向家壩左岸電站800MW水輪發(fā)電機(jī)組總裝調(diào)整

謝輝平，周 頂

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向家壩左岸電站800MW水輪發(fā)電機(jī)組總裝調(diào)整

謝輝平，周 頂

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司向家壩水力發(fā)電廠，四川宜賓 644612）

本文介紹了向家壩左岸電站機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要參數(shù)，重點(diǎn)對(duì)其中心、軸線調(diào)整方法及質(zhì)量控制措施進(jìn)行了介紹及分析。目前國(guó)內(nèi)很多水輪發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)與向家壩機(jī)組類似，本文對(duì)相關(guān)技術(shù)人員具有參考價(jià)值。

向家壩電站；水輪發(fā)電機(jī)組；總裝

0 前言

向家壩左右岸電站各安裝4臺(tái)單機(jī)容量800MW的水輪發(fā)電機(jī)組，是目前世界上已投運(yùn)的單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組。左岸機(jī)組由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)制造，右岸機(jī)組由天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)制造。向家壩電站是繼三峽之后的又一個(gè)巨型電站，吸收了三峽技術(shù)并進(jìn)行優(yōu)化，左岸機(jī)組國(guó)產(chǎn)化，代表了我國(guó)水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)制造水平已走在世界前列。

向家壩機(jī)組為立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)組，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包括轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、水輪機(jī)軸、發(fā)電機(jī)軸、定子、轉(zhuǎn)子、上端軸、下機(jī)架、上機(jī)架、推力下導(dǎo)聯(lián)合軸承、上導(dǎo)軸承以及水導(dǎo)軸承等，軸線調(diào)整即為上述部件的測(cè)量、調(diào)整、校核的過(guò)程[1-2]。

1 軸線調(diào)整及總裝流程

立式水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整主要有鋼琴線法和盤車法[3-5]，鋼琴線法與機(jī)組加工精度有很大關(guān)系，國(guó)內(nèi)機(jī)組普遍采用盤車法。向家壩左岸電站采用的是以下導(dǎo)軸頸為基準(zhǔn)的剛性盤車法，并輔以鋼琴線法驗(yàn)證，其主要流程如圖2所示。

2 固定部件中心控制

固定部件主要包括基礎(chǔ)環(huán)、座環(huán)、底環(huán)、頂蓋、下機(jī)架、定子及上機(jī)架，其中基礎(chǔ)環(huán)和座環(huán)屬于埋件，由土建專業(yè)前期安裝。機(jī)電安裝以埋件安裝完成，土建交面后的機(jī)坑測(cè)定開(kāi)始。固定部件中心控制按以下流程進(jìn)行：

圖1 機(jī)組總裝結(jié)構(gòu)圖

（1）機(jī)坑測(cè)定，確定最優(yōu)安裝中心。通過(guò)座環(huán)上、下法蘭面螺孔及內(nèi)鏜口確定機(jī)組最優(yōu)安裝中心。由于座環(huán)螺孔已在廠內(nèi)完成加工，且上法蘭面（頂蓋安裝法蘭面）螺孔數(shù)量多達(dá)120個(gè)，應(yīng)優(yōu)先考慮再兼顧下法蘭面螺孔及兩法蘭內(nèi)鏜口。

圖2 機(jī)組軸線調(diào)整及總裝流程圖

（2）定子安裝。以機(jī)坑測(cè)定確定的最優(yōu)中心安裝定子機(jī)座及鐵心，磁化試驗(yàn)完成后將定子實(shí)際中心返至座環(huán)。

