自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置在枕頭壩一級(jí)水電站中的應(yīng)用

張 治 忠,　熊　璽,　萬(wàn)　利

(國(guó)電大渡河枕頭壩水電建設(shè)有限公司，四川 樂(lè)山　614700)

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自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置在枕頭壩一級(jí)水電站中的應(yīng)用

張 治 忠,熊璽,萬(wàn)利

(國(guó)電大渡河枕頭壩水電建設(shè)有限公司，四川 樂(lè)山614700)

摘要：對(duì)各種盤(pán)車(chē)的方式、原理、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述與分析。在枕頭壩一級(jí)水電站4#機(jī)組安裝過(guò)程中，采用了自動(dòng)機(jī)械盤(pán)車(chē)裝置進(jìn)行軸系同心度測(cè)量和調(diào)整，實(shí)踐證明：該盤(pán)車(chē)裝置在大型水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整中具有安裝、拆卸方便，轉(zhuǎn)速均勻、停點(diǎn)準(zhǔn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：枕頭壩一級(jí)水電站；自動(dòng)盤(pán)車(chē)；軸線調(diào)整；水輪發(fā)電機(jī)

盤(pán)車(chē)的目的是檢查和調(diào)整水輪發(fā)電機(jī)組軸線、進(jìn)而合理地分配軸瓦間隙，是水輪發(fā)電機(jī)組安裝和檢修過(guò)程中必不可少的一道關(guān)鍵環(huán)節(jié)。盤(pán)車(chē)所用時(shí)間的長(zhǎng)短直接影響到整臺(tái)機(jī)組的安裝工期；同時(shí)，盤(pán)車(chē)質(zhì)量的高低亦關(guān)系到機(jī)組能否安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。所以，軸線調(diào)整工作是機(jī)組安裝過(guò)程中的一道重要工序，必須保證其高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成。

1枕頭壩一級(jí)水電站機(jī)組結(jié)構(gòu)

枕頭壩一級(jí)水電站安裝4臺(tái)單機(jī)容量為180MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，由浙江富春江水電設(shè)備股份有限公司制造，水輪機(jī)型號(hào)為ZZ-LH-875，最大水頭36.49m，額定水頭29.5m，額定流量678.22m3/s，水輪機(jī)導(dǎo)軸承設(shè)置12塊由稀油潤(rùn)滑的巴氏合金瓦。

發(fā)電機(jī)為立軸半傘式結(jié)構(gòu)，型號(hào)為SF180-72/14220，額定容量180MVA，額定轉(zhuǎn)速83.3r/min，設(shè)有36對(duì)磁極，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楦┮曧槙r(shí)針，采用密閉自循環(huán)空氣冷卻方式冷卻，設(shè)置12臺(tái)空氣冷卻器。

發(fā)電機(jī)上導(dǎo)、下導(dǎo)軸承均設(shè)置了16塊由稀油潤(rùn)滑的巴氏合金瓦；推力軸承承受水輪發(fā)電機(jī)組所有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的重量和軸向水推力構(gòu)成的組合載荷，采用多波紋彈性油箱支撐方式，由20塊金屬塑料瓦組成，推力瓦內(nèi)徑為φ3 130、外徑為φ4 400，推力軸承采用鏡板泵外循環(huán)冷卻，每臺(tái)機(jī)組下機(jī)架機(jī)坑內(nèi)布置了3個(gè)油冷卻器，機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的總質(zhì)量約為1 200t。

2傳統(tǒng)盤(pán)車(chē)方式及特點(diǎn)

目前，立式水輪機(jī)組采用的盤(pán)車(chē)方式有兩大類(lèi)：一類(lèi)是機(jī)械盤(pán)車(chē)，另一類(lèi)是電氣盤(pán)車(chē)。機(jī)械盤(pán)車(chē)包括人工盤(pán)車(chē)、橋機(jī)牽引盤(pán)車(chē)和電動(dòng)機(jī)械盤(pán)車(chē)等。

2.1人工盤(pán)車(chē)

由人力驅(qū)動(dòng)的盤(pán)車(chē)工藝主要適用于小型立式水輪發(fā)電機(jī)組，眾多人員在統(tǒng)一號(hào)令指揮下靠人力驅(qū)動(dòng)機(jī)組進(jìn)行盤(pán)車(chē)。該盤(pán)車(chē)方式需要的人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、轉(zhuǎn)速難以控制；其工作效率低、停點(diǎn)不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響到測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。

