老撾南湃水電站事故轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及分析

王志強(qiáng)

（北方國(guó)際合作股份有限公司，北京100040）

1 概述

1.1 轉(zhuǎn)子概述

南湃水電站SF43-10/3900型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由重慶水輪機(jī)廠有限責(zé)任公司制造，主軸為20 SiMn合金鋼鍛制而成，滑轉(zhuǎn)子與主軸整鍛為一體。上導(dǎo)軸承軸頸、下導(dǎo)軸承軸頸（滑轉(zhuǎn)子）及水輪機(jī)導(dǎo)軸承軸頸系以精配螺栓孔及止口為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，可將三檔軸頸的不同軸度控制在極小范圍內(nèi)，為機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行及安裝時(shí)找正中心創(chuàng)造了有利條件。

2號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主軸和磁軛裝配整體運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，因道路濕滑且碎石較多，運(yùn)輸車輛發(fā)生側(cè)滑造成貨物墜落，轉(zhuǎn)子重量66 t，車身高度將近1.3 m，可能對(duì)轉(zhuǎn)子造成一定損傷，需對(duì)轉(zhuǎn)子的損傷情況進(jìn)行檢測(cè)，判斷轉(zhuǎn)子損傷程度，是否需要返廠處理，或現(xiàn)場(chǎng)能處理的情況下后期的處理方案。

1.2 成立轉(zhuǎn)子檢測(cè)專項(xiàng)小組

根據(jù)轉(zhuǎn)子檢測(cè)需要，為了快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)出轉(zhuǎn)子大軸損傷情況，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否具備處理?xiàng)l件，是否需要返廠處理，特成立轉(zhuǎn)子檢測(cè)專項(xiàng)小組。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)子最大外形尺寸：2180 mm；

轉(zhuǎn)子主軸長(zhǎng)度：6375 mm；

轉(zhuǎn)子重量：66 t；

頂部測(cè)點(diǎn)到下導(dǎo)測(cè)點(diǎn)的距離L1：4195 mm；

下導(dǎo)測(cè)點(diǎn)到法蘭測(cè)點(diǎn)的距離L2：1310 mm；

鏡板直徑D：1350 mm；

絕緣墊到下導(dǎo)軸承監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離L3：3740 mm；

絕緣墊到轉(zhuǎn)子法蘭監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離L4：5220 mm。

2 轉(zhuǎn)子初步檢測(cè)

轉(zhuǎn)子初步檢測(cè)的方法就是把轉(zhuǎn)子在安裝間豎立，調(diào)整好垂直度，在大軸頂端6個(gè)方向掛6根垂直方向的鋼琴線，分別測(cè)試上、中、下3個(gè)部位，6個(gè)方向的垂直度，以此來(lái)判斷轉(zhuǎn)子大軸的彎曲程度，下面介紹具體的方法。

2.1 檢查前準(zhǔn)備

（1）熟悉廠家圖紙及有關(guān)技術(shù)要求。

（2）將轉(zhuǎn)子法蘭面清洗干凈。

（3）根據(jù)轉(zhuǎn)子重量及長(zhǎng)度選取轉(zhuǎn)子立軸鋼絲繩。轉(zhuǎn)子重量為66 t，選用32 mm的鋼絲繩8股起吊（考慮6倍安全系數(shù)），根據(jù)轉(zhuǎn)子大軸長(zhǎng)度，現(xiàn)場(chǎng)制作起吊鋼絲繩。

（4）專用工器具準(zhǔn)備。清洗轉(zhuǎn)子起吊專用工具，測(cè)量工具、木方等工器具的準(zhǔn)備。

（5）計(jì)算轉(zhuǎn)子中心體底部到地面高度，用DN200的無(wú)縫鋼管和20 mm鋼板制作轉(zhuǎn)子調(diào)水平支墩。

2.2 外觀檢查

觀察本體各部位外觀有無(wú)機(jī)械損傷，轉(zhuǎn)子大軸及中心體有無(wú)明顯的變形、碰撞痕跡、有無(wú)銹蝕情況，焊縫有無(wú)裂紋、清點(diǎn)聯(lián)接螺栓是否齊全，用木榔頭、扳手檢查螺栓緊固是否良好、磁軛拉進(jìn)螺桿有無(wú)斷裂情況，并做好記錄。

