黃金坪水電站左岸大廠房4#機(jī)組軸線調(diào)整

孫 紅 武

(四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 康定　626001)

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黃金坪水電站左岸大廠房4#機(jī)組軸線調(diào)整

孫 紅 武

(四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 康定626001)

摘要：介紹了黃金坪水電站4#機(jī)組在安裝過(guò)程中采用的軸線調(diào)整方法。通過(guò)對(duì)盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析處理,解決了機(jī)組導(dǎo)軸承擺度過(guò)大的缺陷,最終完成了機(jī)組軸線調(diào)整，機(jī)組運(yùn)行后擺度及振動(dòng)達(dá)到規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：盤(pán)車(chē)；軸線；擺度；黃金坪水電站

1電站概述

黃金坪水電站位于甘孜藏族自治州康定市黃金坪鄉(xiāng)境內(nèi)，為大渡河干流規(guī)劃調(diào)整推薦二十二級(jí)方案中的第十一級(jí)電站，上游接長(zhǎng)河壩水電站，下游接瀘定水電站。水庫(kù)正常蓄水位高程1 476 m，死水位高程1 472 m，具有日調(diào)節(jié)能力，電站總裝機(jī)容量850 MW，采用左岸大廠房、右岸小廠房?jī)蓚€(gè)地下廠房的開(kāi)發(fā)布置方式，其中左岸大廠房裝機(jī)容量為4×200 MW，在壩址下游約3 km處從水庫(kù)左岸引水發(fā)電，多年平均年發(fā)電量35億 kW·h，年利用小時(shí)數(shù)為4 370 h；右岸小廠房裝機(jī)容量為2×25 MW，主要任務(wù)是承擔(dān)電站脫水段(壩址～左岸大廠房尾水段間)環(huán)保供水。

2黃金坪水電站機(jī)組具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

黃金坪水電站水輪發(fā)電機(jī)組由東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司制造，水輪機(jī)型號(hào)為HLD597-LJ-600，發(fā)電機(jī)型號(hào)為SF200-56/13200。機(jī)組形式為立軸半傘式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上方設(shè)有上導(dǎo)軸承，轉(zhuǎn)子下方設(shè)有下導(dǎo)軸承和推力軸承。推力軸承和下導(dǎo)軸承共用一個(gè)油槽，布置在下機(jī)架上。機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為107.1 r/min。上導(dǎo)軸承所設(shè)置的12塊巴氏合金瓦至鏡板距離為5.35 m，下導(dǎo)軸承設(shè)置了18塊巴氏合金瓦，水導(dǎo)軸承采用10塊巴氏合金瓦，距離鏡板7.241 5 m。推力軸承采用16塊彈性金屬氟塑推力瓦。鏡板直徑為3 570 mm。推力軸承采用支柱式彈性油箱結(jié)構(gòu)。推力軸承負(fù)荷為1 650 t。

3盤(pán)車(chē)方式的選擇

黃金坪水電站推力軸承由于采用彈性金屬氟塑推力瓦，無(wú)高壓油頂起裝置，盤(pán)車(chē)摩擦力大，因而無(wú)法采用人工盤(pán)車(chē)方式。原設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)備采用電動(dòng)盤(pán)車(chē)方式進(jìn)行盤(pán)車(chē)(即在定子和轉(zhuǎn)子之間通直流電的方式，將發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)組旋轉(zhuǎn)進(jìn)行盤(pán)車(chē)的方式)，但由于電氣盤(pán)車(chē)設(shè)備龐大，接線復(fù)雜，操作困難，可靠性和穩(wěn)定性較差且電動(dòng)盤(pán)車(chē)工具在機(jī)組訂貨時(shí)不含直流電纜等問(wèn)題而未被采用?？紤]到后期機(jī)組大修過(guò)程中仍需要盤(pán)車(chē)，最終決定采用自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置進(jìn)行盤(pán)車(chē)。自動(dòng)盤(pán)車(chē)是利用自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)組旋轉(zhuǎn)進(jìn)行盤(pán)車(chē)的一種方式，自動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、連軸機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)等部件組成，盤(pán)車(chē)機(jī)架安裝在發(fā)電機(jī)上機(jī)架上，利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)及離合機(jī)構(gòu)形成力偶矩驅(qū)動(dòng)力偶臂帶動(dòng)上端軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行盤(pán)車(chē)。此種盤(pán)車(chē)裝置盤(pán)車(chē)速度均勻，旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生力矩不均勻現(xiàn)象，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

