抽水蓄能機(jī)組軸線測量調(diào)整淺析

樊衛(wèi)彬，趙 鋒，田 鵬，王 昆

（1.華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺317200；2.安徽績溪抽水蓄能有限公司，安徽 宣城242000；3.浙能紹興濱海熱電有限責(zé)任公司，浙江 紹興312000）

1 引言

績溪抽水蓄能電站位于安徽省績溪縣伏嶺鎮(zhèn)，設(shè)計安裝6臺單機(jī)容量300 MW的立軸、懸式、三相、50 Hz、空冷、可逆式同步式機(jī)組，年平均發(fā)電量30.15億kW·h，年抽水用電量為40.2億kW·h。電站以500 kV電壓等級出線接入華東電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、填谷，調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動和事故備用等任務(wù)。

機(jī)組軸線顧名思義指的是機(jī)組旋轉(zhuǎn)大軸的幾何中心線，包括集電環(huán)軸線、發(fā)電機(jī)主軸線、發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)連軸線。機(jī)組中心的確定和軸線測量調(diào)整是安裝、調(diào)試工作中很重要的一項內(nèi)容，軸線誤差是否越限直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，若機(jī)組的軸線出線傾斜或折線異常情況，則機(jī)組在回轉(zhuǎn)過程中的振動就會加大，甚至導(dǎo)致機(jī)組轉(zhuǎn)動部分和固定部分碰撞損壞。機(jī)組安裝過程中需通過掛鋼琴線的方法來確定并調(diào)整機(jī)組軸線；機(jī)組總裝完成后，需要通過盤車來測量有關(guān)部位的擺度值，進(jìn)而分析軸線產(chǎn)生擺度的原因、大小和方向，通過刮削、墊高等措施，使機(jī)組軸線各部位的振動擺度值調(diào)整到所允許的范圍內(nèi)。

2 盤車測量

2.1 所需設(shè)備

（1）百分表：8個，分別設(shè)置在推力頭、上導(dǎo)軸領(lǐng)、發(fā)電機(jī)法蘭處、下導(dǎo)軸領(lǐng)的+X、+Y方向。

（2）盤車工具：1套

2.2 測量前的準(zhǔn)備工作

（1）檢查各導(dǎo)軸承軸領(lǐng)及其導(dǎo)軸承瓦工作面，其表面應(yīng)干凈，無任何灰塵以及異物。

（2）再次核查鏡板水平度誤差不大于0.02 mm/m，大軸傾斜度誤差不大于0.02 mm/m。

（3）從上到下分別在集電環(huán)、推力鏡板、上導(dǎo)軸領(lǐng)、下導(dǎo)軸領(lǐng)、發(fā)電機(jī)主軸和水輪機(jī)軸法蘭、水導(dǎo)軸領(lǐng)處，沿圓周劃分等分線，上、下各部位的等分線應(yīng)在同一方位上，并分別按逆時針方向從1～8進(jìn)行編號。

（4）在各測量部位X、Y方向以及鏡板徑向、軸向，各設(shè)置1塊百分表，表頭應(yīng)與所測量部位的表面垂直，且上、下百分表都在同一方位上。要求百分表大指針對0，且小指針有2～3 mm的壓縮量。

（5）在機(jī)組軸系處于自由狀態(tài)下，分別按單側(cè)間隙0.02～0.03 mm抱緊相鄰?fù)唛g互成90°夾角的4塊上導(dǎo)瓦，抱瓦前應(yīng)在各導(dǎo)軸承瓦工作面上抹上干凈的透平油，抱瓦時應(yīng)用百分表監(jiān)視相應(yīng)位置處軸位移情況，以防止抱瓦過程中機(jī)組轉(zhuǎn)動部分中心發(fā)生改變。

2.3 盤車

（1）在上、下導(dǎo)軸承處各放置4塊導(dǎo)瓦來固定大軸。

（2）開啟高頂系統(tǒng)，檢查高頂系統(tǒng)工作正常。

（3）在現(xiàn)場盤車時，為了便于計算，一般先調(diào)整瓦間隙，使得在盤車時上導(dǎo)百分表讀數(shù)為零。績溪電站1號機(jī)的上導(dǎo)瓦間隙是通過楔形塊進(jìn)行調(diào)整。具體做法是手動帶緊上導(dǎo)瓦螺栓，然后進(jìn)行盤車，檢查上導(dǎo)百分表在各點讀數(shù)均為零。為防止上導(dǎo)瓦抱死，嚴(yán)禁用扳手施加力矩。

（4）采用機(jī)械制動裝置外接油壓頂起轉(zhuǎn)子，落下轉(zhuǎn)子，將所有百分表校對零位。開啟高壓油頂系統(tǒng)，按機(jī)組旋轉(zhuǎn)的方向，轉(zhuǎn)動機(jī)組轉(zhuǎn)動部分，每轉(zhuǎn)到一個等分位，退出高壓油頂系統(tǒng)，同時讀取各部位測點百分表的讀數(shù)并記錄。

（5）根據(jù)各部位百分表讀數(shù)，換算出機(jī)組各測量部位剛性狀態(tài)下的擺度值，是否符合GB/T8564-2003第9.5.7第c條的規(guī)定；同時，其鏡板軸向擺度值是否符合GB/T8564-2003第9.5.7第d條的規(guī)定。

（6）盤車過程中，每旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動部件180°時，測量定、轉(zhuǎn)子之間的空氣間隙，計算定子相對于轉(zhuǎn)子的同心度不大于0.20 mm。

