立軸式水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整淺析

摘要：通過對(duì)立軸式水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的分析、計(jì)算和調(diào)整方式的探討，為水輪發(fā)電機(jī)組檢修工作總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，縮短檢修時(shí)間，提高檢修質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差調(diào)整方式、方法分析

Abstract: based on the vertical shaft type hydraulic power generating axis of the error analysis, calculation and adjust the way, this paper for hydro-generator units repair work experiences, shorten repair time, improve the quality of maintenance.

Keywords: hydro-generator units axis adjust error analysis the ways and methods

中圖分類號(hào)：[TV734.2+1]文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

一、概述

水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整通常叫做盤車，是水輪發(fā)電機(jī)組大修必不可少的重要環(huán)節(jié)，發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整質(zhì)量的好與否，直接影響發(fā)電機(jī)組大修的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的影響。

二、水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差

水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的實(shí)質(zhì)就是水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與水平面不垂直。也就是說水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與理想的發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心不重合。

水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的現(xiàn)象是水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，發(fā)電機(jī)的實(shí)際軸線在上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦處偏離了發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心。也就是說水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，發(fā)電機(jī)的實(shí)際軸線偏離了上機(jī)架、下機(jī)架以及座環(huán)的中心線。其形式和誤差曲線如下圖1、圖2、圖3、圖4所示，誤差曲線為正弦曲線，說明水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差是按正弦規(guī)律變化的。

圖1 單項(xiàng)軸線誤差 圖2 同向復(fù)合軸線誤差圖3反向復(fù)合軸線誤差

三、水輪發(fā)電機(jī)組軸線形式

1、單項(xiàng)軸線誤差

如圖1所示，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與理想的發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心不重合，存在單項(xiàng)軸線誤差。此種形式的軸線誤差，是以單一的誤差形式出現(xiàn)，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線沒有發(fā)生折曲現(xiàn)象。在下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦各法蘭處的誤差如圖5所示。

2、同向復(fù)合軸線誤差狀態(tài)

如圖2所示，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與理想的發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心不重合，存在同向復(fù)合軸線誤差。此種形式的軸線誤差，是以兩種誤差的形式出現(xiàn)，在水導(dǎo)測(cè)點(diǎn)處是兩種誤差形式的疊加，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線發(fā)生折曲現(xiàn)象。在下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦各法蘭處的誤差如圖6所示。

3、反向復(fù)合軸線誤差狀態(tài)

如圖3所示，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與理想的發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心不重合，存在反向復(fù)合軸線誤差。此種形式的軸線誤差，是以兩種誤差的形式出現(xiàn)，在水導(dǎo)測(cè)點(diǎn)處是兩種誤差形式的疊加，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線發(fā)生折曲現(xiàn)象。在下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦各法蘭處的誤差如圖7所示。

在正常情況下，由于裝配工藝和實(shí)際軸線調(diào)整誤差的影響，水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線與理想的發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心不可能完全重合，都存在一定的軸線誤差，不可能達(dá)到理想狀態(tài)，所以，理論上要求水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差不超過0.03mm/m即為合格。但是，如圖3、圖7所示的反向復(fù)合軸線誤差狀態(tài)雖然在上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦處各測(cè)點(diǎn)的誤差合格，然而，水輪發(fā)電機(jī)組軸線有反向折曲現(xiàn)象，會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，在進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整時(shí)，要絕對(duì)避免此種軸線狀態(tài)形式。

四、水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差對(duì)發(fā)電機(jī)組的影響

水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差會(huì)嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

1、由于發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線在上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦處偏離了發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心，當(dāng)誤差量過大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響上導(dǎo)軸瓦、下導(dǎo)軸瓦、水導(dǎo)軸瓦的正常裝配；同時(shí)對(duì)軸瓦間隙的調(diào)整造成影響。

