劉孝皎 余以明 肖 剛

（東方電機(jī)有限公司，德陽 618000）

杰瑞電站為世界燈泡貫流式機(jī)組單機(jī)容量最大的水電站，單機(jī)容量75 MW，電站總?cè)萘? 750 MW[1]。杰瑞電站共50臺機(jī)組，東方電機(jī)有限公司負(fù)責(zé)左岸的22臺機(jī)組的制造安裝。左岸機(jī)組分兩期完成，一期工程共12臺機(jī)組，二期工程共10臺機(jī)組。新機(jī)組投運后判斷其性能是否優(yōu)良時，瓦溫是一項重要指標(biāo)。巴西杰瑞電站機(jī)組瓦溫均勻，運行穩(wěn)定，能使東方電機(jī)有限公司的機(jī)組滿足合同要求，并提升國外市場的品牌效應(yīng)。

1 基本參數(shù)

杰瑞發(fā)電機(jī)推力軸承相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示，結(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。

圖1 杰瑞發(fā)電機(jī)推力軸承結(jié)構(gòu)示意圖

表1 杰瑞發(fā)電機(jī)推力軸承相關(guān)數(shù)據(jù)

2 推力軸承受力調(diào)整的目標(biāo)設(shè)定和原因分析

2.1 目標(biāo)設(shè)定

推力軸承受力調(diào)整應(yīng)量化燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)推力軸承受力，使結(jié)果可追溯，以便降低機(jī)組對現(xiàn)場安裝的要求和安裝難度。即使在國外對于零安裝經(jīng)驗的安裝工人，機(jī)組的安裝質(zhì)量依然能夠得到保證。同時，為保證機(jī)組推力軸承穩(wěn)定運行，各推力瓦的瓦溫溫差不大于5 K。

2.2 原因分析

對推力軸承受力調(diào)整的主要原因有：發(fā)電機(jī)推力軸承為剛性支撐結(jié)構(gòu)，在推力軸承受力狀態(tài)下，無法直接測量各推力瓦的受力；如果推力瓦受力不均勻，機(jī)組運行時各推力瓦溫差較大，嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致推力軸承燒損；公司燈泡貫流式機(jī)組推力軸承的冷卻一般都為噴淋式結(jié)構(gòu)，無法保證各推力瓦潤滑油流量的均勻性，且各推力瓦的冷卻效果存在一定的差異；國內(nèi)燈泡貫流式機(jī)組的推力軸承受力調(diào)整依靠操作者的經(jīng)驗。

3 推力軸承受力調(diào)整的方案確定

在其他電站，貫流式機(jī)組推力軸承的打受力以前只能靠人工用沖擊扳手實現(xiàn)[3]。該方法的實施大多時候完全依靠安裝人員以往的打受力經(jīng)驗，導(dǎo)致推力軸承受力的調(diào)整無法量化且結(jié)果不可追溯。

杰瑞電站推力軸承受力調(diào)整的方案確定為通過用特制的力矩扳手對單個推力瓦支柱螺栓施加統(tǒng)一力矩的方法對推力軸承進(jìn)行受力調(diào)整。

4 推力軸承受力調(diào)整方案的準(zhǔn)備

4.1 理論計算

支柱螺栓的最大力矩對應(yīng)的是大軸同軸瓦的最大靜摩擦力。

大軸同軸瓦的最大靜摩擦力為[4]：

式中：μ為大軸同軸瓦的靜摩擦力，一般為0.15～0.20，此處取μ=0.15；N為軸承載荷，即為轉(zhuǎn)動部分質(zhì)量。因此，帶入數(shù)據(jù)可得F=612 666.6 N。

該摩擦力轉(zhuǎn)換到推力軸承的16件支柱螺栓上的受力F′為38 291.66 N。

在不考慮支柱螺栓同推力瓦的摩擦力而只考慮支柱螺栓的螺紋摩擦力的情況下，支柱螺栓的最大力矩為[5]：

式中：d2為螺紋中徑，取0.066 m；λ為螺紋升角，取2.5°；ρv為螺紋當(dāng)量摩擦角，取9.83°。代入數(shù)值，計算可得Tmax=276.2 N·m。