（3）底環(huán)安裝。以定子返回的中心及座環(huán)的方位標(biāo)記線確定底環(huán)中心及方位。

（4）頂蓋安裝。以底環(huán)中心調(diào)整頂蓋中心，底環(huán)上的下軸套與頂蓋上的中軸套同心控制頂蓋方位。

（5）下機(jī)架安裝。綜合考慮上下止漏環(huán)間隙的偏差及主軸垂直度，以發(fā)電機(jī)軸與下機(jī)架間隙控制下機(jī)架中心。

（6）上機(jī)架安裝。綜合考慮上下止漏環(huán)間隙、空氣間隙的偏差及主軸垂直度，以上端軸與上機(jī)架間隙控制上機(jī)架中心。

3 轉(zhuǎn)動(dòng)部件中心控制

轉(zhuǎn)動(dòng)部件主要包括轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸、發(fā)電機(jī)下端軸、轉(zhuǎn)子、推力頭、發(fā)電機(jī)上端軸、中心補(bǔ)氣管和集電環(huán)，除轉(zhuǎn)輪與水輪機(jī)軸連接銷孔是工廠內(nèi)使用同一鏜模加工外，其它連接部件都是在電站現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整再鉆銷孔。法蘭面工廠內(nèi)已標(biāo)注好了高低點(diǎn)，所以只要按標(biāo)記安裝，一般不會(huì)出現(xiàn)軸系彎折的情況。

3.1 轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸連接

轉(zhuǎn)輪與水輪機(jī)軸采用銷釘螺栓連接，廠內(nèi)使用同一鏜模的正反面進(jìn)行加工，廠內(nèi)已保證了其同心度，現(xiàn)場(chǎng)不可調(diào)，僅需按出廠的高低點(diǎn)標(biāo)記對(duì)齊方位連接安裝。

3.2 水輪機(jī)軸、發(fā)電機(jī)軸連接

發(fā)電機(jī)組主軸分水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸，水輪機(jī)軸長(zhǎng)7.2m，發(fā)電機(jī)軸長(zhǎng)5.3m，兩軸采用銷套加雙頭螺桿的連接方式，銷孔在工地同鏜。水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸的兩端各加工有精加工面，可用以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)整同心度。為了避免占用直線工期，向家壩左岸電站采用的是靜態(tài)調(diào)整法。

（1）先將水輪機(jī)軸吊裝放置在安裝場(chǎng)支墩上，調(diào)整其上法蘭面水度在0.02mm/m以內(nèi)。

（2）吊裝發(fā)電機(jī)軸至水輪機(jī)軸上方并按廠內(nèi)高低點(diǎn)標(biāo)記與水輪機(jī)軸連接，調(diào)整發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸螺孔基本重合，發(fā)電機(jī)軸下法蘭與水輪機(jī)軸上法蘭錯(cuò)牙不超過(guò)0.02mm，拉緊10顆把合螺栓。

（3）檢查發(fā)電機(jī)軸上法蘭面水平度應(yīng)在0.02mm/m以內(nèi)，否則重新調(diào)整。

（4）架設(shè)求心器及鋼琴線，測(cè)量?jī)奢S各法蘭面的中心，計(jì)算主軸的垂直度應(yīng)在0.02mm/m以內(nèi)，且方向與法蘭面傾斜方向相一致，否則重新調(diào)整。

（5）以上都合格后按到貨銷套尺寸及設(shè)計(jì)配合間隙加工銷套孔。

3.3 轉(zhuǎn)子、推力頭連接

推力頭直徑5.2m，由24塊推力瓦支撐。推力頭與轉(zhuǎn)子中心體通過(guò)共20顆M30螺栓連接，無(wú)銷釘定位，現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)余量較大。轉(zhuǎn)子與推力頭調(diào)整是第一次盤車，主要流程如下：

（1）24塊推力瓦及推力頭吊裝到位后，在推力頭上表面放置4個(gè)水平儀（廠內(nèi)加工已保證已上表面與鏡板平行度不超過(guò)0.02mm/m），用3塊推力瓦調(diào)整推力頭水平度在0.02mm/m以內(nèi)，并滿足安裝高程要求；監(jiān)測(cè)水平，將其它推力瓦與鏡板貼緊。

