燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子機(jī)械部分裝配方法綜述

摘要：根據(jù)凌津?yàn)╇姀S某臺(tái)次水輪發(fā)電機(jī)組檢修中轉(zhuǎn)子中心體更換的良好實(shí)踐，整理、歸納、總結(jié)轉(zhuǎn)子機(jī)械部分裝配的步驟、方法及技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：燈泡貫流式機(jī)組;靜平衡試驗(yàn);轉(zhuǎn)子裝配

0 ? ?引言

凌津?yàn)╇姀S發(fā)電機(jī)型號(hào)為SFG30-76/6940，額定轉(zhuǎn)速78.9 r/min，轉(zhuǎn)子中心體是一個(gè)整體焊接件，由輪輻、圓筒形磁軛構(gòu)成，38對(duì)磁極用螺釘固定在磁軛上。轉(zhuǎn)子總重量99 t，外徑6 455 mm;轉(zhuǎn)子中心體重量52 t，外徑6 081 mm;單個(gè)磁極重0.575 t;發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)空氣間隙7.5 mm。

1 ? ?轉(zhuǎn)子中心體靜平衡試驗(yàn)步驟及方法

1.1 ? ?靜平衡試驗(yàn)工具安裝

在試驗(yàn)平臺(tái)下方圓周均勻分布6對(duì)300 mm×150 mm×60/30 mm楔子板，在6對(duì)楔子板相互間空擋位置的基礎(chǔ)板上焊接6根M36螺桿，在螺桿上安裝壓板及螺母。調(diào)整平臺(tái)底部楔子板及壓板螺栓，用框式水平儀檢查平臺(tái)表面水平度不大于0.02 mm/m，點(diǎn)焊固定楔子板，鎖緊壓板螺母，如圖1所示。

利用主廠房橋機(jī)通過若干連接螺栓將靜平衡試驗(yàn)工具與轉(zhuǎn)子法蘭連接，使兩法蘭面緊貼無間隙，試驗(yàn)工具與轉(zhuǎn)子同心偏差不大于0.10 mm。

1.2 ? ?靜平衡試驗(yàn)過程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）在試驗(yàn)平臺(tái)上均勻涂抹一層機(jī)油，如圖2所示，利用橋機(jī)將已安裝靜平衡試驗(yàn)工具的轉(zhuǎn)子吊至試驗(yàn)平臺(tái)正上方，用4個(gè)70 t螺旋千斤頂對(duì)稱頂在轉(zhuǎn)子下部磁軛上，使平衡球面與試驗(yàn)平臺(tái)距離為5 mm。

（2）在轉(zhuǎn)子上游側(cè)磁軛表面等半徑圓周的四等分線上作標(biāo)記，以備放置框式水平儀，統(tǒng)一指揮下同時(shí)操作千斤頂下降，使平衡球面與平臺(tái)充分接觸，觀察轉(zhuǎn)子是否處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

（3）調(diào)整平衡球面螺桿，使球心與轉(zhuǎn)子重心在垂直方向上的距離在50～80 mm范圍內(nèi)，在轉(zhuǎn)子上游側(cè)磁軛表面找出轉(zhuǎn)子最高點(diǎn)，將適當(dāng)?shù)呐渲貕K加在最高點(diǎn)位置，使轉(zhuǎn)子大致處于水平狀態(tài)后，稱1 kg鐵塊加于轉(zhuǎn)子上方磁軛表面，并在所加重物位置的下方架設(shè)百分表測(cè)量加1 kg鐵塊后轉(zhuǎn)子該點(diǎn)的下降值H，在同一圓周內(nèi)相隔90°的位置各加1 kg鐵塊一次，計(jì)算轉(zhuǎn)子下降平均值H（靈敏度），代入公式：

式中，h為平衡系統(tǒng)重心至平衡球心在垂直方向上的距離;P為單位重量，即1 kg;R為所加配重塊至轉(zhuǎn)子中心的距離（cm）;G為轉(zhuǎn)子中心體及平衡工具總重量，約68 t，即68 000 kg;μ為平衡球與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取0.002 cm;H為加重量P后，在P的部位所下降的高度（cm）。

平衡球面調(diào)整螺桿規(guī)格為M168×8 mm，根據(jù)實(shí)際計(jì)算h值確定調(diào)整量，同時(shí)操作4個(gè)螺旋千斤頂頂起轉(zhuǎn)子使平衡球面與試驗(yàn)平臺(tái)分離，調(diào)整螺桿后重復(fù)上述步驟直至平衡工具球心與轉(zhuǎn)子重心在垂直方向上的距離h符合要求。

（4）檢查轉(zhuǎn)子上游側(cè)磁軛表面大致處于水平位置，在同一圓周內(nèi)互成90°的兩個(gè)位置各放一個(gè)精度0.02 mm/m的框式水平儀，在對(duì)稱位置放上與水平儀等重量的重塊，通過兩個(gè)水平儀找出轉(zhuǎn)子配重方向后放置配重塊，使轉(zhuǎn)子水平在0.05 mm/m以內(nèi)，記錄配重塊的重量，配重方位作好標(biāo)記，如圖3所示。

1.3 ? ?靜平衡試驗(yàn)配重塊焊接

根據(jù)記錄的配重塊重量，切割相同重量的鋼板，按照靜平衡試驗(yàn)標(biāo)記的配重方位將鋼板分別焊接在轉(zhuǎn)子支臂外圓上，使轉(zhuǎn)子達(dá)到靜態(tài)平衡，此時(shí)應(yīng)考慮焊料本身的重量對(duì)靜平衡的影響，對(duì)所需焊料的重量進(jìn)行估算后，切割鋼板的重量相比轉(zhuǎn)子配重塊的重量應(yīng)較小。

