孫成玲，申岳進(jìn)，徐海水，劉 洋，司紅建，錢(qián)忠裕

（1.江蘇沙河抽水蓄能發(fā)電有限公司，江蘇 溧陽(yáng) 213333；2.大唐陳村水力發(fā)電廠，安徽 涇縣 242500）

0 簡(jiǎn)介

沙河抽水蓄能電站安裝兩臺(tái)立軸單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)及三相立軸懸式風(fēng)冷同步可逆式發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，單機(jī)容量50 MW，由GE 公司（原法國(guó)ALSTOM）設(shè)計(jì)制造，于2002 年6、7 月份相繼投入商業(yè)運(yùn)行。自投產(chǎn)以來(lái)兩臺(tái)機(jī)組一直存在單上導(dǎo)限位無(wú)法盤(pán)車(chē)的問(wèn)題。即每次盤(pán)車(chē)只能通過(guò)同時(shí)單上導(dǎo)、下導(dǎo)限位或者上導(dǎo)、水導(dǎo)限位的方式進(jìn)行盤(pán)車(chē)，只能檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部件的軸向跳動(dòng)，無(wú)法驗(yàn)證機(jī)組軸線(xiàn)的曲直情況，即下導(dǎo)、水導(dǎo)處的徑向擺度值是否符合GE 標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1 原因分析

2 號(hào)機(jī)組A 修期間對(duì)卡環(huán)、推力頭、鏡板、推力瓦、彈性油箱、連軸法蘭等關(guān)鍵部件（見(jiàn)圖1）進(jìn)行逐一排查。

圖1 關(guān)鍵部件示意圖

1.1 轉(zhuǎn)動(dòng)部件直線(xiàn)度不滿(mǎn)足要求

采用激光跟蹤儀對(duì)卡環(huán)形位尺寸進(jìn)行測(cè)量檢查。檢查結(jié)果：卡環(huán)上平面對(duì)稱(chēng)方位的高度差0.06 mm（見(jiàn)圖2），不滿(mǎn)足GB8564 標(biāo)準(zhǔn)不大于0.02 mm 的要求；卡環(huán)下端面平面度（見(jiàn)圖2）、推力頭圓柱度及其與卡環(huán)垂直度（見(jiàn)圖3）、鏡板平面度（見(jiàn)圖4）滿(mǎn)足要求。

圖2 卡環(huán)上、下端面平面度

圖3 推力頭圓柱度及其與卡環(huán)垂直度

圖4 鏡板平面度

卡環(huán)上平面對(duì)稱(chēng)方位高差0.06 mm，致使軸線(xiàn)產(chǎn)生傾斜，反映到水導(dǎo)處軸線(xiàn)偏差達(dá)1.178 mm [（0.06×8 228）/419]，反映到上迷宮處軸線(xiàn)偏差達(dá)1.312 mm[（0.06×9 167.64）/419]，反映到下迷宮處軸線(xiàn)偏差達(dá)1.499 mm[（0.06×10 464.64）/419]。由于卡環(huán)上端面平面度不滿(mǎn)足要求，致使機(jī)組盤(pán)車(chē)時(shí)若僅放置上導(dǎo)瓦限位，則出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部件傾斜，下迷宮動(dòng)靜環(huán)接觸的現(xiàn)象，即無(wú)法盤(pán)車(chē)。

1.2 推力瓦水平不滿(mǎn)足要求

沙河抽水蓄能電站8 塊推力瓦安裝在彈性油箱上，彈性油箱主要由8 個(gè)支柱、8 片法蘭、8 個(gè)彈性金屬膜片、底座、密封件及連接螺栓等（見(jiàn)圖5）組裝成一個(gè)密閉的彈性裝置，其中彈性油箱內(nèi)部工作油壓為15 MPa。

圖5 彈性油箱

采用內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、深度尺等對(duì)推力瓦支柱高度、彈性油箱法蘭高度、彈性油箱底座高度、推力瓦厚度等分別進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果如下：

8 塊推力瓦支柱本體高度：1 號(hào)72.12 mm，2 號(hào)72.02 mm，3 號(hào)72.06 mm，4 號(hào)72.04 mm，5 號(hào)71.96 mm，6 號(hào)71.91 mm，7 號(hào)72.02 mm，8 號(hào)72.08 mm，測(cè)量結(jié)果1 號(hào)、3 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)不滿(mǎn)足要求，最大高差為0.21 mm，不滿(mǎn)足GE 標(biāo)準(zhǔn)。

