淺談大型燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）安裝與調(diào)整

周家興　陳衛(wèi)民

【摘要】峽江水利樞紐工程，燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組，液壓推力軸承（彈性油箱）安裝調(diào)整。

【關(guān)鍵詞】軸承；油箱；軸線；安裝；調(diào)整

一、工程概況

峽江水利樞紐工程，簡稱峽江工程，是鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)水利工程之一，也是中國目前在建的大型水利工程項(xiàng)目。峽江工程共裝9×40MW燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組，其中1、2、5、6、9號機(jī)組為天津阿爾斯通生產(chǎn)，3、4、7、8號機(jī)組為四川東方電機(jī)生產(chǎn)。發(fā)電機(jī)型號為SFWG40-84/8820，水輪機(jī)型號為GZ4BNXJ-WP-780，轉(zhuǎn)輪直徑為7800mm，最大正向推力為600t，最大反向推力為900t。目前在同類型水輪發(fā)電機(jī)組中其轉(zhuǎn)輪直徑屬亞洲最大，世界第二。峽江工程6號機(jī)組推導(dǎo)組合軸承中的正推力軸承結(jié)構(gòu)為無支柱液壓推力軸承（彈性油箱）結(jié)構(gòu)。見圖1、圖2。

彈性油箱由底盤、波紋管、彈性板、支撐塊、連接板、推力瓦等組成

二、簡述

隨著燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組容量的增大和推力軸承負(fù)荷的增加，液壓推力軸承（彈性油箱）在燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組中的相繼應(yīng)用和推廣，給燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組的安裝施工人員提供了更多的實(shí)踐機(jī)會。

筆者在峽江工程6號機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）安裝調(diào)整中，體會到一些與立式機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）安裝調(diào)整的不同之處，愿與同行共同探討和交流。

三、液壓推力軸承（彈性油箱）的原理及作用

3.1 液壓推力軸承（彈性油箱）承受軸向推力負(fù)荷。正推力瓦由彈性油箱支承，各油箱通過彈性油箱底座暗管相連并充入一定壓力的油，利用彈性板在波紋管處的變形及油的流動傳遞各瓦的負(fù)荷差，使12塊正推力瓦受力均勻。

3.2 液壓推力軸承（彈性油箱），對整個機(jī)組轉(zhuǎn)動部件的軸向力起自平衡調(diào)整作用。液壓推力軸承（彈性油箱）的自平衡調(diào)整能力，在一定范圍內(nèi)隨軸向受力的不均勻的增大而增大。即液壓推力軸承（彈性油箱）對鏡板與軸線間不垂直及沿半徑方向軸向力起自平衡作用。

四、大型燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）安裝與調(diào)整

大型燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，推力負(fù)荷是在不斷發(fā)生變化的。首先由于機(jī)組制造精度和安裝精度的誤差，推力瓦、支撐系統(tǒng)、軸承油箱、支撐環(huán)等應(yīng)力不平衡的影響，及機(jī)組運(yùn)行時推力負(fù)荷的變化，造成機(jī)組運(yùn)行時推力負(fù)荷不均勻；其次由于機(jī)組安裝受力調(diào)整時為靜態(tài)調(diào)整，受力調(diào)整只能將靜態(tài)顯現(xiàn)的負(fù)荷均勻分布到各軸瓦上。

機(jī)組運(yùn)行時由于上述各種原因造成動負(fù)荷在各瓦上分布是不均勻的，受力較大的推力瓦可能承受比設(shè)計(jì)值高的應(yīng)力而失效，危及其他推力瓦，進(jìn)而可能導(dǎo)致整個推力軸承系統(tǒng)失效。故在整臺機(jī)組安裝中，確保液壓推力軸承（彈性油箱）的安裝調(diào)整精度，就顯得尤為重要了。

