CCS水電站主軸密封及導軸承安裝

周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650041）

CCS水電站主軸密封及導軸承安裝

周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650041）

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站（簡稱CCS水電站）安裝8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機組，依據(jù)設計要求主軸密封裝置在水輪機壓氣工況下運行時主軸密封才投入，防止壓縮空氣從主軸密封溢出；在正常運行（無壓運行）時主軸密封切除。該電站水輪機主軸密封結(jié)構特點與其他機組結(jié)構形式不同，本文針對該電站主軸密封的結(jié)構特點和安裝施工工藝進行詳細闡述，供其他同類電站借鑒。

水電站；水斗式水輪機；主軸密封；導軸承；安裝

1　概述

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝了8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機組，機組將在“無壓狀態(tài)”和“有壓狀態(tài)”兩種狀態(tài)下運行，即：當下游河道流量超過一定流量時尾水洞將變成有壓洞，水輪機按有壓運行方式運行，水輪機轉(zhuǎn)輪室內(nèi)將采用強迫補氣壓水措施，把尾水壓到轉(zhuǎn)輪可以正常運行的水位，滿足水輪機最小排出高度的要求，此時需要將主軸密封投入運行防止壓縮空氣從主軸密封處溢出；當下游河道流量較小尾水洞為無壓洞時，水輪機按無壓運行方式運行，此時需要將主軸密封切除。主軸密封的投入與切除通過油壓接力器進行控制，沿圓周方向均勻布置4個液壓頂起裝置及2個鎖定裝置，通過電磁閥進行控制。當在有壓狀態(tài)下運行時主軸密封接力器鎖錠退出，主軸密封千斤頂落下主軸密封投入，并自動投入潤滑水；當無壓狀態(tài)下運行時主軸密封千斤頂頂起，主軸密封接力器鎖錠投入主軸密封退出。

主軸密封主要由抗磨板、密封環(huán)、浮動環(huán)、蓋板、彈簧、千斤頂、鎖錠裝置、支撐塊、形程開關、電磁閥、操作油管、潤滑水管等組成；水導軸承采用稀油潤滑的巴氏合金瓦襯的自潤滑軸承，采用楔形調(diào)整塊的分塊瓦和可拆卸的軸承體組成。具體結(jié)構如圖1所示：

圖1　主軸密封及水導軸承總裝配圖

2　主軸密封安裝

水輪機主軸軸線及中心等調(diào)整完成，并符合相關要求后進行主軸密封和導軸承的安裝。根據(jù)沖擊式機組自身的結(jié)構特點，主軸密封的安裝對導軸承的安裝是制約的，必須等到主軸密封的安裝工作全部結(jié)束后才能進行導軸承的安裝。主軸密封安裝前根據(jù)廠家設計圖紙在下風罩橫梁上焊接4個吊耳，并懸掛4個5 t手拉葫蘆將水導軸承及下油箱整體吊起，再用4個自制剛支墩將軸承體及下油箱固定牢靠。

2.1抗磨環(huán)安裝

將分瓣到貨的抗磨板表面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺，然后用刀尺檢查法蘭面的平整度。

按照出廠裝配編號和設計圖紙的裝配半徑尺寸將抗磨環(huán)裝配在水輪機軸上。在調(diào)整時一定要保證抗磨環(huán)的外側(cè)與主軸支撐止口外側(cè)邊緣緊貼，把緊螺栓到設計力矩，用0.02 mm的塞尺檢查不能通過；用框式水平儀檢查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺檢查抗磨環(huán)分瓣接頭位置無錯臺。

抗磨環(huán)的固定螺栓應凹進摩擦面2 mm以上。

抗磨板安裝完成后，進行抗磨板波浪度的盤車檢查，沿圓周方向布置4塊百分表，盤車檢查抗磨板內(nèi)、外環(huán)工作面的波浪度≤0.02 mm。

2.2浮動環(huán)安裝

將分瓣到貨的密封環(huán)和浮動環(huán)表面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺，然后用刀尺檢查組合面的平整度。在機坑外按照6個潤滑水孔的位置進行預配并在浮動環(huán)上做好標記。

利用手拉葫蘆將分瓣浮動環(huán)吊入機坑安裝位置，按照圖紙方位進行組裝，組裝時注意組合面按照圖紙要求涂抹L515平面密封膠，組裝完成后用0.02mm塞尺檢查不能通過，并在浮動環(huán)側(cè)面安裝封堵螺塞。

浮動環(huán)組裝完成后用手拉葫蘆吊起一定的高度，按照預裝時標記進行密封環(huán)與浮動環(huán)的組裝，考慮到密封環(huán)的特殊材質(zhì)，在組合螺栓擰緊過程中必須采用力矩扳手均勻打緊即可，防止過度用力將密封環(huán)損壞，檢查密封環(huán)的固定螺栓應凹進摩擦面2 mm以上，組裝完成后按照圖紙方位將密封環(huán)緩慢落在抗磨板上。