彈性油箱法蘭內(nèi)徑1 號(hào)206.1 mm，2 號(hào)206.1 mm，3 號(hào)206.2 mm，4 號(hào)206.2 mm，5 號(hào)206.1 mm，6 號(hào)206.2 mm，7 號(hào)206 mm，8 號(hào)206.1 mm，推力瓦支柱外徑202~202.02 mm，即彈性油箱法蘭與推力瓦支柱配合間隙不滿(mǎn)足GE 標(biāo)準(zhǔn)。

8 塊推力瓦支柱置于彈性油箱內(nèi)的高度（測(cè)量點(diǎn)見(jiàn)圖6，單位mm）1 號(hào)（A：5.4；B：5.2；C：4.9；D：5.2），2 號(hào)（A：4.8；B：4.9；C：5.3；D：5.2），3 號(hào)（A：4.9；B：5.4；C：5.5；D：5.0），4 號(hào)（A：5.4；B：5.7；C：5.3；D：5.0），5 號(hào)（A：5.2；B：5.6；C：5.4；D：5.1），6 號(hào)（A：5.0；B：5.5；C：5.5；D：5.0），7 號(hào)（A：5.0；B：5.2；C：5.6；D：5.4），8 號(hào)（A：5.3； B：5.1；C：4.9；D：5.0）。8 個(gè)支柱最大高差達(dá)0.9 mm，同一支柱四個(gè)測(cè)量點(diǎn)最大高差達(dá)0.7 mm，不滿(mǎn)足GE 標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 支柱高度測(cè)量點(diǎn)

8 個(gè)彈性油箱法蘭高度（以彈性油箱底座為基準(zhǔn)高75 mm）和8 塊推力瓦厚度（139.82~139.84 mm）均滿(mǎn)足要求。

2 加墊調(diào)整

2.1 通用工藝

抽水蓄能機(jī)組軸線(xiàn)的測(cè)量和調(diào)整，包括發(fā)電電動(dòng)機(jī)主軸軸線(xiàn)的測(cè)量和調(diào)整、發(fā)電電動(dòng)機(jī)與水泵水輪機(jī)主軸連接后總軸線(xiàn)的測(cè)量調(diào)整，可分段逐項(xiàng)進(jìn)行，也可以一并綜合進(jìn)行。其中發(fā)電電動(dòng)機(jī)主軸軸線(xiàn)的測(cè)量，是為了檢查主軸與鏡板的不垂直度，測(cè)出其數(shù)值和方位，通過(guò)采取加墊或者修刮卡環(huán)等措施，使機(jī)組各部位擺度符合標(biāo)準(zhǔn)要求[2]。

軸線(xiàn)測(cè)量前要做好以下準(zhǔn)備工作：

（1）調(diào)整推力瓦受力，使鏡板處于水平狀態(tài)。

（2）在上導(dǎo)軸徑（推力頭外圓）、下導(dǎo)及水導(dǎo)軸徑處，沿圓周劃8 等分線(xiàn)，上下兩部分的等分線(xiàn)在同一方位上，按逆時(shí)針?lè)较蝽槾螌?duì)應(yīng)編號(hào)。具體做法：先在推力頭上作8 等分線(xiàn)，在+Y 處裝表，然后再在下導(dǎo)、水導(dǎo)+Y 處也裝表，采取點(diǎn)停方式，按上導(dǎo)編號(hào)編出下導(dǎo)、水導(dǎo)盤(pán)車(chē)號(hào)。

（3）安裝推力頭處的導(dǎo)軸瓦（懸式為上導(dǎo)瓦，傘式為下導(dǎo)瓦）用以控制主軸徑向位移，瓦面涂薄而均勻的透平油或豬油。瓦背抗重螺栓用扳手輕輕扳緊，以盤(pán)車(chē)過(guò)程中主軸位移在0.03~0.05 mm 為宜。