（7）盤車過程中，檢查水輪機(jī)止漏環(huán)環(huán)間隙，根據(jù)測量數(shù)據(jù)對轉(zhuǎn)動部件中心進(jìn)行必要的調(diào)整，合格后楔緊轉(zhuǎn)輪，確保轉(zhuǎn)動部分不再移動。

表1 績溪發(fā)電機(jī)參數(shù)

2.4 盤車測量

由于抽蓄機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量過大，人工盤車時無法準(zhǔn)確的及時停下，為了保證讀數(shù)的準(zhǔn)確性，可利用手機(jī)進(jìn)行錄像，然后進(jìn)行讀數(shù)。

對于盤車應(yīng)保證在機(jī)組轉(zhuǎn)動一周后百分表讀數(shù)能夠可靠的回0；如果不回0，則其值也應(yīng)不大于0.05 mm。

對懸式機(jī)組來說，當(dāng)發(fā)電機(jī)軸線與推力瓦面不平行時，當(dāng)機(jī)組回轉(zhuǎn)180°時，軸線的傾斜方向就會轉(zhuǎn)到相反的方向。同時由于上導(dǎo)軸承處存在間隙，則在機(jī)組轉(zhuǎn)動時軸線則在軸承間隙范圍內(nèi)發(fā)生位移，則上導(dǎo)軸承的百分表讀數(shù)實際為軸線的徑向位移e，而發(fā)電機(jī)法蘭處的讀數(shù)j實際為軸線的傾斜值與軸線位移之和。

圖1 軸線測量關(guān)系示意圖

（1）上導(dǎo)處全擺度

式中φa為上導(dǎo)處全擺度，mm；φa、為上導(dǎo)旋轉(zhuǎn)后讀數(shù)，mm；φa0為上導(dǎo)初始讀數(shù)，mm；e為主軸徑向位移，mm。

（2）法蘭處全擺度

式中φb為法蘭處全擺度，mm；φb'為法蘭旋轉(zhuǎn)后讀數(shù)，mm；φb0為法蘭初始讀數(shù)，mm；j為上導(dǎo)與法蘭之間的軸線傾斜值，mm。

（3）凈擺度

同一測點上下兩部位全擺度之差稱為凈擺度，法蘭處凈擺度為：

式中φba為法蘭處的凈擺度，mm。

由于軸線的傾斜值是根據(jù)理想中心線進(jìn)行確定的，則傾斜值為φba/2=j

同理，以此可以算的4個測點方向上的凈擺度。

表2 1號機(jī)發(fā)電機(jī)+Y方向盤車記錄單位：0.01 mm

表3 1號機(jī)發(fā)電機(jī)+X方向盤車記錄單位：0.01 mm

則根據(jù)由式（1）、（2）、（3）可知，最大的傾斜值在測點“5”+Y方向j=0.155 mm、凈擺度為0.31 mm，+X方向j=0.16 mm、凈擺度為0.32 mm。

所以下導(dǎo)最大的傾斜值為5號點，由于推力頭與發(fā)電機(jī)軸始終呈90°，故推力頭最低點為與5號點呈180°的1號點。

表4 發(fā)電機(jī)參數(shù)

3 軸線調(diào)整

根據(jù)廠家指導(dǎo)意見，現(xiàn)場選擇在推力頭和鏡板之間加不銹鋼墊片來調(diào)整下導(dǎo)擺度（見圖2）。

3.1 墊片調(diào)整量計算

如圖3所示，根據(jù)三角形相似原理可知：

式中：L1為鏡板與推力頭之間所需減少墊片的厚度，mm；φ為發(fā)電機(jī)法蘭處得凈擺度，mm；D為鏡板上端直徑，mm；L為兩測點距離，mm。

3.2 機(jī)組軸線調(diào)整

（1）首先拆除推力頭和鏡板之間的連接螺栓。（2）風(fēng)閘的頂轉(zhuǎn)子腔用電動試壓泵打壓，將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動部分頂起，使得推力頭和鏡板分離。

（3）去除推力頭和鏡板之間的銷釘，防止推力頭和鏡板發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。

（4）在事先標(biāo)記的“1”測點向“5”測點從高到低過渡加0.05 mm、0.03 mm的墊片，根據(jù)往常軸線調(diào)整經(jīng)驗，對于加墊調(diào)整軸線的機(jī)組一般加墊加到鏡板中心線，詳見圖2、圖3。

（5）將推力頭與鏡板重新組裝，再次盤車測量發(fā)電機(jī)法蘭處的擺度，數(shù)值處于合格范圍內(nèi)。

圖2 推力頭與鏡板間加的調(diào)整墊片圖

4 結(jié)論

機(jī)組軸線測量、調(diào)整是新機(jī)組安裝完成后必不可少的一項工作，安裝過程中雖然通過鋼琴線找中心方法確定中心，但由于安裝工藝或者主軸本身的原因往往會出現(xiàn)軸線曲折或者傾斜的情況，故在安裝后通過盤車進(jìn)行軸線測量，進(jìn)而結(jié)合實際情況采取刮絕緣墊、刮卡還、加墊片等方式進(jìn)行調(diào)整，績溪電站1號機(jī)組采用了增加不銹鋼墊片，為后續(xù)5臺機(jī)組的投運(yùn)積累經(jīng)驗，同時為其他電站機(jī)組軸線測量調(diào)整提供借鑒。