2.3 轉(zhuǎn)子立軸

用準(zhǔn)備好的鋼絲繩配合轉(zhuǎn)子起吊工具，按廠家起吊示意圖，緩慢將轉(zhuǎn)子吊為垂直狀態(tài)，將轉(zhuǎn)子法蘭墊好木方，擺放好轉(zhuǎn)子調(diào)平支墩及楔子板，慢慢降落轉(zhuǎn)子至木方上，當(dāng)橋機(jī)重量顯示儀剩余20 t重量停止降落，用3個(gè)32 t螺旋千斤頂進(jìn)行水平初調(diào)，同時(shí)敲擊轉(zhuǎn)子調(diào)平支墩上的楔子板。

2.4 轉(zhuǎn)子軸線測(cè)量

（1）精調(diào)大軸水平。用32 t螺旋千斤頂、楔子板配合框式水平儀調(diào)整大軸水平至0.02 mm/m。

（2）在大軸頂部安裝轉(zhuǎn)子吊鋼琴線支架，用內(nèi)徑千分尺配合耳機(jī)的方法測(cè)量上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、法蘭的軸線度和磁軛圓度（見圖1）。在轉(zhuǎn)子大軸頂部均分6個(gè)等分點(diǎn)，在6個(gè)等分點(diǎn)上安裝測(cè)量用掛鋼琴線支架，然后在6個(gè)支架上掛鋼琴線及重錘，用內(nèi)徑千分尺配合耳機(jī)的方法測(cè)量每個(gè)測(cè)點(diǎn)上的上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、法蘭的軸線度并做好記錄（見表 1）。

圖1

表 1 單位：mm

（3）根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)子受損程度，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否具備處理?xiàng)l件，決定是否需要返廠處理。

數(shù)據(jù)分析：由表1數(shù)據(jù)可知，在測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)5對(duì)稱方位大軸自身存在傾斜，如圖1標(biāo)識(shí)可算出大軸軸線是否彎曲：

以下導(dǎo)軸承測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)折算法蘭位置傾斜值

因此，測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)4方向法蘭位置傾斜值計(jì)算為：

法蘭測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)為18.07 mm，兩者相比較測(cè)點(diǎn)1與測(cè)點(diǎn)4方向存在折線0.12 mm，大軸軸線偏向于4點(diǎn)方向，同理計(jì)算：

法蘭測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)為17.80 mm，兩者相比較測(cè)點(diǎn)2與測(cè)點(diǎn)5方向無(wú)折線，同理計(jì)算：

法蘭測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)為18.9 mm，兩者相比較測(cè)點(diǎn)3與測(cè)點(diǎn)6方向偏差為0.06，基本無(wú)折線。

3 轉(zhuǎn)子初步檢測(cè)結(jié)論

轉(zhuǎn)子本體各部位：外觀局部有輕微碰撞痕跡，局部有輕微凹陷、變形情況；轉(zhuǎn)子大軸及中心體無(wú)明顯的變形、碰撞痕跡、無(wú)銹蝕情況；焊縫無(wú)裂紋、聯(lián)接螺栓齊全且緊固良好。從外觀上判斷受損輕微，現(xiàn)場(chǎng)具備處理?xiàng)l件。

從測(cè)量的數(shù)據(jù)看，大軸可能存在一定彎曲，但在現(xiàn)場(chǎng)可處理的控制范圍內(nèi)，因主軸軸線規(guī)范要求精度高（0.02 mm/m），初步檢測(cè)工具簡(jiǎn)陋，測(cè)量誤差大，只能初步判斷大軸受損程度輕微，在現(xiàn)場(chǎng)具備處理?xiàng)l件，不需返廠處理。