（4）檢查各轉(zhuǎn)動(dòng)與固定部件縫隙處無(wú)異物卡阻及刮碰。

2.2 調(diào)整過(guò)程

沙河抽水蓄能電站主機(jī)屬于立軸懸式可逆式機(jī)組，整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件重量通過(guò)卡環(huán)、推力頭、鏡板、推力瓦、彈性油箱等落在上機(jī)架上。鑒于卡環(huán)上平面度、彈性油箱支柱高差、彈性油箱支柱與彈性油箱法蘭配合間隙存在超標(biāo)問(wèn)題，安全起見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)采取了在推力頭與鏡板間加墊方式進(jìn)行軸線(xiàn)調(diào)整[3]。

工藝過(guò)程：上導(dǎo)裝對(duì)稱(chēng)5 塊瓦（單邊間隙0.02~0.03 mm），下導(dǎo)裝對(duì)稱(chēng)3 塊瓦輔助，下導(dǎo)瓦的間隙值為單邊0.5 mm，目的是保障上下迷宮動(dòng)靜環(huán)不接觸。盤(pán)車(chē)前上導(dǎo)+Y 和+X 方向分別設(shè)垂直方向2 塊百分表，上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)互成90°方向垂直對(duì)應(yīng)方位各設(shè)百分表2 塊。采取到點(diǎn)停的方式盤(pán)車(chē)，記錄盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)，同時(shí)用框式水平儀分別記錄推力頭上端面對(duì)應(yīng)8 點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)水平。對(duì)旋轉(zhuǎn)水平進(jìn)行分析計(jì)算，若鏡板旋轉(zhuǎn)水平滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，則按照（1）工序進(jìn)行后續(xù)工作；若旋轉(zhuǎn)水平不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，則先按照（2）工序進(jìn)行后續(xù)工作，之后再按照（1）工序進(jìn)行后續(xù)工作。

（1）分析下導(dǎo)、水導(dǎo)擺度數(shù)據(jù)，根據(jù)水導(dǎo)處的擺度數(shù)據(jù)計(jì)算出推力頭與鏡板間加墊的方位和厚度。

（2）根據(jù)旋轉(zhuǎn)水平數(shù)據(jù)，計(jì)算上機(jī)架8 個(gè)支腿的加墊厚度，再次盤(pán)車(chē)，待旋轉(zhuǎn)水平滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求后，再通過(guò)（1）工序?qū)C(jī)組軸線(xiàn)調(diào)整。

效果驗(yàn)證：上導(dǎo)放對(duì)稱(chēng)5 塊瓦（單邊間隙0.02~0.03 mm），下導(dǎo)放對(duì)稱(chēng)3 塊瓦（單邊間隙0.02~0.03 mm），推力頭±Y 和±X 方向分別設(shè)垂直方向2 塊、水平方向2 塊百分表，上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)互成90°方向垂直對(duì)應(yīng)方位各設(shè)百分表2 塊。采取到點(diǎn)停的方式盤(pán)車(chē)，記錄盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)，同時(shí)用框式水平儀分別記錄推力頭上端面對(duì)應(yīng)的8 點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)水平。分別對(duì)軸向跳動(dòng)、旋轉(zhuǎn)水平、徑向擺度進(jìn)行分析計(jì)算，均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。盤(pán)車(chē)工作結(jié)束。

導(dǎo)瓦安裝：機(jī)組彈性盤(pán)車(chē)后，導(dǎo)軸瓦回裝過(guò)程中，上導(dǎo)瓦單邊間隙0.23 mm（標(biāo)準(zhǔn)0.25±0.02 mm），下導(dǎo)瓦總間隙0.46 mm（標(biāo)準(zhǔn)0.5±0.04 mm），單邊間隙結(jié)合盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)確定，水導(dǎo)瓦總間隙0.46 mm（標(biāo)準(zhǔn)0.5±0.04 mm），單邊間隙結(jié)合盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)確定。

第一次盤(pán)車(chē)。盤(pán)車(chē)狀態(tài)：上導(dǎo)限位（5 塊上導(dǎo)瓦單邊0.03~0.05 mm），下導(dǎo)輔助（3 塊下導(dǎo)瓦單邊0.5 mm），水輪機(jī)部分處于自由狀態(tài)。盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)，水導(dǎo)最大全擺度1.21 mm 嚴(yán)重超標(biāo)（GE 標(biāo)準(zhǔn)不大于0.39 mm，GB 8564 標(biāo)準(zhǔn)不大于0.32 mm），鑒于之前未進(jìn)行過(guò)軸線(xiàn)調(diào)整工作，經(jīng)保守計(jì)算，在推力頭和鏡板之間6、7、8 方位（7 偏6）加0.05 mm 不銹鋼墊片。

