水輪發(fā)電機(jī)下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子脫落現(xiàn)場(chǎng)處理工藝

張屹峰

（湖南省電力公司東江水力發(fā)電廠，湖南 資興 423403）

馬頸坳電站位于沅水支流辰水中下游，安裝 6臺(tái)懸式三導(dǎo)軸流機(jī)組。6號(hào)機(jī)組于1996年擴(kuò)建，發(fā)電機(jī)額定容量 2500kW，其制造、安裝均存在緒多問題，其中由于受水導(dǎo)嚴(yán)重磨損，水導(dǎo)瓦間隙不斷擴(kuò)大，特別是受導(dǎo)葉開口不均，轉(zhuǎn)輪所受水力不平衡力過大并造成劇烈振動(dòng)，致下導(dǎo)軸承徑向不平衡受力過大，同時(shí)由于發(fā)電機(jī)下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子與大軸焊縫可能存在焊接缺陷，在8年投產(chǎn)時(shí)間內(nèi)，滑轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中兩次脫落。第一次脫落后電站草草焊接，未采取任何保證質(zhì)量的措施，第二次脫落后采用相同的方法處理，均不能保證下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子的同心度。

發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承在機(jī)組中起著重要的作用，直接承受著機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分徑向不平衡力和電磁不平衡力，維持機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件在軸承間隙范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。導(dǎo)軸承正常運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)瓦溫度必須控制在規(guī)程規(guī)定范圍，瓦溫一旦過高，將嚴(yán)重限制機(jī)組的出力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)軸瓦及滑轉(zhuǎn)子燒損，甚至導(dǎo)致機(jī)組被迫停運(yùn)。導(dǎo)軸承各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是保證導(dǎo)軸承正常運(yùn)行的基本條件。

滑轉(zhuǎn)子脫落后在停機(jī)前與大軸產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)及摩擦，滑轉(zhuǎn)子將大軸上原焊縫部位磨損殆盡，造成更大的間隙，滑轉(zhuǎn)子已無法返回原工作部位，焊接就位也無法保證滑轉(zhuǎn)子的同心度，因此也不能保證上、下、水導(dǎo)三導(dǎo)同心，下導(dǎo)瓦間隙無法調(diào)整，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的所有徑向力轉(zhuǎn)移至上導(dǎo)瓦，造成上導(dǎo)瓦溫高，給機(jī)組運(yùn)行埋下安全隱患。

由于電站進(jìn)行機(jī)組改造，6號(hào)水輪機(jī)開口不均及水導(dǎo)軸承等的缺陷將一并得到處理，有必要對(duì)下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子脫落的重大缺陷進(jìn)行處理。由于發(fā)電機(jī)大軸返廠加工拆卸難度大、費(fèi)用高，必須想方設(shè)法在

電站現(xiàn)場(chǎng)消除缺陷，將滑轉(zhuǎn)子重新校正就位后進(jìn)行焊接、打磨、拋光，恢復(fù)其出廠前技術(shù)參數(shù)，才能保證本臺(tái)機(jī)組安全運(yùn)行。下導(dǎo)基本參數(shù)：大軸直徑Φ450，滑轉(zhuǎn)子直徑 Φ800，滑轉(zhuǎn)子工作面高度190mm。

1 下導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)處理工藝

為保證下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)處理質(zhì)量，整個(gè)工藝分三步，第一步：依靠測(cè)圓架百分表的測(cè)量，將滑轉(zhuǎn)子調(diào)整至工作位置，使用千斤頂?shù)裙ぞ呔o緊固定滑轉(zhuǎn)子；第二步：焊接滑轉(zhuǎn)子，并利用旋轉(zhuǎn)測(cè)圓架對(duì)滑轉(zhuǎn)子的同心度進(jìn)行測(cè)量控制，以采取不同的焊接順序和焊接工藝縮小變形和位移；第三步：根據(jù)同心度測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)滑轉(zhuǎn)子進(jìn)行打磨、拋光處理，亦為本次處理的關(guān)鍵工序。本次能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理的前提是滑轉(zhuǎn)子原加工的外圓與發(fā)電機(jī)大軸外圓同心，兩同心圓與聯(lián)軸法蘭相互垂直。以下為滑轉(zhuǎn)子脫落恢復(fù)原工位的工藝措施。

