盧寶軍 廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司

本電站機(jī)組推力軸承采用能自動(dòng)平衡瓦間負(fù)荷的彈性油箱支撐結(jié)構(gòu)，其各結(jié)構(gòu)部件均在廠內(nèi)進(jìn)行加工，但由于磨削等精加工水平還不是很高，導(dǎo)致各結(jié)構(gòu)組裝后仍存在一定的相對(duì)誤差，再加上安裝公司進(jìn)行推力軸承安裝工人控制精度的差異，可能會(huì)使機(jī)組軸線達(dá)不到在廠內(nèi)預(yù)裝時(shí)的效果，導(dǎo)致發(fā)生一定程度上的傾斜或者更加復(fù)雜的情況，如發(fā)生曲折。因此機(jī)組轉(zhuǎn)子中心體、主軸、水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪等轉(zhuǎn)動(dòng)部分吊入后，加之推力軸承彈性油箱支撐結(jié)構(gòu)的自動(dòng)平衡負(fù)荷特性對(duì)鏡板水平進(jìn)行調(diào)節(jié)，但鏡板水平必須嚴(yán)格控制在0.02mm/m以內(nèi)，在調(diào)整推力軸承各瓦與大軸法蘭間隙處于基本一致的情況下，進(jìn)行盤車，目的使機(jī)組的軸線、機(jī)組中心線和旋轉(zhuǎn)中心線重合或者在滿足規(guī)范要求的偏差范圍內(nèi)。通過對(duì)盤車測得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，檢查機(jī)組的軸線、中心線的重合情況，判斷是否符合規(guī)范及廠家要求，并進(jìn)行針對(duì)性地調(diào)整。通過機(jī)組盤車，也對(duì)推力軸承各部件的加工精度和安裝精度進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)而保證機(jī)組安全正常運(yùn)行。

圖1 推力軸承結(jié)構(gòu)示意圖

1.概況

海南瓊中抽水蓄能電站裝設(shè)由阿爾斯通設(shè)計(jì)制造的三臺(tái)單機(jī)容量20MW的立軸混流半傘式結(jié)構(gòu)水泵水輪發(fā)電機(jī)組，金屬蝸殼，立式彎肘型尾水管。單臺(tái)機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為375r/min，水輪機(jī)工況下額定輸出功率為204.1MW，水泵工況最大輸入功率≦220MW（頻率50.5HZ下），水輪機(jī)工況額定凈水頭308.00m，轉(zhuǎn)輪直徑：2180mm，安裝高程：184.5m（吸出高度Hs=－54.5m）。

發(fā)電機(jī)軸采用常規(guī)的三段軸結(jié)構(gòu)；包含上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、水導(dǎo)軸承及推力軸承。推力軸承采用薄板彈性油箱支撐方式，彈性油箱采用帶分瓣基礎(chǔ)板的整體環(huán)型結(jié)構(gòu)。下端軸、推力頭和鏡板采用一體結(jié)構(gòu)布置。

2.盤車前的準(zhǔn)備工作

機(jī)組主要部件包括發(fā)電機(jī)定子、下機(jī)架部件已安裝就位，轉(zhuǎn)子部件、水輪機(jī)部件已吊入，軸系各部件已經(jīng)預(yù)緊、連接；調(diào)整固定好定子及下機(jī)架，且定子及下機(jī)架基礎(chǔ)二期混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，螺栓力矩及伸長值驗(yàn)收合格；高壓油系統(tǒng)已經(jīng)完成噴油試驗(yàn)，并具備隨時(shí)投運(yùn)條件。

機(jī)組盤車前，以轉(zhuǎn)輪上、下迷宮環(huán)的間隙為基準(zhǔn)，檢查發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心體空氣間隙和水輪機(jī)止漏環(huán)空氣間隙無異物，導(dǎo)軸承油槽蓋板與主軸之間有足夠的間隙，防止與主軸發(fā)生摩擦。

在機(jī)組盤車前，對(duì)推力軸承的各部件進(jìn)行認(rèn)真清掃、檢查，各接觸面用刀尺檢查平面度，應(yīng)無毛刺、高點(diǎn)；復(fù)核各部件的相關(guān)尺寸，確保鏡板水平和各推力瓦壓縮量滿足要求。在主軸測量部位圓周上進(jìn)行8等分，即設(shè)置8個(gè)盤車點(diǎn)，上下各測量部位的同一軸號(hào)應(yīng)保證在同一垂直面內(nèi)，測點(diǎn)序號(hào)為機(jī)組未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的序號(hào)，并在上導(dǎo)軸承、主軸法蘭（水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)）、下導(dǎo)軸承、集電環(huán)及水導(dǎo)軸頸6處的+Y與+X方位分別架設(shè)一塊量程為10mm的百分表。

為防止機(jī)組軸線發(fā)生較大幅度的徑向移動(dòng)，所以在盤車前將上、下導(dǎo)軸承沿X、Y方向的四塊瓦與大軸抱緊，但太緊會(huì)使大軸不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)且易傷害到瓦面，因此瓦與軸之間的間隙控制在0.02～0.05mm。另外盤車時(shí)還應(yīng)在上導(dǎo)、下導(dǎo)、法蘭3處設(shè)垂直測點(diǎn)，通過垂直數(shù)值分析反映鏡板的水平度，分析、調(diào)整其軸向跳動(dòng)情況。

3.機(jī)組盤車

3.1 盤車方式

本電站推力軸承的支撐為能自動(dòng)平衡瓦間負(fù)荷的彈性油箱，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了機(jī)組盤車時(shí)只能進(jìn)行彈性盤車，即盤車過程中抱緊上導(dǎo)瓦與下導(dǎo)瓦。機(jī)組安裝采用人工盤車方式，盤車時(shí)必須投入推力軸承的高壓頂起裝置。