第二次盤(pán)車(chē)。盤(pán)車(chē)狀態(tài)：上導(dǎo)限位，下導(dǎo)完全松開(kāi)，水輪機(jī)部分處于自由狀態(tài)。盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)反應(yīng)機(jī)組軸線(xiàn)趨好，即水導(dǎo)最大全擺度降為1.07 mm，經(jīng)計(jì)算進(jìn)行第二次加墊，在6、7、8 方位（7 偏8）加0.05 mm不銹鋼墊片。

第三次盤(pán)車(chē)。盤(pán)車(chē)狀態(tài)同第二次。盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)改善明顯，即水導(dǎo)最大全擺度降為0.45 mm。通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)合前面兩次加墊情況，進(jìn)行第三次加墊，在5、6、7 方位（6 偏5）加0.03 mm 不銹鋼墊片。

第四次盤(pán)車(chē)。此次盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)水導(dǎo)最大全擺度降為0.15 mm，完全滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，軸線(xiàn)調(diào)整后加墊情況為方位5 加墊0.03 mm，方位6 加墊0.08 mm，方位7 加墊0.1 mm，方位8 加墊0.05 mm。3 塊不銹鋼墊片分別穿過(guò)6、7方位的固定螺栓及8 方位的定位銷(xiāo)，并位于鏡板上端面12 mm 深止口內(nèi)，機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行中無(wú)甩出風(fēng)險(xiǎn)。

3 取得成效

沙河抽水蓄能電站2 號(hào)機(jī)組通過(guò)4 次盤(pán)車(chē)、3次加墊的方式對(duì)機(jī)組軸線(xiàn)進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后靜態(tài)盤(pán)車(chē)時(shí)下導(dǎo)、水導(dǎo)處凈擺度由起初的0.52 mm、1.21 mm 降為0.08 mm、0.14 mm，同時(shí)滿(mǎn)足GE 標(biāo)準(zhǔn)和GB 8564 標(biāo)準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)機(jī)組穩(wěn)定性試驗(yàn)及動(dòng)態(tài)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明2 號(hào)機(jī)組振動(dòng)、擺度、瓦溫等均得到明顯改善。

上導(dǎo)擺度分別比首輪A 修后、本次A 修前降低29%、33%；下導(dǎo)擺度分別降低18%、20%；水導(dǎo)擺度特別是在抽水工況下大幅降低，平均值分別降低30%、32%；頂蓋振動(dòng)分別降低44%、44%；尾水管振動(dòng)分別降低22%、23%。由此可見(jiàn)，軸線(xiàn)調(diào)整后機(jī)組振動(dòng)、擺度等主要運(yùn)行參數(shù)得到了大幅改善，達(dá)到ISO 7919-5 標(biāo)準(zhǔn)的A 區(qū)水平（即最優(yōu)水平，機(jī)組可不加限制地運(yùn)行），對(duì)機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

表1 軸線(xiàn)調(diào)整后機(jī)組振擺參數(shù)對(duì)比

機(jī)組整體運(yùn)行溫度較修前明顯降低（約8~9℃）。另外，各軸瓦溫度也較去年同期有不同程度下降，分別降低約3~4℃。機(jī)組運(yùn)行溫度的降低，有利于各部件運(yùn)行壽命的延長(zhǎng)。

表2 機(jī)組溫度參數(shù)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

沙河抽水蓄能電站于2023 年2 號(hào)機(jī)組A 修期間通過(guò)綜合論證，采取了在推力頭與鏡板間加墊的方式對(duì)機(jī)組軸線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性得到大幅改善，綜合運(yùn)行水平縱向比較優(yōu)于投產(chǎn)初期及上一輪A 修后水平，橫向比較整體優(yōu)于1 號(hào)機(jī)組，達(dá)歷史最優(yōu)。同時(shí)結(jié)束了困擾電站多年的僅設(shè)單上導(dǎo)限位無(wú)法盤(pán)車(chē)的歷史。該工藝的成功實(shí)施可為同類(lèi)機(jī)組解決類(lèi)似問(wèn)題提供參考。