2.3蓋板安裝

在水輪機主軸軸線及中心調(diào)整、固定完成后先進行蓋板的預裝工作。將分瓣蓋板吊入機坑，根據(jù)設計圖紙半徑控制尺寸調(diào)整蓋板與主軸的同心度，測量蓋板與主軸的同心度偏差≤0.5 mm。當蓋板調(diào)整完成后按照圖紙要求配鉆定位銷釘孔。

2.4彈簧的安裝

檢查浮動環(huán)與蓋板的相對方位，將彈簧安裝孔清掃干凈，試裝彈簧，保證彈簧的壓縮均勻、順暢，不允許有發(fā)卡現(xiàn)象，然后回裝彈簧旋入絲堵壓緊。

2.5支撐塊、千斤頂、鎖定裝置的安裝

蓋板與浮動環(huán)的密封間隙沿主軸采用白布進行封堵防護。按照圖紙對稱安裝浮動環(huán)定位調(diào)整板，用塞尺檢查定位板與蓋板定位銷之間的間隙（0.05～0.10 mm），然后配鉆定位板定位銷，保證浮動環(huán)上、下活動時的徑向偏移。

按照浮動環(huán)與蓋板上的編號，將支撐塊、千斤頂、鎖定裝置對號入座，裝入廠內(nèi)預配銷釘，把緊螺栓。微量的調(diào)整支撐塊的方位，確保支撐塊上的頂起螺桿與千斤頂?shù)幕钊麠U垂直，然后用力矩扳手擰緊支撐塊的壓緊螺栓，按照圖紙要求調(diào)整4個頂起裝置支撐塊調(diào)節(jié)螺桿與千斤頂活塞桿之間的距離（12 mm），然后涂抹螺紋鎖固膠將螺桿用螺母鎖固。主軸密封千斤頂及鎖錠裝置如圖2所示：

圖2　主軸密封千斤頂裝配圖

在蓋板上按照編號安裝鎖定裝置墊板、鎖定裝置、支撐塊，檢查鎖定裝置與墊板的間隙是否滿足圖紙要求（0.4～0.8 mm），保證鎖定裝置的順暢投退。見圖3主軸密封鎖定裝置裝配。

圖3　主軸密封鎖錠裝置裝配圖

2.6附件的安裝

按照圖紙要求進行潤滑水管、潛水泵、潛水泵管路、頂起裝置及鎖錠裝置油管路安裝。所以管路焊縫必須進行PT檢查，潤滑水管路按照圖紙要求整體進行0.6MPa水壓試驗，潛水泵排水總管進行0.3MPa水壓試驗，頂起裝置及鎖錠裝置油管路進行酸洗及1.5倍的工作壓力試驗，保壓30 min不得有滲漏。

2.7頂起裝置及鎖定裝置聯(lián)動試驗

管路安裝完成后，利用油壓泵通過操作電磁閥對千斤頂及鎖定裝置動作試驗，檢查實際工況時的聯(lián)動性。即：4個千斤頂是否同步頂起浮動環(huán)，頂起過程中浮動環(huán)是否動作順暢，鎖定裝置是否能投退自如，千斤頂及鎖定裝置缸體是否有漏油現(xiàn)象。

2.8浮動環(huán)頂起試驗

在主軸密封蓋板上對稱布置4塊百分表，向主軸密封供0.4 MPa的潤滑水，檢查浮動環(huán)的頂起是否水平及頂起量為0.10～0.15 mm。若浮動環(huán)頂起水平偏差較大需要分析原因進行處理調(diào)整。

3　水導軸承安裝

水導軸承主要包括：下油箱、軸承體、內(nèi)擋油圈、油盆底、冷卻器、瓦座、水導瓦、調(diào)整斜楔、內(nèi)油箱、密封板、外油箱、冷卻器進出水管、油盆蓋、接觸式油擋、瓦溫電阻、油溫電阻、油位計、油混水位計等。

3.1下油箱及油盆底安裝

主軸密封安裝工作全部結(jié)束后，將水導軸承及下油箱整體用4個5 t葫蘆吊起取出4個鋼支墩，將上部機殼上精加工面清掃干凈，用細砂紙或油石去除高點及毛刺。按照預裝的方位緩慢同步降落4個5 t手拉葫蘆將下油箱落至安裝位置，并裝入定位銷釘。

按照圖紙方位將清掃干凈的下油箱油盆底組合后與下油箱進行組合，在組合縫涂抹L515平面密封膠，組合完成待密封膠凝固后用0.02 mm塞尺檢查組合縫間隙不能通過，然后用手拉葫蘆將內(nèi)擋油圈與油盆底位置找正，放入密封條，穿入螺栓擰緊。

3.2水導冷卻器水壓試驗

水導冷卻器為扇形散熱片結(jié)構，在安裝前進行水壓試驗，試驗壓力為1.0 MPa，保壓30 min不得有滲漏，若有滲漏必須進行檢查處理。水壓試驗完成后，泄壓安裝擋油板。