4盤(pán)車(chē)方法的選擇

黃金坪水電站推力軸承由于采用的是液壓支柱式推力軸承，故只能采用彈性盤(pán)車(chē)和剛性盤(pán)車(chē)兩種方法。設(shè)備廠家提供的安裝技術(shù)要求采用抱上導(dǎo)瓦和水導(dǎo)瓦進(jìn)行彈性盤(pán)車(chē)的方式，因此，安裝現(xiàn)場(chǎng)在采用盤(pán)車(chē)方法和報(bào)哪一道瓦問(wèn)題上爭(zhēng)論較大。 鑒于剛性盤(pán)車(chē)能較好地反映機(jī)組軸線的實(shí)際情況，故最終決定采用報(bào)下導(dǎo)瓦剛性盤(pán)車(chē)的方式進(jìn)行盤(pán)車(chē)。要求采用兩個(gè)步驟進(jìn)行盤(pán)車(chē)。第一步是在完成彈性油箱水平調(diào)整和重量轉(zhuǎn)移后將鏡板調(diào)平，將彈性油箱的旋套旋至底部，使液壓支柱式彈性油箱處于剛性狀態(tài)后進(jìn)行盤(pán)車(chē)。第二步是將彈性油箱保護(hù)旋套松開(kāi)、完成受力調(diào)整后在保證水平達(dá)到設(shè)計(jì)要求的情況下再次進(jìn)行盤(pán)車(chē)。最終將兩種盤(pán)車(chē)方法所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

5測(cè)點(diǎn)布置情況

黃金坪水電站的盤(pán)車(chē)測(cè)點(diǎn)是在機(jī)組主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一周俯視逆時(shí)針均分8點(diǎn)，在上導(dǎo)、下導(dǎo)、水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)法蘭、水導(dǎo)等處加設(shè)百分表以測(cè)量其擺度值，從而可求得軸線對(duì)鏡板的不垂直度與法蘭處的折線值，為進(jìn)行軸線處理提供依據(jù)。除此之外，還在鏡板外緣設(shè)水平和垂直兩個(gè)測(cè)點(diǎn)。水平測(cè)點(diǎn)設(shè)在鏡板外緣圓周面，垂直測(cè)點(diǎn)設(shè)在鏡板平面最大直徑處，測(cè)量方位須與導(dǎo)軸承測(cè)點(diǎn)一致。垂直數(shù)值反映鏡板軸向跳動(dòng)值(軸線與鏡板垂直情況)，水平測(cè)點(diǎn)則是檢查盤(pán)車(chē)過(guò)程中鏡板有無(wú)發(fā)生過(guò)大的中心位移。這些測(cè)點(diǎn)的布置是為了最大程度地反映軸線與鏡板的真實(shí)數(shù)據(jù)。

6軸線調(diào)整

軸線調(diào)整的內(nèi)容一般分為以下三項(xiàng):(1)軸線測(cè)量：通過(guò)盤(pán)車(chē)測(cè)得幾個(gè)斷面測(cè)量部位的擺度值,看其是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),從而為下一步的軸線調(diào)整提供可靠的資料；(2)軸線處理：根據(jù)實(shí)際測(cè)量到的機(jī)組軸線的狀態(tài)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算分析并作出相應(yīng)的處理，將各測(cè)量部門(mén)的擺度值控制在規(guī)程規(guī)定允許的范圍之內(nèi)；(3)軸線調(diào)整：將處理合格的軸線通過(guò)移軸和調(diào)整推力瓦的水平,使主軸的旋轉(zhuǎn)中心線與機(jī)組中心線重合,同時(shí)對(duì)推力軸承的受力進(jìn)行調(diào)整,盡量做到各塊推力瓦受力均衡,最后將各導(dǎo)軸承調(diào)整至與機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心線相重合。

6.1軸線測(cè)量

黃金坪水電站的軸線調(diào)整首先進(jìn)行的是鏡板調(diào)平和受力調(diào)整。在進(jìn)行受力調(diào)整時(shí)，先使機(jī)組軸系處于自由狀態(tài)，分別按單側(cè)間隙0.03～0.05 mm抱緊互成90°夾角的四塊上導(dǎo)瓦及水導(dǎo)瓦,利用手動(dòng)壓力油泵及制動(dòng)器頂起轉(zhuǎn)子，將各測(cè)桿下方的百分表對(duì)零，然后釋放制動(dòng)器油壓，將轉(zhuǎn)子平穩(wěn)落下，待機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分穩(wěn)定后，分別將抱緊的四塊導(dǎo)軸瓦松開(kāi)，分組讀取每個(gè)彈性油箱測(cè)桿下的兩塊百分表讀數(shù)。在進(jìn)行彈性油箱受力調(diào)整時(shí)，應(yīng)將上導(dǎo)及水導(dǎo)瓦抱緊，調(diào)整完成后松開(kāi)瓦讀數(shù)。受力完成后分別測(cè)量水輪機(jī)止漏環(huán)和發(fā)電機(jī)空氣間隙，將轉(zhuǎn)動(dòng)部件調(diào)整到機(jī)組中心，然后進(jìn)行盤(pán)車(chē)。首次盤(pán)車(chē)時(shí)，若軸系折線過(guò)大可能會(huì)造成水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與固定止漏環(huán)刮蹭，為避免出現(xiàn)事故，在進(jìn)行首次盤(pán)車(chē)時(shí)，嚴(yán)密注視各表計(jì)的讀數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止；同時(shí)，每盤(pán)至一個(gè)點(diǎn)時(shí)，用塞尺將整個(gè)止漏環(huán)間隙劃一遍，以確保間隙足夠均勻且無(wú)任何雜物。黃金坪水電站盤(pán)車(chē)分兩步：

