水輪發(fā)電機(jī)組軸線偏差調(diào)整與應(yīng)用探討

羅杰

【摘 要】水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整俗稱“盤車”，是水輪發(fā)電機(jī)組大修必不可少的環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)的調(diào)整方法實(shí)施困難，軸線偏差量的計(jì)算公式推導(dǎo)繁瑣，安裝工人不易掌握。筆者結(jié)合自身多年水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，介紹一種新的軸線偏差調(diào)整思路，并通過具體的應(yīng)用實(shí)例加以闡述，為同類型機(jī)組軸線調(diào)整提供了借鑒。

【關(guān)鍵詞】水輪發(fā)電機(jī)組；軸線調(diào)整；傾斜偏差；中心偏差；應(yīng)用實(shí)例

近年來(lái)，隨著社會(huì)用電需求的不斷上升，水電事業(yè)也得到了一定發(fā)展。水輪發(fā)電機(jī)是水電站最為關(guān)鍵的設(shè)備。水輪發(fā)電機(jī)組軸線的調(diào)整俗稱“盤車”，是機(jī)組安裝后期最重要的一項(xiàng)工作，機(jī)組大修也必須經(jīng)過盤車檢查，機(jī)組軸線的好壞綜合反應(yīng)了加工制造和安裝檢修質(zhì)量，更會(huì)直接影響機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)的調(diào)整方法實(shí)施困難，軸線偏差量的計(jì)算公式推導(dǎo)繁瑣，安裝工人不易掌握，這直接水輪發(fā)電機(jī)組大修的質(zhì)量，對(duì)發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。因此，加強(qiáng)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組軸線偏差調(diào)整的研究具有重要意義。

1.軸線調(diào)整目的

水輪發(fā)電機(jī)組的軸線調(diào)整，對(duì)于臥軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組是調(diào)整水輪機(jī)大軸與發(fā)電機(jī)大軸的同心度、傾斜度，使水輪發(fā)大軸同軸度、大軸聯(lián)結(jié)法蘭面傾斜度、大軸各部擺度和推力頭（含正、反方向）各部端面振動(dòng)量符合水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范及制造廠技術(shù)要求，從而保證各軸承的間隙、瓦溫、油溫在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.軸線調(diào)整

臥軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組軸線偏差既有中心偏差又有傾斜偏差，在軸線調(diào)整過程中應(yīng)該兩者兼顧，同時(shí)調(diào)整。

2.1軸線傾斜偏差調(diào)整

發(fā)電機(jī)組軸線傾斜偏差調(diào)整可用傳統(tǒng)百分表測(cè)量調(diào)整，即旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)大軸測(cè)量出傾斜偏差，經(jīng)計(jì)算各軸承座傾斜值之后，根據(jù)軸的長(zhǎng)度再調(diào)整。由于這種方法在軸線調(diào)整中不容易操作，在實(shí)際調(diào)整過程中，一般使用方形水平儀和游標(biāo)卡尺分別測(cè)量出大軸垂直方向傾斜量和大軸水平方向傾斜量，通過千斤頂、楔子板調(diào)整使發(fā)電機(jī)組大軸傾斜偏差符合設(shè)計(jì)要求。這種方法的特點(diǎn)是比較直觀，操作簡(jiǎn)單，好學(xué)、易懂，工作人員容易掌握。

2.2軸線中心偏差調(diào)整

由于發(fā)電機(jī)組軸線傾斜偏差采用簡(jiǎn)單工具游標(biāo)卡尺、方形水平儀已經(jīng)調(diào)整合格，所以軸線中心偏差可用一個(gè)百分表測(cè)量即可。

（1）數(shù)據(jù)采集

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子用行車或者其它動(dòng)力依照水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)5～7周（轉(zhuǎn)動(dòng)前給2個(gè)徑向軸瓦與大軸軸頸之間加上水輪機(jī)透平油潤(rùn)滑，防止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)大軸與軸瓦發(fā)生干摩擦損壞瓦），檢查發(fā)電機(jī)大軸與徑向軸瓦之間接觸良好，無(wú)蹩勁。按照?qǐng)D1所示方法把百分表磁性座吸附在發(fā)電機(jī)大軸法蘭盤正上方，經(jīng)過固定的百分表（記作A）測(cè)桿安裝在水輪機(jī)法蘭上。

為了與A表測(cè)量數(shù)值作比較，按照同樣的方法在與其相差90°的方向再安裝一個(gè)百分表（記作B）。在水輪機(jī)大軸法蘭0°、90°、180°和270°4個(gè)等分測(cè)點(diǎn)做好標(biāo)記。平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)大軸一周分別在90°、180°、270°和360°4個(gè)位置讀取數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果

記錄見表1。

表1 測(cè)量結(jié)構(gòu)記錄表

（2）數(shù)據(jù)分析

為了檢驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性，將所測(cè)得的數(shù)據(jù)代入下列公式，應(yīng)該滿足實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的要求。

由于實(shí)際測(cè)量中可能存在人為誤差，如果上面等式不成立，可將測(cè)量數(shù)據(jù)代入下面的不等式中，若滿足，即認(rèn)為測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可用。