（2）按高低點(diǎn)標(biāo)記將轉(zhuǎn)子落在推力頭上，檢查各支撐螺桿受力偏差，應(yīng)不超過(guò)0.02mm。若不滿足要求，重調(diào)支撐螺桿，并始終保持推力頭水平。

（3）按止口間隙初調(diào)轉(zhuǎn)子與推力頭同心，把緊把合螺栓；對(duì)稱抱緊4塊下導(dǎo)瓦，在轉(zhuǎn)子中心體下法蘭及下導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子垂直方向各架4塊百分表，投入高壓減載油泵，推動(dòng)轉(zhuǎn)子、推力頭一起旋轉(zhuǎn)，記錄百分表讀數(shù)并計(jì)算兩者同心度。

（4）若兩者同心度大于0.05mm，則使用制動(dòng)器頂起轉(zhuǎn)子，松開(kāi)把合螺栓，投入高壓減載裝置，通過(guò)下導(dǎo)瓦按偏心量推動(dòng)推力頭，落轉(zhuǎn)子，再把緊螺栓。撤除制動(dòng)器，重復(fù)步驟（3），直至滿足要求。

3.4 轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)軸連接

轉(zhuǎn)子與推力頭盤車合格后，即可進(jìn)行轉(zhuǎn)子與主軸連接。由于轉(zhuǎn)子中心體止口高30mm，在轉(zhuǎn)輪吊裝時(shí)應(yīng)使轉(zhuǎn)輪低于設(shè)計(jì)高程30mm以上。

（1）旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子及推力頭，按高低點(diǎn)標(biāo)記對(duì)接轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)軸，使用兩個(gè)拉伸器同步提升主軸及轉(zhuǎn)輪，以螺孔同心控制周向方位，并測(cè)量轉(zhuǎn)子中心體下法蘭與發(fā)電機(jī)軸上法蘭錯(cuò)牙，粗調(diào)主軸與轉(zhuǎn)子同心。

（2）螺栓拉緊后，同推力頭與轉(zhuǎn)子盤車方法類似，通過(guò)下導(dǎo)、轉(zhuǎn)子下法蘭和水導(dǎo)三處百分表讀數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)子與主軸的同心度。

（3）若不滿足同心度要求，則松開(kāi)把合螺栓，使發(fā)電機(jī)軸與轉(zhuǎn)子下法蘭面剛好脫開(kāi)。按偏心值推動(dòng)螺母下墊片（墊片下平面應(yīng)提前抹潤(rùn)滑油），使主軸及轉(zhuǎn)輪一起移動(dòng)，把緊螺栓，重新盤車。

（4）當(dāng)偏心值很小時(shí)，可通過(guò)反復(fù)松、緊對(duì)稱的螺栓來(lái)調(diào)整偏心，直至盤車滿足要求。

（5）以上都合格后按到貨銷套尺寸及設(shè)計(jì)配合間隙加工銷套孔。

3.5 上端軸、中心補(bǔ)氣管及集電環(huán)安裝調(diào)整

上端軸、中心補(bǔ)氣管及集電環(huán)安裝調(diào)整基本一致，都是先靠止口初步定位，螺栓拉緊后，同推力頭與轉(zhuǎn)子盤車方法類似，調(diào)整直至滿足要求。

4 機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心確定

轉(zhuǎn)子、推力頭、主軸及轉(zhuǎn)輪擺度盤車合格后，分別在0°和180°方位測(cè)量上、下止漏環(huán)間隙及空氣間隙，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)中心[6]。此中心為各導(dǎo)軸承的抱瓦中心，亦即機(jī)組的最優(yōu)旋轉(zhuǎn)中心。最優(yōu)旋轉(zhuǎn)中心確定時(shí)應(yīng)考慮空氣圍帶、擋油筒等間隙值較小處的間隙。在異常情況下可考慮推定子，以使間隙合格[7]。