3.2 機(jī)組軸線的相關(guān)參數(shù)

水輪機(jī)軸長5210 m m，直徑Φ 為985 m m，發(fā)電機(jī)上端軸長2100 m m，發(fā)電機(jī)整個(gè)軸系長度為10015 m m，導(dǎo)瓦支撐方式采用楔子板結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)瓦設(shè)計(jì)抱瓦間隙0.282 m m，下導(dǎo)瓦設(shè)計(jì)抱瓦間隙0.444 m m（后廠家調(diào)整為0.35m m），水導(dǎo)瓦設(shè)計(jì)抱瓦間隙0.25mm（后廠家調(diào)整為0.22mm）。推力軸承結(jié)構(gòu)圖見圖1。

3.3 盤車過程

機(jī)組盤車時(shí)，調(diào)整機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸位至中心位置；下導(dǎo)瓦和水導(dǎo)瓦周向各抱四塊瓦，抱瓦間隙為0.02mm。然后人工進(jìn)行盤車，提前在上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸承的+X、+Y架設(shè)兩塊百分表并調(diào)至0位，另外在上導(dǎo)、下導(dǎo)、法蘭的3處垂直測點(diǎn)架設(shè)百分表，以反映鏡板軸向跳動(dòng)值。首先啟動(dòng)高壓頂起裝置緩慢空轉(zhuǎn)一圈，使軸停在初始位置后，調(diào)整各百分表至零位。

開始盤車前，試投入高壓油頂起裝置一段時(shí)間，檢查頂起裝置，正常后投入運(yùn)行，人工進(jìn)行盤車，依次將轉(zhuǎn)子停在0°、45°、90°、135°、180°、235°、270°、315°、360°的位置，轉(zhuǎn)子慢慢停下后，關(guān)閉高壓油頂起裝置，讀取各百分表讀數(shù)，并測量止漏環(huán)間隙。機(jī)組軸線調(diào)整及盤車檢查順序見圖2。

圖2 機(jī)組軸線調(diào)整及盤車檢查順序

3.4 盤車數(shù)據(jù)分析

3.4.1 測點(diǎn)分布：如圖3

圖3 機(jī)組盤車測點(diǎn)布置

3.4.2 數(shù)據(jù)處理

進(jìn)行彈性盤車后各測點(diǎn)百分表讀數(shù)見表1。

通過對(duì)表1中數(shù)據(jù)的分析，可以得出各個(gè)導(dǎo)軸承及法蘭的凈擺度值及相對(duì)擺度值，分別見表2、表3。

表1 機(jī)組彈性盤車時(shí)擺度記錄值 單位：0.01mm

表2 各個(gè)導(dǎo)軸承及法蘭的凈擺度計(jì)算值 單位：0.01mm

表3 各個(gè)導(dǎo)軸承及法蘭的相對(duì)擺度計(jì)算值及鏡板跳動(dòng)值

上述計(jì)算結(jié)果表明，上導(dǎo)軸承到鏡板的距離為4.97m，相對(duì)擺度計(jì)算值為為0.006mm/m≤0.03mm/m；下導(dǎo)軸承到鏡板距離0.125m，相對(duì)擺度計(jì)算值為0.02 m m/m≤0.03mm/m；主軸法蘭到鏡板距離為4.1 m，相對(duì)擺度計(jì)算值為0.021mm/m≤0.03mm/m；水導(dǎo)軸承到鏡板距離8.07m，相對(duì)擺度計(jì)算值為0.009mm/m≤0.03mm/m，且全擺度不大于0.14mm；鏡板的最大跳動(dòng)量為0.04mm≤0.05mm，均滿足設(shè)計(jì)要求。

另外，在實(shí)際盤車過程中，由于各組盤車負(fù)責(zé)人讀取百分表數(shù)據(jù)、百分表誤差等方面原因，可能會(huì)導(dǎo)致盤車數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定的誤差，但計(jì)算出的全擺度、凈擺度最大值的方向應(yīng)該是相同的。如果兩邊的數(shù)據(jù)互相矛盾，分析數(shù)據(jù)得出的擺度方向是相反的，那就無法分析出機(jī)組軸線實(shí)際曲折情況。造成這種情況的常見原因可能有以下兩點(diǎn):

（1）推力軸承鏡板水平度不滿足或者未清理到設(shè)計(jì)要求，或廠內(nèi)試驗(yàn)后彈性油箱自動(dòng)平衡機(jī)制未恢復(fù)，即廠內(nèi)彈性油箱壓力試驗(yàn)時(shí)，造成彈性油箱受力過大不能正常調(diào)整受力。

（2）下機(jī)架基礎(chǔ)螺栓擰緊力矩不夠，致使轉(zhuǎn)子重量轉(zhuǎn)移致下機(jī)架基礎(chǔ)時(shí)使下機(jī)架產(chǎn)生傾斜。

4.結(jié)語

根據(jù)機(jī)組盤車數(shù)據(jù)得出的擺度值計(jì)算機(jī)組軸線的偏心量，從而根據(jù)計(jì)算出的差值對(duì)各導(dǎo)軸瓦與大軸的間隙進(jìn)行調(diào)整，也從另外一方面保證了機(jī)組運(yùn)行過程中各導(dǎo)軸承軸瓦溫度均勻上升。本電站的大軸采用的是整體化設(shè)計(jì)，彈性油箱的自動(dòng)平衡作用更有利于進(jìn)行盤車，也更能真實(shí)有效地檢驗(yàn)機(jī)組安裝質(zhì)量，更方便檢查、調(diào)整機(jī)組軸線，可為目前大型立軸半傘式水泵水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)組的大軸、推力軸承設(shè)計(jì)及盤車提供有益的借鑒和指導(dǎo)。