用此方法測(cè)量的A、B兩組數(shù)據(jù)，可任取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行后面的計(jì)算。將測(cè)量數(shù)據(jù)代入下式，計(jì)算發(fā)電機(jī)大軸法蘭處中心偏差量。

若計(jì)算值Y為正，則需將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板降低；若為負(fù)，則需將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板抬高。若計(jì)算值X為正，則需將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板左移（面向水輪機(jī)端，下同），若為負(fù)，則需將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板右移。軸承座或基礎(chǔ)板的調(diào)整軸承座或基礎(chǔ)板的空間位置可以用千斤頂、廠內(nèi)橋式起重機(jī)、楔子板、紫銅皮等進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整時(shí)，先移動(dòng)偏差較大的方向，復(fù)測(cè)完4點(diǎn)擺度后再調(diào)整另一個(gè)方向。

3.應(yīng)用實(shí)例

某水電站安裝了1臺(tái)臥軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑938mm，發(fā)電機(jī)有1個(gè)徑向軸承，1個(gè)推力徑向軸承，軸承座均布置在基礎(chǔ)板上。在2011年3月份的檢修完工后，水庫(kù)沒有水，未進(jìn)行調(diào)試，待到來(lái)水后開機(jī)發(fā)現(xiàn)，機(jī)組帶負(fù)荷不滿，且存在瓦溫過高，振動(dòng)、擺度較檢修前加大，如是機(jī)組停機(jī)，進(jìn)行軸線調(diào)整工作。應(yīng)用此方法，機(jī)組盤車過程如下。

3.1軸線傾斜偏差調(diào)整

經(jīng)過用方形水平儀和游標(biāo)卡尺測(cè)量，大軸垂直方向傾斜度0.15mm/m（方形水平儀氣泡偏向水輪機(jī)側(cè)），兩聯(lián)軸法蘭水平方向相差0.28mm。在方形水平儀和游標(biāo)卡尺監(jiān)測(cè)下，用千斤頂、楔子板調(diào)整，先把發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板靠近水輪機(jī)側(cè)降低，再將發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板遠(yuǎn)離水輪機(jī)側(cè)向左平移。最后經(jīng)過復(fù)測(cè)，大軸垂直方向傾斜度0.18mm/m，兩聯(lián)軸法蘭水平方向相差0.016mm，符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。本臺(tái)機(jī)組由于水導(dǎo)軸承座采用球絞可動(dòng)形式，對(duì)于大軸水平方向傾斜偏差要求較低。

3.2軸線中心偏差調(diào)整

軸線傾斜偏差調(diào)整后，按照上述方法測(cè)量大軸中心偏差數(shù)據(jù)見表2。

表2 大軸中心偏差數(shù)據(jù)表

將數(shù)據(jù)代入公式進(jìn)行真假檢驗(yàn)：

經(jīng)過檢驗(yàn)，測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可用。將測(cè)量數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算聯(lián)軸法蘭處中心偏差值。

由于計(jì)算值Y為正，需要將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板降低；計(jì)算值X為負(fù)，需要將軸承座或者發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板右移。用千斤頂、廠內(nèi)橋式起重機(jī)、楔子板、紫銅皮等調(diào)整軸線中心偏差量，將發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)板整體降低0.34mm，并向右側(cè)移動(dòng)0.25mm。經(jīng)過2次上述調(diào)整，機(jī)組軸線偏差量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)求。按照此方法進(jìn)行軸線調(diào)整最終記錄如下：大軸傾斜偏差量經(jīng)過調(diào)整，垂直方向在大軸軸頸處測(cè)量小于0.02mm，水平方向在大軸兩軸聯(lián)結(jié)法蘭之間測(cè)量小于0.01mm，符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

大軸中心偏差最終測(cè)量數(shù)據(jù)見表3。

表3 大軸中心偏差數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)真假檢驗(yàn)：

將測(cè)量數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算聯(lián)軸法蘭處中心偏差值。

臥軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝規(guī)范規(guī)定，聯(lián)軸法蘭處擺度小于0.10mm為合格，小于0.05mm為優(yōu)良。所以，機(jī)組聯(lián)軸法蘭處擺度為優(yōu)良。機(jī)組在軸線調(diào)整后的試運(yùn)行和帶滿負(fù)荷運(yùn)行中，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，推力軸承座處振動(dòng)、擺度分別為0.015，0.01mm。水導(dǎo)軸瓦、推力徑向軸瓦和轉(zhuǎn)子下游側(cè)徑向軸瓦溫度分別為23，32，28℃，監(jiān)測(cè)值均符合規(guī)范要求。實(shí)踐證明，應(yīng)用此方法對(duì)臥軸混流式機(jī)組軸線調(diào)整，能夠簡(jiǎn)化計(jì)算，提高了工作效率。安裝人員容易掌握調(diào)整要領(lǐng)，便于推廣應(yīng)用。

此外，長(zhǎng)的臥軸還存在一定的饒度，在調(diào)整軸線時(shí)應(yīng)做適當(dāng)?shù)男拚?/p>

4.結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，本文所介紹了軸線調(diào)整方法與以往的相比，能夠簡(jiǎn)化計(jì)算，提高工作效率，且安裝人員容易掌握調(diào)整要領(lǐng)，機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性也得到了提高，因此，該方法值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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