浮動(dòng)式上機(jī)架回裝及中心調(diào)整

趙曉東，張西克，劉曉偉

（1.國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司檢修分公司天津分部，北京 100068；2.山東泰山抽水蓄能電站有限責(zé)任公司運(yùn)維檢修部，山東泰安 271001）

1 概述

泰山抽水蓄能電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)為立軸、半傘式結(jié)構(gòu)，與水泵水輪機(jī)通過主軸直接相連。兩個(gè)導(dǎo)軸承分別位于轉(zhuǎn)子上方和下方，推力軸承位于下機(jī)架上，與下導(dǎo)軸承組成組合軸承，采用帶空氣冷卻器的密閉式通風(fēng)系統(tǒng)。發(fā)電電動(dòng)機(jī)總重量為700.8。由福伊特—富士公司生產(chǎn)，中國(guó)水利水電第四工程局現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試。

2 上機(jī)架結(jié)構(gòu)

發(fā)電電動(dòng)機(jī)上機(jī)架上部支撐發(fā)電機(jī)基坑蓋板、

碳刷架和集電環(huán)罩，下部懸掛定子上擋風(fēng)板。上機(jī)架中心體內(nèi)布置16塊導(dǎo)軸承瓦，導(dǎo)軸承為油浸式、自循環(huán)、分塊瓦可調(diào)式結(jié)構(gòu)。上機(jī)架為輻射型框架鋼板結(jié)構(gòu)，由中心體和六個(gè)徑向臂構(gòu)成[1]。中心體為圓盤形式，支臂為工字梁形式，直徑11.56m，重41t，采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，是水輪發(fā)電機(jī)較為重要的結(jié)構(gòu)件。

上機(jī)架支臂為浮動(dòng)支臂，與混凝土基礎(chǔ)通過楔形凸鍵、彈簧板、限位鍵、基礎(chǔ)墊板相連（見圖1）。彈簧板寬450mm，高650mm，厚65mm。材質(zhì)為35CrMo，強(qiáng)度極限大于980N/mm2，屈服點(diǎn)大于835N/mm2，延伸率大于12%。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，上機(jī)架通過彈簧板的變形吸收因溫度、振動(dòng)等原因造成的位移。

上機(jī)架安裝質(zhì)量控制要求見表1。

圖1 支臂連接結(jié)構(gòu)圖

表1 上機(jī)架安裝質(zhì)量控制要求

3 上機(jī)架回裝

3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)部分定中心

以轉(zhuǎn)輪上止水漏環(huán)間隙實(shí)測(cè)中心為基準(zhǔn)，將轉(zhuǎn)動(dòng)部件推至上止漏環(huán)中心，復(fù)測(cè)上止水漏環(huán)間隙，數(shù)據(jù)見圖2。其中迷宮環(huán)水流向?yàn)?.45mm，背水向?yàn)?.65mm。

圖2 水輪機(jī)上止漏環(huán)間隙（mm）

轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)間隙為1.5mm，四個(gè)方位間隙實(shí)測(cè)平均值計(jì)算為1.63mm。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)各間隙與實(shí)際平均間隙之差不應(yīng)超設(shè)計(jì)間隙的±10%，見表2。數(shù)據(jù)顯示機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部位中心調(diào)整滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 止漏環(huán)間隙計(jì)算表 mm

3.2 盤車檢查

采用剛性盤車法對(duì)軸線進(jìn)行檢查。以下導(dǎo)為支撐點(diǎn)，把下導(dǎo)間隙調(diào)至0.03～0.05mm，推力瓦支撐呈剛性狀態(tài)，連續(xù)盤車，定點(diǎn)讀數(shù)[2]。盤車數(shù)據(jù)見表3。

滑環(huán)—下導(dǎo)最大凈擺度發(fā)生在1～5點(diǎn)為0.12mm，滑環(huán)至下導(dǎo)距離為6m，計(jì)算得到0.02mm/m；規(guī)范要求集電環(huán)相對(duì)擺度不超過0.3mm/m。

上導(dǎo)—下導(dǎo)最大凈擺度發(fā)生在1～5點(diǎn)為0.03mm，上導(dǎo)至下導(dǎo)距離為4.84m，計(jì)算得到0.0062mm/m；規(guī)范要求上導(dǎo)軸承相對(duì)擺度不超過0.02mm/m。

水導(dǎo)—下導(dǎo)最大凈擺度發(fā)生在4～8點(diǎn)為0.06mm，水導(dǎo)至下導(dǎo)距離為8.625m，計(jì)算得到0.0070mm/m；規(guī)范要求水導(dǎo)相對(duì)擺度不超過0.04mm/m。