在考慮安全余量情況下，推力軸承支柱螺栓的統(tǒng)一力矩設(shè)定為T=100 N·m。

4.2 力矩扳手設(shè)計和制造

結(jié)合支柱螺栓的齒狀結(jié)構(gòu)和普通力矩扳手的結(jié)構(gòu)，力矩扳手的結(jié)構(gòu)設(shè)定如圖2所示。該力矩扳手需聯(lián)系外購廠家根據(jù)圖紙進(jìn)行單獨定制。

圖2 力矩扳手示意圖

4.3 推力軸承受力的安裝工藝準(zhǔn)備

推力軸承受力調(diào)整前，推力軸承應(yīng)完成安裝，并將機(jī)組轉(zhuǎn)動部分的軸向位置調(diào)整到位。調(diào)整時，在大軸鏡板端面上、下游側(cè)各架設(shè)一塊百分表，用于監(jiān)測大軸在受力調(diào)整過程中是否發(fā)生軸向位移。若發(fā)生位移，可考慮降低支柱螺栓的統(tǒng)一力矩值。在支柱螺栓統(tǒng)一打力矩前，反向旋轉(zhuǎn)所有支柱螺栓，防止支柱螺栓因大軸作用力或者螺紋里有雜質(zhì)而無法自由旋轉(zhuǎn)。對正推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打90 N·m力矩，觀察大軸是否發(fā)生位移。若沒有發(fā)生位移，再對正推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打100 N·m力矩，觀察大軸是否發(fā)生位移，然后對反推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打100 N·m力矩，觀察大軸是否發(fā)生位移。在推力軸承受力調(diào)整完畢后，根據(jù)支柱螺栓的螺距將支柱螺栓旋轉(zhuǎn)一定的角度或者周向長度，以調(diào)整反推間隙，間隙值取0.80 mm。在反推間隙調(diào)整完畢后，擰緊支柱螺栓的鎖定螺栓。

5 推力軸承受力調(diào)整方案的實施

按上述推力軸承受力調(diào)整方案的實施過程如下。

（1）用方案提供的力矩扳手對正推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打90 N·m力矩，力矩扳手能正常使用且軸承內(nèi)有足夠的操作空間。打力矩前后監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)大軸發(fā)生位移。

（2）用方案提供的力矩扳手對正推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打100 N·m力矩，力矩扳手能正常使用且軸承內(nèi)有足夠的操作空間。打力矩前后監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)大軸發(fā)生位移。

（3）用方案提供的力矩扳手對反推力軸承的支柱螺栓統(tǒng)一打100 N·m力矩，且打力矩前后監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)大軸發(fā)生位移。

（4）在正、反推力軸承的支柱螺栓打完力矩后，檢查發(fā)現(xiàn)部分推力軸承的推力瓦同托梁間存在間隙；在提起推力瓦的狀態(tài)下對推力軸承的支柱螺栓打完力矩后，檢查推力瓦同托梁的間隙已消除。

（5）統(tǒng)一調(diào)整反推力軸承同大軸間的間隙為0.80 mm。（6）將支柱螺栓兩側(cè)的鎖定螺栓同時擰緊。

6 結(jié)語

在方案的具體實施過程中，統(tǒng)一對正推力軸承的支柱螺栓打100 N·m力矩，大軸的受力小于大軸同徑向瓦的最大靜摩擦力，該力矩滿足方案中的前期理論計算。在方案的具體實施過程中，發(fā)現(xiàn)大部分推力軸承的支柱螺栓在打100 N·m力矩后，基本能保證推力瓦同托梁間無間隙，個別需要手動調(diào)整以消除間隙。在安裝的機(jī)組中，按該方案對推力軸承進(jìn)行受力調(diào)整。機(jī)組投入運行后，正推力軸承的瓦溫數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)了“機(jī)組推力軸承穩(wěn)定運行，各推力瓦的瓦溫溫差不大于5 K”的目標(biāo)。

表2 機(jī)組帶58.02 MW負(fù)荷長時間正常運行時，正推瓦瓦溫數(shù)據(jù)