2 固定滑轉(zhuǎn)子至工作位置

2.1 加工專用工器具等固定用具及旋轉(zhuǎn)測(cè)圓架

限位塊：3塊，高45mm，根據(jù)滑轉(zhuǎn)子上端與轉(zhuǎn)子輪輻的距離為 45mm，加工限位塊的尺寸為45±0.02mm，限制在焊接時(shí)滑轉(zhuǎn)子上竄。

千斤頂：兩端為螺帽，中間為螺桿，長度由滑轉(zhuǎn)子內(nèi)面至大軸間距決定，螺帽旋至極限位置時(shí)螺桿長度為120～150mm，用于調(diào)整滑轉(zhuǎn)子同心度。

旋轉(zhuǎn)測(cè)圓架：用厚10mmQ235鋼板制作一圓形支架，安裝三圈6002深溝球軸承，每圈8個(gè)，下排滾動(dòng)球軸承垂直落在下部法蘭面上轉(zhuǎn)動(dòng)，上部?jī)扇L動(dòng)球軸承垂直落在發(fā)電機(jī)大軸圓面上，布置在滑轉(zhuǎn)子與法蘭中間，測(cè)圓架可靈活繞大軸轉(zhuǎn)動(dòng)，用于測(cè)量滑轉(zhuǎn)子的圓度及作為對(duì)滑轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)打磨的支架。測(cè)圓架見圖1。

圖1 發(fā)電機(jī)下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子處理示意圖

虎鉗：將虎鉗底座拆除，并將虎鉗滑動(dòng)面及基座固定在旋轉(zhuǎn)支架上，虎鉗滑動(dòng)面可上下滑動(dòng)并鎖緊，模擬機(jī)加工時(shí)車床上刀架進(jìn)刀，可以保證固定在虎鉗上砂輪機(jī)沿滑轉(zhuǎn)子工作面軸向移動(dòng)時(shí)偏差足夠小，提高打磨精度。

2.2 固定滑轉(zhuǎn)子，安裝調(diào)整測(cè)圓架

利用限位塊、千斤頂將滑轉(zhuǎn)子固定在安裝位置，同時(shí)將測(cè)圓架各部組裝在法蘭上部，調(diào)整各滾動(dòng)軸承，使各軸承均接觸法蘭及大軸，緊固各部螺栓，測(cè)圓架不蹩勁，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，打上百分表后，沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)一周，百分表讀數(shù)偏差不超過0.02mm。利用測(cè)圓架測(cè)量滑轉(zhuǎn)子同心度，同時(shí)用千斤頂進(jìn)行調(diào)整，保證滑轉(zhuǎn)子工位位置偏差及同心度合格。

3 焊接滑轉(zhuǎn)子

先將滑轉(zhuǎn)子對(duì)稱點(diǎn)焊固定，采用對(duì)稱焊及分段退步焊，選用 Φ3.2mmJ507焊條，減小焊接變形，焊接時(shí)在測(cè)圓架垂直方向打2塊百分表監(jiān)視滑轉(zhuǎn)子變形量。為使滑轉(zhuǎn)子穩(wěn)固，在圓周向焊接工作完成后，將限位塊焊接在滑轉(zhuǎn)子上部及轉(zhuǎn)子輪輻上?；D(zhuǎn)子焊接完畢后同心度測(cè)量值見表1（以11點(diǎn)為起點(diǎn)，百分表讀數(shù)為0）。

從表1可見，下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子同心度為0.18mm，遠(yuǎn)大于 0.05mm的同心度要求，須從最低點(diǎn)開始進(jìn)行打磨拋光處理。