表3 盤車數(shù)據(jù)表 0.01mm

3.3 機(jī)架高程水平中心測(cè)量

將上機(jī)架吊回基坑，放落至機(jī)架支臂上，用支臂調(diào)整螺栓將機(jī)架調(diào)平至小于0.08mm/m要求。用全站儀測(cè)量轉(zhuǎn)子與定子間高程差，高差為0.72mm，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 機(jī)架中心固定

以轉(zhuǎn)動(dòng)部分中心為基準(zhǔn)，將機(jī)架推至中心處[3]。并按照以下步驟進(jìn)行機(jī)架中心固定：

（1）測(cè)量并記錄支臂彈簧板與固定塊之間間隙。

（2）沿待固定的一對(duì)支臂方向架設(shè)兩只百分表，監(jiān)測(cè)支架與軸之間位移情況。

（3）在對(duì)稱支臂分別架設(shè)一對(duì)10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動(dòng)千斤頂。當(dāng)千斤頂移動(dòng)距離為1/3組合楔形鍵厚度時(shí)，對(duì)稱在支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為1/3組合楔形長(zhǎng)度。依次進(jìn)行另外兩組對(duì)稱支臂的固定。

（4）再次在對(duì)稱支臂分別架設(shè)一對(duì)10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動(dòng)千斤頂。當(dāng)千斤頂移動(dòng)距離為2/3組合楔形鍵厚度時(shí)，在對(duì)稱支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為2/3組合楔形長(zhǎng)度。依次進(jìn)行另外兩組支臂的固定。

（5）再次在支臂分別架設(shè)一對(duì)10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動(dòng)千斤頂。當(dāng)千斤頂移動(dòng)距離為3/3組合楔形鍵厚度時(shí)，在對(duì)稱在支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為3/3組合楔形長(zhǎng)度。依次進(jìn)行另外兩組支臂的固定。

（6）支臂固定過程中注意監(jiān)視百分表移動(dòng)情況。

（7）測(cè)量彈簧板背板與基礎(chǔ)板限位塊之間間隙，計(jì)算彈簧板撓度變形量，確保撓度值在滿足0.28±0.05mm要求。

（8）復(fù)測(cè)上導(dǎo)軸承瓦架支撐至上端軸領(lǐng)間隙，監(jiān)測(cè)機(jī)架中心移動(dòng)情況，數(shù)據(jù)如圖3所示，數(shù)據(jù)顯示在機(jī)架中心固定過程中，機(jī)架中心發(fā)生偏移。機(jī)架中心由1號(hào)上導(dǎo)瓦移向9號(hào)瓦方位，中心最大偏移0.22mm，但中心偏差滿足小于0.8mm要求。

圖3 上導(dǎo)軸領(lǐng)至上機(jī)架瓦架距離

（9）復(fù)測(cè)上導(dǎo)軸承油箱銅齒至軸領(lǐng)間隙，間隙測(cè)量如圖4所示。測(cè)量驗(yàn)證機(jī)架中心確實(shí)存在偏移，中心偏移趨勢(shì)與軸領(lǐng)至上機(jī)架瓦架中心偏移趨勢(shì)相同。最小銅齒間隙滿足0.5±0.25mm要求。

圖4 上導(dǎo)軸承油箱銅齒至軸領(lǐng)間隙

4 問題分析

機(jī)架中心固定是在上機(jī)架高程、水平、中心調(diào)整合格后進(jìn)行的。并且在支臂固定過程中，百分表未顯示支臂中心有較大的偏移。

但中心固定后上導(dǎo)軸承瓦架支撐至上端軸領(lǐng)間隙、上導(dǎo)軸承油箱銅齒至軸領(lǐng)間隙顯示，在機(jī)架中心固定過程中，機(jī)架中心存在偏移。

分析認(rèn)為：中心固定過程中，千斤頂頂桿與彈簧板接觸面積較小，造成在千斤頂加載過程中，機(jī)架支臂存在一定旋轉(zhuǎn)角度。而此時(shí)百分表架設(shè)在轉(zhuǎn)軸上，接近支臂中心，百分表無法反映出支臂的旋轉(zhuǎn)變化。

為了驗(yàn)證分析正確性，對(duì)彈簧板背板與上下限位鍵之間間隙進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)如圖5所示，數(shù)據(jù)顯示彈簧板兩側(cè)變形量不均勻。說明支臂的固定過程中支架與彈簧板之間存在偏移。

圖5 彈簧板背板與上下限位鍵之間間隙

在上機(jī)架2、5號(hào)支臂方位上進(jìn)行機(jī)架中心重新調(diào)整，調(diào)整采用打鍵方式。打松2號(hào)支臂固定組合鍵，打緊5號(hào)支臂組合鍵。調(diào)整過程顯示機(jī)架中心移動(dòng)不明顯，此時(shí)組合鍵移動(dòng)的距離，完全被彈簧板變形所吸收。