4.1 液壓式推力軸承（彈性油箱）安裝。峽江工程6號水輪發(fā)電機(jī)組推導(dǎo)組合軸承的支撐環(huán)、油槽、液壓推力軸承（彈性油箱），均為分瓣結(jié)構(gòu)組成。液壓推力軸承（彈性油箱）+Y掛6塊正推力瓦，-Y掛6塊正推力瓦。安裝時將掛好瓦的分瓣液壓推力軸承（彈性油箱）在主軸上進(jìn)行組合后，再與組合好的油箱進(jìn)行把合。

4.1.1彈性油箱與油槽預(yù)裝。4.1.1.1將彈性油箱和油槽分瓣進(jìn)行清掃檢查。4.1.1.2將分瓣油槽水平放置好，把分瓣彈性油箱預(yù)裝到分瓣油槽中，用0.02mm塞尺檢查彈性油箱與油槽接觸面應(yīng)無間隙。

4.1.2正推力瓦與彈性油箱預(yù)裝。4.1.2.1清洗支撐塊及正推力瓦，測量檢查各支撐塊及正推力瓦的厚度及編號。4.1.2.2按廠家編號將支撐塊及正推力瓦分別安裝到相應(yīng)編號的彈性油箱上，測量檢查各瓦面至彈性油箱彈性板的高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求（高差小于0.10mm）

4.1.3分瓣彈性油箱組合。4.1.3.1將掛裝好正推力瓦的+Y及-Y兩瓣彈性油箱吊至主軸上進(jìn)行把合，用0.02mm塞尺檢查把合縫應(yīng)無間隙。4.1.3.2將彈性油箱的-X方向旋轉(zhuǎn)至+Y位置，拆開彈性油箱-X方向布置的臨時螺塞，加滿68#汽輪機(jī)油，靜待2小時后檢查加油孔無氣泡溢出且油面無下降后安裝連接板及螺塞堵頭，再旋轉(zhuǎn)至原來位置，靜置24小時后檢查連接板各部應(yīng)無滲漏。

4.2 液壓推力軸承（彈性油箱）調(diào)整

推力軸承運(yùn)行時要求各軸瓦均勻承受推力負(fù)荷，如果各軸瓦受力不均將使軸瓦產(chǎn)生較大溫差，影響機(jī)組安全運(yùn)行。為提高推力軸承的承載能力和保證機(jī)組安全運(yùn)行，推力軸承必須進(jìn)行調(diào)整。

大型燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）調(diào)整分為（一）彈性油箱及正推力瓦各部尺寸鏈檢查調(diào)整。彈性油箱尺寸鏈檢查調(diào)整，是保證推導(dǎo)組合軸承組裝后推力軸承的竄動量滿足設(shè)計(jì)要求。（二）彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）調(diào)整， 彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）調(diào)整，則是保證彈性油箱上各正推力瓦的受力均勻度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2.1彈性油箱及正推力瓦各部尺寸鏈檢查調(diào)整。由于峽江工程6號機(jī)組推導(dǎo)組合軸承的竄動量是由廠家根據(jù)推導(dǎo)組合軸承裝配尺寸鏈計(jì)算加工確定的。故安裝時應(yīng)針對彈性油箱、支撐塊、正推力瓦、鏡板、反推瓦、油箱等各部尺寸進(jìn)行校核，超差時應(yīng)檢查各瓦與支撐塊組合是否符合設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)采取措施進(jìn)行調(diào)整。在彈性油箱安裝前，對正推力瓦和支撐塊要認(rèn)真進(jìn)行疊配，使每對正推力瓦和支撐塊的厚度值相差不大于0.05mm，而且正推力瓦和支撐塊的接觸面不得小于80%。在對彈性油箱尺寸鏈檢查調(diào)整前，應(yīng)對各彈性油箱厚薄進(jìn)行測定，各正推力瓦頂面至彈性油箱的彈性面高程差應(yīng)不大于0.10mm，并根據(jù)檢測結(jié)果綜合考慮進(jìn)行配瓦，最終達(dá)到油槽高度減去彈性油箱、正反推力瓦、墊塊、鏡板的總厚度后，其軸向竄動間隙達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.2.2彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）調(diào)整的條件。4.2.2.1主軸始終應(yīng)處于0.02mm/m水平狀態(tài)，支撐環(huán)法蘭面與軸線處于0.05mm/m垂直狀態(tài)。4.2.2.2各反推力瓦的安裝高度差應(yīng)小于0.10mm。4.2.2.3彈性油箱處于彈性狀態(tài)。

