淺談清遠(yuǎn)抽水蓄能電站水輪發(fā)電機(jī)組盤(pán)車(chē)工藝

郭 嘉

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

0 引言

水輪發(fā)電機(jī)組的安裝、檢修，可能因?yàn)檎`差讓軸線傾斜，所以，很多發(fā)電機(jī)安裝后，都需要調(diào)整它的軸線，即推力軸承受力均勻的情況下，進(jìn)行機(jī)組盤(pán)車(chē)，完成整體結(jié)構(gòu)調(diào)整，控制軸線的傾斜。軸線的調(diào)整是否符合質(zhì)量要求，決定了單一發(fā)電機(jī)與機(jī)組的操作安全。

1 機(jī)組參數(shù)

廣東清遠(yuǎn)抽水蓄能電站設(shè)4臺(tái)立式單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電機(jī)機(jī)組，單機(jī)容量（發(fā)電工況）320 MW，總裝機(jī)容量1 280 MW。清蓄發(fā)電/電動(dòng)機(jī)型式為立軸半傘式、三相凸極同步發(fā)電電動(dòng)機(jī)，密閉自循環(huán)、空氣冷卻的通風(fēng)冷卻方式。由東芝水電供貨。發(fā)電電動(dòng)機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、下機(jī)架、上下導(dǎo)軸承、推力軸承及高壓油頂起裝置、制動(dòng)和頂起系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)等組成。上導(dǎo)軸承由12塊導(dǎo)瓦組成，下導(dǎo)軸承由18塊導(dǎo)瓦組成，推力軸承由12塊推力瓦組成。上導(dǎo)軸承至鏡板下平面距離6 190 mm，水導(dǎo)軸承至鏡板下平面距離5 720 mm。

2 盤(pán)車(chē)的預(yù)先準(zhǔn)備工作

開(kāi)始機(jī)組的盤(pán)車(chē)工作前，需確定定子、下機(jī)架的位置，把發(fā)電機(jī)上、下迷宮之間的間隙作為基準(zhǔn)，同時(shí)參照空氣間隙，調(diào)整機(jī)組上、下導(dǎo)等的位置，確保上下兩個(gè)迷宮的間隙，與電機(jī)的空氣間隙都在規(guī)定的范圍內(nèi)。盤(pán)車(chē)后，需要確定轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)軸等的最佳位置，并讓其在最佳的位置固定[1]。同時(shí)，盤(pán)車(chē)前，操作人員要把多處軸承、法蘭、鏡板圓周打掃干凈，檢查這些位置是否有高點(diǎn)存在，旋轉(zhuǎn)與固定部件的連接處，不可以有任何雜物。檢查推力高壓油頂起裝置能正常投入使用。然后分別在滑環(huán)軸、上導(dǎo)、下導(dǎo)、轉(zhuǎn)子中心體下法蘭、下端軸上下法蘭、水輪機(jī)軸上法蘭及水導(dǎo)8個(gè)斷面均勻分出8個(gè)點(diǎn)，每斷面的分點(diǎn)必須在同一軸線（同一方位角度）上，對(duì)稱抱4塊下導(dǎo)瓦，瓦間隙0.01～0.02 mm，并在瓦面上滴少許透平油。分別在上導(dǎo)、下導(dǎo)、轉(zhuǎn)子下法蘭、下端軸上下法蘭、水輪機(jī)軸上法蘭和水導(dǎo)處的X及Y方向設(shè)置10 mm量程百分表，每塊百分表均對(duì)在5.00。在推力頭上放置0.02 mm/m的框式水平儀監(jiān)測(cè)鏡板水平（推力頭）。鏡板處放置軸線百分表，記錄鏡板跳動(dòng)。檢查、確認(rèn)轉(zhuǎn)輪與下迷宮間隙符合要求，轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分之間達(dá)到安全距離，空氣間隙內(nèi)無(wú)異物，大軸在自由狀態(tài)后即可進(jìn)行機(jī)組整體盤(pán)車(chē)。