脊柱腫瘤通常會(huì)引起患者的腰部疼痛不適，隨著病變的進(jìn)展，腫瘤破壞骨質(zhì)壓迫脊髓神經(jīng)還會(huì)引起腿疼甚至癱瘓，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。椎體轉(zhuǎn)移瘤（癌）在脊柱惡性病變中最常見，多見于中老年人，主要癥狀為劇烈疼痛，患者常常難以忍受，需要服用大量鎮(zhèn)痛藥方能緩解；有的病變會(huì)發(fā)生病理性骨折和繼發(fā)性截癱。

鑒于各項(xiàng)數(shù)據(jù)測(cè)量均在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之內(nèi)，且工期較為緊張，不再對(duì)機(jī)架中心進(jìn)行重新調(diào)整。

5 改進(jìn)措施

千斤頂在機(jī)架中心固定過程中，存在三次加載卸載過程，且千斤頂頂桿接觸面積較小，加上組合鍵打鍵過程，支臂存在旋轉(zhuǎn)不可避免。

為了克服機(jī)架固定過程中支臂旋轉(zhuǎn)造成的中心偏移，下一步將采用如下改進(jìn)措施：

上機(jī)架落調(diào)平后，在6個(gè)支臂上分別加裝M36頂絲，每個(gè)支臂上安裝4個(gè)M36頂絲。依照轉(zhuǎn)動(dòng)部件中心，用頂絲將上機(jī)架推至中心。同步調(diào)整6個(gè)支臂頂絲，確保機(jī)架中心不發(fā)生移動(dòng)，在調(diào)整過程中確保彈簧板變形量一致。

分別在6個(gè)支臂左右處加裝導(dǎo)向板，導(dǎo)向板一端與基礎(chǔ)板焊接固定，另一端與支臂之間預(yù)留50mm間隙，安裝一組楔形鍵。架設(shè)百分表，底座固定在導(dǎo)向板上，表針指示在支臂上。在頂絲移動(dòng)過程中，監(jiān)測(cè)支臂是否旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)支臂旋轉(zhuǎn)量，用楔子板將支臂推至原位置。

當(dāng)彈簧板達(dá)到設(shè)計(jì)變形量后，在進(jìn)行組合鍵的打鍵，打鍵過程監(jiān)測(cè)百分表指針變化。

具體安裝工序按照以下進(jìn)行：

（1）上機(jī)架吊入機(jī)坑上方調(diào)整好方位后，平穩(wěn)落至6個(gè)支柱法蘭上面，調(diào)平上機(jī)架后，用24個(gè)M16的螺栓將上機(jī)架水平方位固定。

（2）在6個(gè)支臂左右處加裝導(dǎo)向板，導(dǎo)向板一端與基礎(chǔ)板焊接固定，另一端與支臂之間預(yù)留50mm間隙，安裝一組楔形鍵。架設(shè)百分表，底座固定在導(dǎo)向板上，表針指示在支臂上。監(jiān)測(cè)支臂旋轉(zhuǎn)。

（4）同步調(diào)整6個(gè)支臂頂絲，確保6個(gè)支臂方位百分表變化均勻一致。

（5）測(cè)量6個(gè)彈簧板變形量，當(dāng)變形量達(dá)到0.28mm后，進(jìn)行組合鍵打鍵。

（6）在6個(gè)支臂間打入組合鍵，打鍵過程用百分表監(jiān)測(cè)支臂旋轉(zhuǎn)情況，并根據(jù)旋轉(zhuǎn)量，在支臂左右兩側(cè)用打鍵方式，將支臂推至原位置。

（7）回裝過程中部分示意圖如圖6所示。

圖6 回裝過程中部分示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)泰山抽水蓄能電站4號(hào)機(jī)組上機(jī)架回裝及中心調(diào)整工作，提出的一些具體工序做法。并根據(jù)具體安裝工作遇到的問題，提出了一些改進(jìn)措施，以確保機(jī)架中心固定時(shí)，中心不發(fā)生移動(dòng)。同時(shí)通過改進(jìn)措施，可以糾正機(jī)架中心固定過程中支臂偏移，為今后上機(jī)架中心調(diào)整提供了相關(guān)參考。

[1] 白延年.水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1972.

[2] 黃景湖.準(zhǔn)確把握水電機(jī)組“擺度”的涵義[J ].水電站機(jī)電技術(shù)，2004，1:4-8.

[3] 王玲花.水輪發(fā)電機(jī)組安裝與檢修[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2012.