法蘭處，并做好法蘭處測(cè)點(diǎn)標(biāo)記，以便于精確添加墊片區(qū)域。

（2）法蘭緊固螺栓松動(dòng)后，2、6號(hào)盤(pán)車(chē)測(cè)點(diǎn)附近對(duì)稱兩根螺栓和不加墊區(qū)域內(nèi)的螺栓不拆除，方便添加墊片。

（3）為防止所加墊片發(fā)生折疊，螺栓松動(dòng)時(shí)控制上下法蘭面間隙在1mm以內(nèi)，添加墊片時(shí)墊片不同分區(qū)間距控制在5mm，使用的墊片邊緣不得有卷曲、彎折現(xiàn)象。

（4）上下法蘭緊固螺栓設(shè)計(jì)緊固拉伸長(zhǎng)度值為0.54±0.05mm，加墊完成后螺栓拉伸值取上限值即0.58～0.59mm。

（5）由于大軸為中空結(jié)構(gòu)，添加墊片和緊固螺栓后，應(yīng)采取措施將大軸中空部位的墊片取出，防止墊片在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中散落在磁極穿軸引線部位造成磁極引線短路或者接地故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于大型抽水蓄能電站來(lái)說(shuō)，機(jī)組軸線測(cè)量調(diào)整是一項(xiàng)精細(xì)而又費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。本文對(duì)寶泉抽水蓄能電站機(jī)組大修后軸線數(shù)據(jù)測(cè)量、分析、處理方法進(jìn)行介紹，特別是對(duì)于大軸折線的處理從理論和實(shí)操方面進(jìn)行了詳細(xì)的論述，本次大軸折線處理方法明顯縮減了檢修工期，提升了機(jī)組檢修質(zhì)量，對(duì)其他中大型抽水蓄能機(jī)組大軸折線處理具有一定的參考價(jià)值。