3 盤(pán)車(chē)工藝

3.1 盤(pán)車(chē)工藝方式

我國(guó)水電站有多種盤(pán)車(chē)方式，包括人工、機(jī)械與電動(dòng)。首先，人工盤(pán)車(chē)的操作，是由操作人員推動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)，完成盤(pán)車(chē)；其次，機(jī)械盤(pán)車(chē)是使用推力頭等，把盤(pán)車(chē)架固定在上面，通過(guò)不同操作，完成機(jī)組的盤(pán)車(chē)；最后，電動(dòng)盤(pán)車(chē)有2種方式：①確定定子、轉(zhuǎn)子繞組，在組內(nèi)放入直流電，以此讓機(jī)組旋轉(zhuǎn)，最后完成盤(pán)車(chē)；②使用電動(dòng)盤(pán)車(chē)裝置，比如螺旋軸裝置，它包括多個(gè)部分，發(fā)電機(jī)、大小齒輪、螺旋軸等，根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，完成盤(pán)車(chē)[2]。開(kāi)始盤(pán)車(chē)前，先由專業(yè)人員拔出保險(xiǎn)栓，推動(dòng)手柄，讓機(jī)械內(nèi)應(yīng)咬合的齒輪完全咬合，待手柄到達(dá)確定位置后，行程開(kāi)關(guān)關(guān)閉，順利連接電源，當(dāng)電動(dòng)機(jī)全部運(yùn)行后，讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，并以此完成盤(pán)車(chē)[3]。本電站機(jī)組安裝有推力軸承高壓頂起裝置，采用手動(dòng)盤(pán)車(chē)方法。

3.2 盤(pán)車(chē)操作

將高壓油頂起裝置投入，盤(pán)車(chē)時(shí)按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)1圈，然后停止高壓注油泵，待轉(zhuǎn)子停止后，把所有的百分表均對(duì)零（5.00 mm）。一切就緒后，起動(dòng)注油泵，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，按順時(shí)針逐點(diǎn)進(jìn)行盤(pán)車(chē)。每到一個(gè)側(cè)點(diǎn)，停止高壓注油泵，轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)后記錄百分表讀數(shù)并測(cè)量轉(zhuǎn)輪與上迷宮間隙。測(cè)量完后再起動(dòng)注油泵，推動(dòng)轉(zhuǎn)子，進(jìn)行下個(gè)點(diǎn)盤(pán)車(chē)，重復(fù)上述測(cè)量過(guò)程，直至轉(zhuǎn)動(dòng)360°。最后將所有記錄整理，并算出擺度。機(jī)組整體盤(pán)車(chē)百分表布置見(jiàn)圖1。

圖1 機(jī)組盤(pán)車(chē)百分表布置圖

根據(jù)盤(pán)車(chē)記錄確定各處的最大擺度點(diǎn)，并根據(jù)NEMA標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算各處的最大擺度值（擺度標(biāo)準(zhǔn)按GB/T8564-2003、廠家標(biāo)準(zhǔn)或NEMA標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，NEMA標(biāo)準(zhǔn)：J≤0.05 L/D。式中J為測(cè)量點(diǎn)的擺度，D為推力頭鏡板直徑，L為測(cè)量點(diǎn)與鏡板之間的距離。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式算出各處擺度允許值）。由于清蓄機(jī)組結(jié)構(gòu)的特殊，沒(méi)有軸線調(diào)整措施。如果擺度的結(jié)果不能滿足要求時(shí)，可進(jìn)行大軸連接螺栓伸長(zhǎng)值的上、下偏差進(jìn)行調(diào)整。

以清遠(yuǎn)3號(hào)機(jī)組盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)為例，抱下導(dǎo)軸承進(jìn)行上導(dǎo)、水導(dǎo)盤(pán)車(chē)的各部位測(cè)量檢查數(shù)據(jù)如圖2、表1～ 表 5。