2.2機(jī)械盤(pán)車(chē)

機(jī)械盤(pán)車(chē)是利用機(jī)械牽引帶動(dòng)機(jī)組旋轉(zhuǎn)的盤(pán)車(chē)方式，一般采用安裝間內(nèi)的橋機(jī)作為牽引動(dòng)力，用地錨定滑輪作為鋼絲繩導(dǎo)向來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)測(cè)量機(jī)組軸線，在中、小型立式水輪發(fā)電機(jī)組盤(pán)車(chē)工藝中被廣泛采用。其缺點(diǎn)是無(wú)法在盤(pán)車(chē)過(guò)程中有效地監(jiān)測(cè)鋼絲繩和導(dǎo)向地錨的荷載變化情況，若鋼絲繩拉斷或與導(dǎo)向地錨拉脫，則會(huì)危及人身和設(shè)備的安全，存在一定的安全隱患；另外，在其操作過(guò)程中難以控制機(jī)組的轉(zhuǎn)速，停點(diǎn)誤差大，不能準(zhǔn)確地反映機(jī)組軸線狀態(tài)。

2.3電氣盤(pán)車(chē)

電氣盤(pán)車(chē)工藝廣泛應(yīng)用于大、中型立式水輪發(fā)電機(jī)組。當(dāng)水輪發(fā)電機(jī)采取電氣盤(pán)車(chē)時(shí)，同步發(fā)電機(jī)處于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。其原理是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組通以恒定直流時(shí)，轉(zhuǎn)子各磁極將會(huì)產(chǎn)生恒定磁勢(shì)，從而在氣隙間及定子鐵芯上產(chǎn)生恒定磁通，同時(shí)，定子線圈單相也通入直流電，則該相定子就會(huì)受到順時(shí)針(或反時(shí)針)的磁力。根據(jù)作用力與反作用力原理，轉(zhuǎn)子就會(huì)受到反時(shí)針(或順時(shí)針)的磁力，當(dāng)磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩大于轉(zhuǎn)子的靜摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子即轉(zhuǎn)動(dòng)一定的電氣角度；切換電流至定子的另一相時(shí)，轉(zhuǎn)子又旋轉(zhuǎn)一定的電氣角度。三相循環(huán)切換，則轉(zhuǎn)子就會(huì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

機(jī)組安裝或檢修后，由于定子和轉(zhuǎn)子之間的固定空氣間隙不均勻，電氣盤(pán)車(chē)時(shí)將造成磁拉力不平衡，過(guò)大的單邊磁拉力壓迫導(dǎo)軸承的軸瓦使切向摩擦力增大，進(jìn)而影響機(jī)組軸線的測(cè)量精度；電氣盤(pán)車(chē)在操作中機(jī)組的旋轉(zhuǎn)不容易控制，停點(diǎn)不準(zhǔn)確，不能真實(shí)反映機(jī)組的軸線狀態(tài)；電氣盤(pán)車(chē)方式的安裝、拆卸、控制與操作復(fù)雜，所需工期較長(zhǎng)。

3自動(dòng)盤(pán)車(chē)的應(yīng)用

自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置是轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸系調(diào)整中心、靠彈性力偶驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力裝備。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸系檢修與調(diào)整中心是靠外力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)的，其要求轉(zhuǎn)速均勻、停點(diǎn)準(zhǔn)，軸向、徑向無(wú)干擾，測(cè)得的數(shù)據(jù)精確。

3.1自動(dòng)盤(pán)車(chē)的原理

該工程所使用的自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置由青島正利電力裝備有限公司生產(chǎn)，主要由力偶機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)、聯(lián)軸機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)四部分組成。機(jī)架安裝在發(fā)電機(jī)上機(jī)架上，聯(lián)軸機(jī)構(gòu)利用發(fā)電機(jī)上端軸與盤(pán)車(chē)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置連接以傳遞力矩、帶動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置以主設(shè)備有限的、可利用空間與接口內(nèi)容為幾何條件，將減速增矩和力偶矩的力學(xué)原理結(jié)合起來(lái)，使額定的驅(qū)動(dòng)力以力偶的形式正切向作用于主軸，由14臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速增矩機(jī)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩并通過(guò)力偶臂形成力偶矩，再通過(guò)聯(lián)軸機(jī)構(gòu)傳遞給轉(zhuǎn)子。設(shè)計(jì)上采用了正反轉(zhuǎn)的控制方式，定點(diǎn)后可使主軸與外力分離并處于充分自由的狀態(tài)，以保證盤(pán)車(chē)精度。