2、由于發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線偏離了上機(jī)架、下機(jī)架、座環(huán)及轉(zhuǎn)輪室的中心線，當(dāng)誤差量過大時(shí)，會(huì)影響水導(dǎo)部分和主軸密封部分的正常裝配。

3、由于發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線偏離了上機(jī)架、下機(jī)架、座環(huán)及轉(zhuǎn)輪室的中心線，會(huì)造成水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室間隙不均勻，嚴(yán)重時(shí)轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室之間會(huì)發(fā)生剮蹭現(xiàn)象。嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

4、由于水輪發(fā)電機(jī)組的實(shí)際軸線偏離了發(fā)電機(jī)主軸回轉(zhuǎn)中心，當(dāng)發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，在離心力和慣性力的作用下，會(huì)形成自找中狀態(tài)，造成發(fā)電機(jī)組很大的震動(dòng)，嚴(yán)重影響水輪發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

五、水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差修正量的確定

水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的調(diào)整通常采用在推力頭與鏡板之間加銅或鋼墊、刮削推力頭與鏡板之間絕緣墊、中間聯(lián)軸法蘭面之間加銅或鋼墊和刮削中間聯(lián)軸法蘭接觸面四種方式。不論采用哪種方式，都必須首先確定加墊的厚度和刮削量，也就是說，必須先確定修正量。

水輪發(fā)電機(jī)組軸線、鏡板及中間法蘭位置如圖8所示，根據(jù)相似三角形原理：

H/S =D/L

H=（D /L）×S（⊿d /2）

H=（D/2×L）×⊿d

1、鏡板（中間連軸法蘭）直徑：用D表示。

2、上、下測(cè)點(diǎn)間的距離(D):為上導(dǎo)軸瓦處與下導(dǎo)軸瓦處、水導(dǎo)軸瓦處測(cè)點(diǎn)之間的距離（軸長(zhǎng)）。

3、修正量(H)：在推力頭與鏡板之間或中間連軸法蘭面之間需加墊的厚度和刮削量。

4、偏差量(S)：水輪發(fā)電機(jī)組軸線在下導(dǎo)、水導(dǎo)處的實(shí)際最大誤差量。

由于計(jì)算出的最大凈擺度是圓周誤差，所以實(shí)際軸線的偏差量為最大凈擺度的1/2。如圖8所示。

5、最大凈擺度(⊿d)：在同一測(cè)點(diǎn)處，水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，相對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間軸線最大全擺度差。如圖6所示3點(diǎn)和7點(diǎn)。

6、最大全擺度(d)：在不同測(cè)點(diǎn)處，水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，同一點(diǎn)之間軸線最大擺度差。如圖6所示3點(diǎn)。

7、根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)測(cè)定的擺度值計(jì)算最大凈擺度

表1

（1）、各測(cè)點(diǎn)全擺度的計(jì)算：

如表1所示，下導(dǎo)處3點(diǎn)全擺度=下導(dǎo)處3點(diǎn)擺度值-上導(dǎo)處3點(diǎn)擺度值。

水導(dǎo)處7點(diǎn)全擺度=水導(dǎo)處7點(diǎn)擺度值-上導(dǎo)處7點(diǎn)擺度值。

（2）、各測(cè)點(diǎn)凈擺度的計(jì)算：

如表1所示，下導(dǎo)處2點(diǎn)凈擺度=下導(dǎo)處2點(diǎn)全擺度-下導(dǎo)處6點(diǎn)全擺度。

水導(dǎo)處3點(diǎn)凈擺度=水導(dǎo)處3點(diǎn)全擺度-水導(dǎo)處7點(diǎn)全擺度。各測(cè)點(diǎn)凈擺度計(jì)算結(jié)果如圖9所示。下導(dǎo)處最大凈擺度是0.08mm,在3點(diǎn)位置；水導(dǎo)處最大凈擺度是0.18mm,在7點(diǎn)位置。