3.3水導瓦安裝

分瓣瓦座清洗干凈后在機坑內(nèi)組裝完成，將瓦座與軸承體按照圖紙方位進行組合，然后利用外徑千分尺測量瓦座、軸承體與主軸軸領對稱4點距離，檢查瓦座與軸承體的同心度，按照圖紙要求確保瓦座與主軸軸領的間隙控制在0.6～0.8 mm。

用導向螺桿配合4個手拉葫蘆緩慢降落瓦座與軸承體，在降落過程中確保瓦座與軸承體的水平度，防止與主軸刮碰。軸承體降落就位后按照預裝時的標記安裝定位銷及組合螺栓，組合螺栓的力矩為1291 N·m。最后再次檢查瓦座與主軸軸領的間隙控制在0.6～0.8 mm。

采用酒精、清潔泥等相關材料將水導瓦、軸承體內(nèi)部、軸領清洗干凈，按照圖紙和出廠時的預配編號將水導瓦吊裝就位。

在軸承體上沿圓周方向?qū)ΨQ架設4塊百分表監(jiān)測調(diào)瓦過程中主軸中心的位移。根據(jù)水導瓦的數(shù)量按照水導瓦的方位布置10塊百分表，監(jiān)測水導瓦調(diào)整與主軸接觸情況，水導瓦調(diào)整時采用對稱兩塊瓦為一組同時對稱調(diào)整方式進行，通過壓板、調(diào)整螺桿和斜楔調(diào)整水導瓦與主軸的接觸情況，對稱緊固調(diào)整螺桿上的調(diào)整螺母，當發(fā)現(xiàn)彼此對方百分表指針有輕微變動時表明此兩塊瓦抱緊，再轉(zhuǎn)入下一組，直到全部全部調(diào)整完成，最后用0.02 mm塞尺檢查水導瓦與主軸軸領是否完全接觸點。

用內(nèi)徑千分尺測量10塊壓板的厚度，再用深度尺測量斜楔頂部與壓板頂部的距離，根據(jù)斜楔的比例1：50及水導瓦需調(diào)整的間隙0.24 mm，計算需加工套管的長度值。計算公式為：斜楔頂部與壓板頂部的距離-壓板的厚度-需調(diào)整瓦間隙（0.24 mm）換算的長度（套管總長為12 mm）=套管加工后的長度。

套管加工后用游標卡尺進行復測，若有少量偏差進行修磨處理。將套管清掃干凈，拆除之前調(diào)整時安裝的壓板，將套管套入調(diào)整螺桿，再回裝壓板，然后通過旋緊調(diào)節(jié)螺桿上的螺帽將斜楔提起，直到套管在斜楔與壓板之間壓緊為止，最后鎖緊定位螺帽。

水導瓦調(diào)整完成后，按照圖紙和水導瓦編號安裝測溫電阻并做好標記，然后檢查電阻的絕緣值應滿足要求。

3.4附件安裝

將之前預存在機坑內(nèi)的外油箱用手拉葫蘆倒至軸承體上，對組合面用砂紙、銼刀、刀尺檢查處理干凈，組合面涂抹L515平面密封膠進行組圓，然后用環(huán)形吊車葫蘆將外油箱整體提起，清掃外油箱下法蘭面及軸承體把合面，安裝密封條，再將外油箱落下穿入螺栓按力矩要求打緊。

將水導瓦、瓦座、軸領檢查清理干凈，按照方位安裝內(nèi)油箱蓋板，內(nèi)油箱蓋板安裝完成后安裝密封板，密封板與主軸的間隙控制在0.5～0.7 mm，用塞尺檢查整圈間隙應均勻。

油盆內(nèi)徹底清掃干凈，用刀口尺、銼刀檢查外油箱及油盆蓋組合面無高點、毛刺，用手拉葫蘆將油盆蓋吊裝就位，調(diào)整油盆蓋的方位及油盆蓋與主軸同心度滿足要求擰緊組合螺栓，配鉆定位銷釘孔。

按照圖紙要求安裝油位計、油溫計、油混水位計、空氣濾清器、觀察窗等相關附件，并滿足要求。

4　小結(jié)

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝8臺套單機容量為205 MVA的立軸水斗式水輪發(fā)電機組，該機組主軸密封設計結(jié)構與國內(nèi)同類型機組及其他類型的機組結(jié)構形式不同，并且運行工況特殊。因此，主軸密封及水導軸承的安裝質(zhì)量控制非常嚴格，按照此施工工藝完全保證了安裝質(zhì)量要求。目前厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站前4臺機組已經(jīng)進入調(diào)試運行階段，并且運行穩(wěn)定、可靠。通過本文對主軸密封和水導軸承施工工藝的闡述，希望可以為其他類似電站提供參考。

TK730.3

B

1672-5387（2016）09-0022-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.008

2016-04-15

周玉龍（1980-），男，工程師，從事水電站機電設備安裝及質(zhì)量管理工作。