第一步是將推力軸承旋套旋至底部，鎖死彈簧油箱進(jìn)行盤(pán)車(chē)，盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1　盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)表　/0.01 mm

第二步是將推力軸承旋套旋起，回復(fù)推力軸承剛性進(jìn)行盤(pán)車(chē)，得到以下盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)(表2、3)。

表2　盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)表

表3　盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)表

采用以上兩種方法得到的數(shù)據(jù)基本一致。根據(jù)圖紙得知水導(dǎo)至鏡板的距離為7.24 m，計(jì)算相對(duì)擺度為0.22 mm÷7.24 m=0.03 mm/m。根據(jù)該值得知相對(duì)擺度未達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行軸線處理。

6.2軸線處理

由計(jì)算可知相對(duì)擺度為0.03 mm/m。而對(duì)于機(jī)組轉(zhuǎn)速107.1 r/min的國(guó)標(biāo)優(yōu)良率為相對(duì)擺度需小于0.03 mm/m，故最終決定進(jìn)行軸線處理。由于黃金坪水電站從轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸到水發(fā)聯(lián)軸到轉(zhuǎn)子聯(lián)軸處均采用銷釘螺栓連接，無(wú)法進(jìn)行調(diào)整，因此決定采用在推力頭和鏡板間加墊的方式進(jìn)行軸線調(diào)整。加墊方式見(jiàn)圖1。

現(xiàn)場(chǎng)加墊后，再次進(jìn)行盤(pán)車(chē)，取得的數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。

從以上數(shù)據(jù)得知，水導(dǎo)軸承處最大擺度為0.11 mm/m,計(jì)算相對(duì)擺度0.11 mm÷7.24 mm=0.015 mm/m，該相對(duì)擺度值達(dá)到國(guó)標(biāo)優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。在完成軸線處理及再次盤(pán)車(chē)驗(yàn)證后進(jìn)行軸線調(diào)整，使用塞尺測(cè)量上、下止漏環(huán)間隙，使用千斤頂將軸線調(diào)整至機(jī)組最優(yōu)中心后進(jìn)行抱瓦。

圖1　推力頭和鏡板間加墊方式圖

7結(jié)語(yǔ)

黃金坪水電站開(kāi)機(jī)后，我們對(duì)各部位進(jìn)行了擺度測(cè)量，實(shí)測(cè)各部位擺度如下：水導(dǎo)軸承、上導(dǎo)軸承及下導(dǎo)軸承擺度均在0.14 mm內(nèi)，與盤(pán)車(chē)結(jié)果一致，振動(dòng)值均在0.02 mm以內(nèi)，達(dá)到規(guī)范要求，具體測(cè)量值見(jiàn)表2。

圖2　4#機(jī)組開(kāi)機(jī)后在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖

眾所周知，機(jī)組軸線調(diào)整是機(jī)組安裝過(guò)程中的一道重要工序，如果一臺(tái)機(jī)組的軸線達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生較大的擺動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)部件受到的不平衡質(zhì)量、磁拉力和水力不平衡都會(huì)加大,機(jī)組的振動(dòng)擺度將會(huì)隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)而加大,進(jìn)而使各軸承的運(yùn)行進(jìn)入惡性循環(huán)。黃金坪水電站依據(jù)最基本的盤(pán)車(chē)原理進(jìn)行盤(pán)車(chē)和軸線調(diào)整，最終結(jié)果達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn):

[1]GB8564-2003，水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范[S].

(責(zé)任編輯：李燕輝)

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孫紅武(1973-)，男，陜西西安人，主任，助理工程師，技師，二級(jí)建造師，從事水電工程建設(shè)技術(shù)與管理工作.

作者簡(jiǎn)介:

文章編號(hào):1001-2184(2016)02-0002-04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV22;TV734.2

收稿日期:2015-12-31