4.2.3彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）調(diào)整。因燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組的主軸是臥式布置，故彈性油箱的受力調(diào)整是通過調(diào)整彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度來實(shí)現(xiàn)的。4.2.3.1在對主軸水平度及支撐環(huán)垂直度的調(diào)整過程中，鏡板原有的初始垂直度必將被破壞，即彈性油箱正推力瓦與鏡板的平行度隨時在發(fā)生變化。4.2.3.2由于彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度又同時受主軸水平、支撐環(huán)與管型座把合面垂直度及發(fā)導(dǎo)瓦與水導(dǎo)瓦同心度的影響，故彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）調(diào)整，應(yīng)在主軸安裝時結(jié)合軸線調(diào)整同步進(jìn)行。即根據(jù)主軸水平度、支撐環(huán)與主軸的垂直度和發(fā)導(dǎo)瓦與水導(dǎo)瓦同心度的情況綜合考慮進(jìn)行調(diào)整。4.2.3.3主軸軸線根據(jù)主軸在運(yùn)行中的大軸受力擾度有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。在主軸安裝后，水導(dǎo)軸承扇形板內(nèi)支承弧面中心在安裝主軸后下降0.68mm。檢查扇形板的內(nèi)支承弧面的中心比機(jī)組理論中心線高0.72mm。4.2.3.4在主軸安裝后，通過調(diào)整支撐環(huán)的方法，使發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承中心比機(jī)組理論中心高1.03mm。發(fā)電機(jī)徑向軸承調(diào)整見圖3。4.2.3.5主軸軸線調(diào)整后的狀態(tài)見圖4。4.2.3.6將主軸頂至或拉至下游，使鏡板與正推瓦貼靠，用塞尺檢查12塊反推瓦至鏡板間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。4.2.3.7將主軸頂至或拉至上游，使鏡板與反推瓦貼靠，裝百分表測量主軸軸向竄動量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。4.2.3.8主軸軸線、彈性油箱正推力瓦與鏡板平行度（受力）同步調(diào)整合格后，將支撐環(huán)與管型座的把合螺栓按設(shè)計(jì)要求打完拉伸（殘余拉伸值0.30mm）。4.2.3.9用測量工具測量支撐環(huán)與管型座18個偏心銷偏心值，根據(jù)每個銷釘偏心值加工偏心銷，將加工好偏心銷安裝好后才可進(jìn)行轉(zhuǎn)輪及轉(zhuǎn)子吊裝工作。

五、結(jié)論

峽江6號機(jī)組在完成165%額定轉(zhuǎn)速的過速試驗(yàn)及75%額定負(fù)荷（受樞紐工程建設(shè)期水頭影響）的甩負(fù)荷試驗(yàn)后，于2014年6月18日13時36分并網(wǎng)進(jìn)入72小時帶負(fù)荷試運(yùn)行試驗(yàn)，至6月21日13時36分順利完成帶負(fù)荷72小時試運(yùn)行試驗(yàn)。6號機(jī)組液壓推力軸承（彈性油箱）12塊正推力瓦溫均穩(wěn)定在37℃左右，且12塊瓦的溫差最高不超過0.5℃。

實(shí)踐證明，按上述方法對大型燈泡貫流水輪發(fā)電機(jī)組的液壓推力軸承（彈性油箱）進(jìn)行安裝調(diào)整是可行的。