圖2 測(cè)量數(shù)據(jù)

表1 3號(hào)水輪發(fā)電機(jī)盤(pán)車(chē)記錄

表2 上、下、水導(dǎo)及法蘭相對(duì)擺度

表3 鏡板水平

表4 多段軸軸線折彎

表5 測(cè)量結(jié)論

上述測(cè)量、計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果得出：上導(dǎo)相對(duì)擺度為0.019 mm/m，水導(dǎo)相對(duì)擺度0.018 mm/m，均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3.3 盤(pán)車(chē)操作的效果與注意事項(xiàng)

盤(pán)車(chē)操作后，工作人員會(huì)根據(jù)得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果，調(diào)整軸承的誤差，讓其保持垂直，優(yōu)化發(fā)電機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力，讓其有好的運(yùn)行效果。即從水平、垂直兩個(gè)方向得到測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范、基本要求，在機(jī)組的某些位置進(jìn)行加墊調(diào)整，并根據(jù)加墊調(diào)整后的數(shù)據(jù)，給出分析結(jié)果，保證調(diào)整方案發(fā)揮作用[4]。

但完成盤(pán)車(chē)操作中，必須注意的一點(diǎn)是，檢測(cè)得到的結(jié)果可能存在誤差，但基于數(shù)據(jù)完成的計(jì)算結(jié)果應(yīng)大致相同，尤其是最大值的階段結(jié)果，之間沒(méi)有較大的差距。如果兩者的數(shù)據(jù)互為矛盾，實(shí)際分析中可能對(duì)傾斜的方向有錯(cuò)誤的判斷，很難判斷軸線的情況，完成軸線調(diào)整。出現(xiàn)這一情況的原因是：①推力軸瓦的使用，或者是鏡板水平度不符合操作的規(guī)范，整體受力不均。盤(pán)車(chē)的操作中，轉(zhuǎn)子是完成盤(pán)車(chē)的主要環(huán)節(jié)，當(dāng)把轉(zhuǎn)子頂起隨后再放下時(shí)，可能改變推力軸瓦的精度，同時(shí)，轉(zhuǎn)子自身也有偏重，偏重的移動(dòng)將影響軸瓦的位移，改變其現(xiàn)有的受力情況，比如反復(fù)受力、受力放松后等。②推力頭、鏡板的接觸不穩(wěn)定，盤(pán)車(chē)的中途會(huì)根據(jù)實(shí)際操作的情況，在過(guò)程中調(diào)整，而調(diào)整是把鏡板、推力頭拆下，隨后再重新組裝，拆卸、組裝中，必須用無(wú)水酒精把它們清洗干凈，隨后用干凈的布擦干凈，再安裝到原有的位置上，安裝后擰緊所有螺栓，保證兩者全面連接。這個(gè)過(guò)程中如果出現(xiàn)失誤，直接導(dǎo)致的結(jié)果是接觸不良，鏡板的組裝也有不到位的情況，從而出現(xiàn)人為誤差，導(dǎo)致最后的測(cè)量結(jié)果不一致。

4 結(jié)語(yǔ)

完成發(fā)電機(jī)組軸線的測(cè)量，是檢查軸線的垂直度，根據(jù)檢查后的結(jié)果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，即其會(huì)用盤(pán)車(chē)的方式，完成軸心的檢驗(yàn)，并以此調(diào)整軸瓦之間的間隙，保證軸瓦承受的壓力基本一致。盤(pán)車(chē)的作用是機(jī)組安裝結(jié)束后，檢測(cè)機(jī)組的安裝質(zhì)量，保證所有零件的安全均符合規(guī)范。而如果機(jī)組出現(xiàn)故障，也可以通過(guò)盤(pán)車(chē)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行調(diào)整，消除故障，從而讓機(jī)組的整體運(yùn)行保持穩(wěn)定。