六、水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的調(diào)整方式

水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的調(diào)整通常采用在推力頭與鏡板之間加銅或鋼墊、刮削推力頭與鏡板之間絕緣墊、中間聯(lián)軸法蘭面之間加銅或鋼墊和刮削中間聯(lián)軸法蘭接觸面四種方式。

1、推力頭與鏡板之間加墊

此種調(diào)整方式操作簡(jiǎn)單、易行，速度快，修正量易掌握，反復(fù)調(diào)整次數(shù)少，節(jié)省調(diào)整時(shí)間。但是，由于在推力頭與鏡板之間加金屬墊，易破壞推力頭與鏡板之間的絕緣，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子絕緣下降時(shí)，推力瓦與鏡板之間極易形成軸電流，造成推力瓦燒蝕或潤(rùn)滑油變質(zhì)。其次，金屬墊與鏡板之間接觸面小，易引起鏡板變形。因此，此種調(diào)整方式只有在緊急情況下、發(fā)電機(jī)組搶修時(shí)，為減少停機(jī)時(shí)間而采用，一般不提倡采用此種調(diào)整方式。

2、刮削推力頭與鏡板之間絕緣墊

此種調(diào)整方式安全、可靠、易行。但是，調(diào)整速度慢，修正量不易掌握，需反復(fù)多次調(diào)整，對(duì)調(diào)整人員業(yè)務(wù)素質(zhì)要求高。一般都采用此種調(diào)整方式。

3、中間聯(lián)軸法蘭面之間加銅或鋼墊

此種調(diào)整方式操作簡(jiǎn)單、易行，速度快，修正量易掌握，反復(fù)調(diào)整次數(shù)少，節(jié)省調(diào)整時(shí)間。一般多采用此種調(diào)整方式。

4、刮削中間聯(lián)軸法蘭接觸面

此種調(diào)整方式操作難度大，速度慢，需專用設(shè)備，修正量不易掌握。一般不采用此種調(diào)整方式。

七、水輪發(fā)電機(jī)組軸線誤差的調(diào)整方法

1、如表1所示，根據(jù)不同測(cè)點(diǎn)測(cè)定的擺度值計(jì)算出各點(diǎn)在下導(dǎo)、水導(dǎo)處的凈擺度值，如圖9所示，下導(dǎo)處最大凈擺度是0.08mm,在3點(diǎn)位置；水導(dǎo)處最大凈擺度是0.18mm,在7點(diǎn)位置。

2、根據(jù)修正量計(jì)算公式H=（D/2×L）×⊿d和下導(dǎo)、水導(dǎo)處的最大凈擺度值，分別計(jì)算出在推力頭與鏡板之間的加墊厚度或絕緣墊刮削量和中間聯(lián)軸法蘭面之間的加墊厚度或法蘭面刮削量。

3、如采用加墊方式進(jìn)行調(diào)整，如圖8、圖9所示，應(yīng)在推力頭與鏡板相對(duì)應(yīng)的7點(diǎn)處和中間聯(lián)軸法蘭相對(duì)應(yīng)的7點(diǎn)處加墊。

4、如采用刮削方式進(jìn)行調(diào)整，如圖8、圖9所示，應(yīng)在推力頭與鏡板之間絕緣墊相對(duì)應(yīng)的7點(diǎn)和中間聯(lián)軸法蘭相對(duì)應(yīng)的7點(diǎn)相鄰的6、8點(diǎn)的連線處開始，向?qū)?yīng)3點(diǎn)的方向，對(duì)絕緣墊和法蘭面進(jìn)行刮削，刮削量由小逐漸加大，越靠近3點(diǎn)刮削量越大；要求刮削面要平，3點(diǎn)處最大刮削量不得大于修正量。

作者簡(jiǎn)介：裴利軍：男，1967、8生，甘肅玉門市人，1985參加工作，畢業(yè)于蘭州工業(yè)?？茖W(xué)校，大專學(xué)歷，助理工程師，從事水電站運(yùn)行和檢修工作。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。