表1 下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子滿焊后同心度測(cè)量表 單位：0.01mm

4 下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子打磨工藝

1）將虎鉗用螺栓固定在測(cè)圓架上，將1.5kW砂輪機(jī)固定在虎鉗滑動(dòng)臺(tái)上，砂輪片直徑100mm，砂輪片打磨面與滑轉(zhuǎn)子應(yīng)相切，通過焊接在測(cè)圓架上的調(diào)整螺栓使虎鉗整體相對(duì)滑轉(zhuǎn)子產(chǎn)生位移量達(dá)0.2mm是能夠進(jìn)行打磨，保證打磨質(zhì)量的先決條件。重新調(diào)整各個(gè)滾動(dòng)軸承的受力，保持合適的松緊程度，保證測(cè)圓架轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，旋轉(zhuǎn)一周后至起點(diǎn)，百分表測(cè)量數(shù)值相差不超0.02mm。

2）考慮打磨時(shí)砂輪機(jī)的振動(dòng)及偏差，采取分批少量多次打磨，采用打磨的粗砂輪片先粗后細(xì)，最后用尼龍砂輪片拋光。

（1）在上表11測(cè)點(diǎn)（作為打磨起點(diǎn)）處調(diào)整80#砂輪片與滑轉(zhuǎn)子的距離為用0.20mm塞尺剛好能通過，固定砂輪機(jī)，給電動(dòng)砂輪機(jī)通電，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)圓架，進(jìn)行打磨。一輪要打磨2～3周，一輪打磨好后往上移動(dòng)虎鉗滑動(dòng)臺(tái)并鎖緊，移動(dòng)量為砂輪片寬度的一半，打磨方式與第一輪相同工藝進(jìn)行，直至滑轉(zhuǎn)子整個(gè)工作面打磨完畢。

（2）將砂輪片與滑轉(zhuǎn)子的工作面的間距調(diào)整為0.15mm，打磨完畢后再調(diào)整至 0.1mm，直至間隙0.05mm打磨完畢。

（3）換用200#砂輪片，調(diào)整間隙為0.01mm進(jìn)行打磨，打磨完畢后用尼龍砂輪片進(jìn)行拋光。拋光后測(cè)量同心度值見表2。

表2表時(shí)，滑轉(zhuǎn)子同心度合格，經(jīng)檢測(cè)光潔度達(dá)標(biāo)。為了驗(yàn)證以發(fā)電機(jī)大軸外圓面及法蘭上端面為基準(zhǔn)進(jìn)行下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子打磨的正確性及本次打磨處理的質(zhì)量，在機(jī)組軸線處理時(shí)記錄盤車數(shù)據(jù)見表3。

表2 下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子打磨拋光后同心度測(cè)量表 單位：0.01mm

表3 6#機(jī)盤車記錄表 單位：0.01mm

5 結(jié)論

從表3可見，下導(dǎo)單邊凈擺度最大只有0.07mm，擺度最大方位有0.05mm以上的油膜厚度，能保證軸承正常工作。6號(hào)機(jī)組改造施工完畢，進(jìn)行72h試運(yùn)行，額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，下導(dǎo)瓦溫為34℃（環(huán)境溫度22℃），下導(dǎo)軸承運(yùn)行正常。

筆者經(jīng)過應(yīng)用專用工具，將脫落的下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子重新焊接至原工作位置，并在電站現(xiàn)場(chǎng)模擬車床進(jìn)刀等機(jī)加工條件進(jìn)行打磨拋光等處理工藝，使下導(dǎo)軸承各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)出廠前狀態(tài)，保證了機(jī)組正常穩(wěn)定運(yùn)行，開辟了發(fā)電機(jī)大軸不返廠機(jī)加工而在電站現(xiàn)場(chǎng)使用專用工具將下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子同心度和光潔度處理合格的先例，因此本次滑轉(zhuǎn)子脫落處理是一次有益的償試和探索。