3.2盤(pán)車(chē)裝置的安裝及參數(shù)

根據(jù)枕頭壩一級(jí)水電站機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所設(shè)置的盤(pán)車(chē)裝置接口參數(shù)為：

(1)靠上機(jī)架上φ4 740-45-m16“生根”；

(2)靠上端軸軸端φ1 160-16-m24傳遞轉(zhuǎn)矩；

(3)配匹功率：0.37kW×14；

(4)配匹電壓：380V；

(5)配匹電流：不大于15A；

(6)輸出轉(zhuǎn)矩：750kN·m。

圖1　盤(pán)車(chē)裝置安裝示意圖

3.3主要盤(pán)車(chē)過(guò)程

(1)初步調(diào)整機(jī)組中心后，在受油器操作油管、上導(dǎo)軸承、推力軸承、下導(dǎo)軸承、主軸法蘭和水導(dǎo)軸承處按逆時(shí)針?lè)较?等分并編號(hào)，各部分的對(duì)應(yīng)點(diǎn)要在同一垂直面上，在各測(cè)點(diǎn)的+X、+Y方向設(shè)百分表。

(2)分別在對(duì)稱(chēng)的4塊下導(dǎo)軸瓦上涂抹透平油；頂起轉(zhuǎn)子，在推力瓦面上涂抹無(wú)水熟豬油；檢查定轉(zhuǎn)子氣隙。

(3)由專(zhuān)人操作盤(pán)車(chē)裝置準(zhǔn)確停在各測(cè)點(diǎn)處，然后反轉(zhuǎn)一定角度，使大軸和盤(pán)車(chē)裝置完全脫離，通知各部位人員記錄百分表讀數(shù)。

3.4自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)盤(pán)車(chē)工藝相比，自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置表現(xiàn)出以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)安裝、拆卸、操作簡(jiǎn)單方便，改善了工作人員的工作環(huán)境和工作條件，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率；排除了盲目、超負(fù)荷驅(qū)動(dòng)的隱患，從根本上確保了人員和設(shè)備的安全。

(2)力的作用點(diǎn)合理、作用方向明確，平衡驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)比大、轉(zhuǎn)速均勻、停點(diǎn)準(zhǔn)確，正反轉(zhuǎn)控制方式能置轉(zhuǎn)子于充分、自由的狀態(tài)下讀取數(shù)據(jù)，軸向、徑向無(wú)干擾，使測(cè)量數(shù)據(jù)客觀有效，從而提高了盤(pán)車(chē)精度。

(3)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩作用于發(fā)電機(jī)上端軸軸端且均衡、平穩(wěn)。對(duì)于枕頭壩一級(jí)水電站半傘式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)組采用抱緊發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸瓦的方式進(jìn)行盤(pán)車(chē)，可以取得滿意的效果。

4結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置在枕頭壩一級(jí)水電站4#機(jī)的成功應(yīng)用，筆者獲得了以下幾點(diǎn)體會(huì)：

(1)自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作規(guī)范、方便、測(cè)量結(jié)果真實(shí)可靠，從而提高了盤(pán)車(chē)的質(zhì)量、效率和自動(dòng)化水平，改善了工作人員的勞動(dòng)環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度，適合在水電站中運(yùn)用和推廣。當(dāng)然，該盤(pán)車(chē)裝置還存在一定的技術(shù)改進(jìn)空間，制造工藝水平和質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。

(2)機(jī)組制造工藝和安裝質(zhì)量是軸線質(zhì)量的前提。推力軸承作為固定部件和旋轉(zhuǎn)部件的結(jié)合點(diǎn)以及機(jī)組正常運(yùn)行的支持點(diǎn)，其高程、水平和同心度直接影響到機(jī)組軸線調(diào)整的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T8564—2003，水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范[S]．

張治忠(1985-)，男，河北衡水人，工程師，碩士，從事水電站運(yùn)行、維護(hù)和檢修工作；

熊璽(1971-)，男，四川樂(lè)山人，副總工程師兼處長(zhǎng)，工程師，學(xué)士，從事電力生產(chǎn)管理工作；

萬(wàn)利(1980-)，男，四川眉山人，助理工程師，從事水電的運(yùn)行維護(hù)工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-11-16

文章編號(hào):1001-2184(2015)06-0133-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類(lèi)號(hào):TV7；TV53；TV737

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