5 中心及擺度計(jì)算方法

目前國(guó)內(nèi)電站主要采用對(duì)稱點(diǎn)數(shù)據(jù)相減法或偏心公式計(jì)算機(jī)組擺度[8-9]，也有學(xué)者提出采用最小二乘擬合法[10]。最小二乘擬合法受加工精度、測(cè)點(diǎn)是否均布等影響較小，計(jì)算精度高，但需較多的測(cè)點(diǎn)，且含有線性方程組，求解困難，現(xiàn)場(chǎng)較少采用。偏心公式法一般要求測(cè)點(diǎn)在8點(diǎn)以上，測(cè)點(diǎn)越多，精度越高，但也需借助計(jì)算機(jī)計(jì)算。對(duì)稱數(shù)據(jù)相減法一般為4測(cè)點(diǎn)或8測(cè)點(diǎn)，計(jì)算簡(jiǎn)便，無(wú)需借助其它計(jì)算工具，但其計(jì)算精度受測(cè)量表面的圓度、測(cè)點(diǎn)的均勻程度和表計(jì)的準(zhǔn)確度的影響很大。

向家壩左岸機(jī)組軸線調(diào)整采用對(duì)稱數(shù)據(jù)相減法盤車，為使誤差盡可能小，采用以下方法減小誤差。1推力頭、軸等部件圓度現(xiàn)場(chǎng)不可調(diào)，但目前加工精度很高，部件圓度一般都很好。2嚴(yán)格標(biāo)記測(cè)點(diǎn)位置，讀數(shù)時(shí)保證測(cè)量桿正好指在測(cè)點(diǎn)上。3在垂直方向上架4塊百分表讀數(shù)，保證測(cè)量準(zhǔn)確。向家壩左岸4臺(tái)機(jī)組一般調(diào)整2~3次即可滿足要求，說(shuō)明該方法是可行的，也反過(guò)來(lái)說(shuō)明了部件的圓度是較好的。

轉(zhuǎn)子直徑19.3m，上止漏環(huán)直徑9m，下止漏環(huán)直徑10m，若還采用對(duì)稱數(shù)據(jù)相減法確定中心，則會(huì)產(chǎn)生很大的偏差。向家壩左岸機(jī)組采用的是在0°和180°方向分別測(cè)量上下止漏環(huán)16點(diǎn)間隙，上下空氣間隙各40點(diǎn)（磁極數(shù)一半），通過(guò)偏心公式求解最優(yōu)中心。

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可看出向家壩左岸機(jī)組軸線調(diào)整是成功的，也說(shuō)明了我國(guó)巨型水輪發(fā)電機(jī)組達(dá)到了很高的制造水平。

表1 左岸機(jī)組盤車數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

軸系調(diào)整工作集中在電站安裝現(xiàn)場(chǎng)，其優(yōu)點(diǎn)是軸系在現(xiàn)場(chǎng)有足夠的可調(diào)余量，可消除制造、運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的偏差，但同時(shí)也增大軸線調(diào)整的難度和工作量，技術(shù)要求更高。軸線調(diào)整為直線工期、質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，必須又快又好。因此，機(jī)組軸線擺度的調(diào)整及計(jì)算方法很重要。

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Technique for General Assembly of 800MW Hydroelectric Generating Set of Xiangjiaba Left Bank Power Station

XIE Huiping, ZHOU Ding

(Xiangjiaba Hydropower Plant of CYPC, Yibin 644612, China)

This paper briefly introduces the structure characteristic and main parameters of Xiangjiaba left bank unit,and mainly analyzes the axis adjustment method and quality control measures. Now many domestic turbine generator unit have the similar structure to Xiangjiaba hydropower station unit. Thispaperhope to provide reference for the relevant technical staff.

Xiangjiaba hydropower station; hydroelectric generating set; general assembly

TM612, TK730.6

A

1000-3983(2016)06-0053-03

2015-08-24

謝輝平（1983-），2008年4月畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電工程專業(yè)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械專業(yè)技術(shù)工作，碩士研究生，工程師。

審稿人：馬文豪