為保證轉(zhuǎn)子正式安裝工作的順利開展，需進(jìn)一步精確的測(cè)量大軸彎曲的具體程度，以便最終確定事故轉(zhuǎn)子處理方案，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，特采用“簡(jiǎn)化盤車”的方式進(jìn)行下一步的精確測(cè)量。

4 轉(zhuǎn)子大軸軸線精確檢測(cè)

所謂“簡(jiǎn)化盤車”，就是發(fā)電機(jī)固定部件全部預(yù)裝完成，轉(zhuǎn)子不掛磁極，保持現(xiàn)有狀態(tài)，吊入基坑，套入推力頭，通過(guò)盤車，檢查轉(zhuǎn)子上、中、下幾個(gè)部位的同軸度，以此來(lái)確定事故轉(zhuǎn)子大軸彎曲的具體程度，再拆卸推力頭，把轉(zhuǎn)子調(diào)出基坑，進(jìn)行軸線彎曲處理和磁極的掛裝。

4.1 軸線檢測(cè)前具備的條件（前期需完成工序）

下蓋板預(yù)裝完成；

下機(jī)架預(yù)裝完成；

定子預(yù)裝完成；

轉(zhuǎn)子保持現(xiàn)狀吊入機(jī)坑；

上機(jī)架預(yù)裝完成；

推力軸承安裝完成；

制動(dòng)器管路安裝完成。

4.2 軸線檢測(cè)

（1）上導(dǎo)瓦全部裝入。利用抱瓦專用工具，抱瓦間隙0.03～0.05 mm。抱瓦時(shí)，應(yīng)在轉(zhuǎn)子磁軛上部、轉(zhuǎn)子磁軛下部、下導(dǎo)、法蘭X、Y軸線架表監(jiān)視，保證轉(zhuǎn)動(dòng)部分無(wú)移位。

（2）利用高壓油泵頂起轉(zhuǎn)子涂抹機(jī)油精、落下轉(zhuǎn)子，回復(fù)風(fēng)閘。

（3）各測(cè)量部位人員就位，在轉(zhuǎn)子磁軛上部、磁軛下部、主軸法蘭、下導(dǎo)+X、+Y方向各裝1只百分表，法蘭軸向裝2塊百分表。盤車過(guò)程中，各部分操作均按現(xiàn)場(chǎng)指揮人員命令執(zhí)行，包括：頂轉(zhuǎn)子，落轉(zhuǎn)子，盤車裝置起、停，盤車走點(diǎn)，讀數(shù)記數(shù)等。

（4）再次檢查各部分間隙，保證轉(zhuǎn)動(dòng)部分基本位于機(jī)組中心上，保證各個(gè)間隙處無(wú)異物，無(wú)卡阻。

（5）投入盤車裝置，順時(shí)針空轉(zhuǎn)1～2圈，檢查各部分無(wú)異常，包括各轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分間隙處，上導(dǎo)頂瓦螺栓。

（6）讀數(shù)

1）各測(cè)量部位百分表對(duì)零，注意小針讀數(shù)。

2）依次順時(shí)針按8點(diǎn)盤車。

3）轉(zhuǎn)動(dòng)至點(diǎn)位時(shí)，退出盤車裝置，保證轉(zhuǎn)動(dòng)部分無(wú)外力作用。

4）各個(gè)測(cè)量部位讀數(shù)、記數(shù)，注意百分表小針讀數(shù)。

5）重復(fù)以上過(guò)程，連續(xù)盤車兩圈。

（7）數(shù)據(jù)匯總，綜合分析軸線檢測(cè)數(shù)據(jù)及軸線情況?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度在完成定子、上下機(jī)架、制動(dòng)系統(tǒng)、推力軸承以及上導(dǎo)軸承的安裝后，對(duì)轉(zhuǎn)子中心體進(jìn)行盤車，各軸頸處擺度監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)記錄見表2。

4.3 轉(zhuǎn)子軸線數(shù)據(jù)分析

（1）數(shù)據(jù)初步分析：從軸線檢測(cè)數(shù)據(jù)中分析轉(zhuǎn)子軸線在測(cè)點(diǎn)2、3～6、7測(cè)點(diǎn)方向存在傾斜或者折線（方向?yàn)橛蓽y(cè)點(diǎn)3往測(cè)點(diǎn)7方向的傾斜或者折線）。

（2）由表 2中數(shù)據(jù)可知，在測(cè)點(diǎn) 2、3～ 測(cè)點(diǎn) 6、7對(duì)稱方位大軸自身存在傾斜或者折線，根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出絕緣墊需要的刮削量。分別以下導(dǎo)軸承測(cè)點(diǎn)和法蘭測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)，折算出各擺度點(diǎn)相對(duì)應(yīng)絕緣墊的刮削量進(jìn)行對(duì)比，見表3。

表 3 單位：0.01 mm

本次盤車分析：通過(guò)下導(dǎo)軸承測(cè)點(diǎn)和法蘭測(cè)點(diǎn)為基準(zhǔn)折算絕緣墊刮削量基本一致，本次測(cè)量大軸存在傾斜，可能存在輕微折線，為了便于分析大軸彎曲狀況，消除轉(zhuǎn)子整體傾斜誤差，根據(jù)表3計(jì)算的數(shù)據(jù)刮削絕緣墊后，再次按照軸線檢測(cè)步驟進(jìn)行軸線檢測(cè)并記錄（數(shù)據(jù)見表4）。

本次軸線檢測(cè)數(shù)據(jù)分析：轉(zhuǎn)子軸線在測(cè)點(diǎn)2、3～6、7測(cè)點(diǎn)方向存在輕微的傾斜或者折線（方向?yàn)橛蓽y(cè)點(diǎn)6、7往測(cè)點(diǎn)2、3方向的傾斜或者折線），可在后期的安裝過(guò)程中通過(guò)研刮絕緣墊調(diào)整。

5 結(jié)論

老撾南湃水電站因車輛側(cè)翻的事故轉(zhuǎn)子，在現(xiàn)場(chǎng)的各種測(cè)量方法及數(shù)據(jù)分析中得出以下結(jié)論：

表 4 單位：0.01 mm

（1）本體各部位外觀局部有輕微碰撞痕跡，局部有輕微凹陷、變形情況；轉(zhuǎn)子大軸及中心體無(wú)明顯的變形、碰撞痕跡、無(wú)銹蝕情況；焊縫無(wú)裂紋、聯(lián)接螺栓齊全且緊固良好。從外觀上判斷受損輕微，可在現(xiàn)場(chǎng)后期安裝時(shí)通過(guò)磨、挫、焊接等方式處理，不需返廠處理。

（2）從測(cè)量的數(shù)據(jù)看，大軸存在輕微的彎曲，可在后期安裝時(shí)通過(guò)刮削絕緣墊的方式進(jìn)行處理來(lái)達(dá)到規(guī)范要求，不影響后期安裝和使用，無(wú)需返廠處理。

本臺(tái)機(jī)組于2017年5月投產(chǎn)，至今已運(yùn)行3個(gè)多月，機(jī)組振動(dòng)、擺度正常，運(yùn)行良好，證明了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)轉(zhuǎn)子是否存在損傷的方法是可行的。

本文介紹了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)轉(zhuǎn)子是否存在損傷的一些措施方法、過(guò)程分析，判斷是否需要返廠處理，保證了南湃電站施工現(xiàn)場(chǎng)的工期進(jìn)度，降低了返廠檢測(cè)的各種費(fèi)用，對(duì)電站投產(chǎn)發(fā)電產(chǎn)生了直接的經(jīng)濟(jì)效益，在其他水電站同類型事件中具有參考價(jià)值。