2 ? ?轉(zhuǎn)子機(jī)械部分裝配步驟及方法

2.1 ? ?轉(zhuǎn)子中心體水平調(diào)整

拆卸轉(zhuǎn)子靜平衡試驗(yàn)工具，將轉(zhuǎn)子中心體放置在安裝場專用支墩上并且將水平調(diào)整至0.03 mm/m以內(nèi)，打緊楔子板，此時(shí)上下兩塊楔子板接觸面積不小于70%，復(fù)測(cè)轉(zhuǎn)子中心體水平無變化后焊接固定楔子板。

2.2 ? ?轉(zhuǎn)子磁極配重及掛裝

稱重每個(gè)磁極的重量并進(jìn)行記錄，要求轉(zhuǎn)子在磁極掛裝后任意22.5°～45°角度范圍內(nèi)，對(duì)稱方向不平衡質(zhì)量不應(yīng)超過6 kg，同時(shí)應(yīng)考慮轉(zhuǎn)子中心體靜平衡試驗(yàn)結(jié)果的配重量和勵(lì)磁引線及支撐塊的重量，對(duì)磁極安裝位置進(jìn)行分配并編號(hào)。

根據(jù)磁極配重情況將76個(gè)磁極逐個(gè)、對(duì)稱掛裝在轉(zhuǎn)子中心體上，緊固磁極與轉(zhuǎn)子磁軛連接螺栓，緊固力矩達(dá)到設(shè)計(jì)值一半。

2.3 ? ?轉(zhuǎn)子測(cè)圓架安裝

在轉(zhuǎn)子中間組裝測(cè)圓架，測(cè)圓架底座放置在地面上，立柱從轉(zhuǎn)子法蘭內(nèi)孔穿過，懸臂安裝高度超過轉(zhuǎn)子上方磁軛，在懸臂支撐架和轉(zhuǎn)子磁軛之間的同一垂線上架設(shè)3塊百分表，中間百分表架設(shè)在磁極中心位置，上、下兩塊表與中間表等距，如圖4所示。

使用內(nèi)徑千分尺測(cè)量轉(zhuǎn)子法蘭止口內(nèi)圓至測(cè)圓架立柱的距離d，調(diào)整測(cè)圓架與轉(zhuǎn)子同心偏差不大于0.05 mm;讀取百分表①在轉(zhuǎn)子法蘭圓周上相隔45°的8個(gè)方向的數(shù)據(jù)，調(diào)整測(cè)圓架立柱與轉(zhuǎn)子垂直度不大于0.03 mm/m。將圓度測(cè)量的3塊百分表對(duì)零，測(cè)圓架懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)一圈回到起始位置檢查百分表是否回零，回零偏差不大于0.03 mm即測(cè)圓架安裝完成。

2.4 ? ?磁極中心掛裝高程測(cè)量

測(cè)量并標(biāo)記出每個(gè)磁極的中心，在測(cè)圓架懸臂外端支撐架上設(shè)置一個(gè)指示標(biāo)，注意指示標(biāo)尖點(diǎn)直徑和記號(hào)筆筆頭直徑均不應(yīng)大于0.5 mm，將指示標(biāo)尖點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)#1磁極中心，即以#1磁極中心為零點(diǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)圓架測(cè)量每個(gè)磁極中心與指示標(biāo)的高程差不大于±1.5 mm。

2.5 ? ?轉(zhuǎn)子外徑、圓度測(cè)量及調(diào)整

將測(cè)圓架懸臂轉(zhuǎn)至#1磁極安裝位置，懸臂外端掛？準(zhǔn)0.3 mm的鋼琴線，鋼琴線底部距地面0.5 m處懸掛10 kg重錘，重錘浸沒在裝有廢舊機(jī)油的桶內(nèi)，重錘不得接觸桶底和桶壁;用電接觸法分別測(cè)量3個(gè)圓周鋼琴線到磁軛的距離L1、L2、L3，鋼琴線到測(cè)圓架立柱的距離L，用外徑千分尺測(cè)量測(cè)圓架立柱的直徑D，計(jì)算#1磁極安裝位置處轉(zhuǎn)子中心體半徑R=L，如圖5所示。

選擇#1磁極安裝位置為測(cè)圓起始點(diǎn)，將圓度測(cè)量的3塊百分表對(duì)零，面向下游順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)圓架懸臂，逐個(gè)記錄76個(gè)磁極安裝位置處百分表的讀數(shù)，即為轉(zhuǎn)子圓度，要求各半徑與設(shè)計(jì)半徑之差不應(yīng)大于設(shè)計(jì)空氣間隙值的4%，整體偏心值最大不應(yīng)大于設(shè)計(jì)空氣間隙的1.5%，通過加減磁極上、中、下部墊片厚度的方式調(diào)整轉(zhuǎn)子外徑及圓度，直至滿足規(guī)范要求，每個(gè)磁極同一位置墊片個(gè)數(shù)不宜超過3片。

2.6 ? ?磁極連接螺栓緊固

專用扭力扳手和扭矩放大器配合使用，按照對(duì)稱、多次的原則緊固每一個(gè)磁極的連接螺栓達(dá)到設(shè)計(jì)扭矩值，焊接螺栓止動(dòng)塊，即完成轉(zhuǎn)子機(jī)械部分的裝配。

3 ? ?結(jié)語

燈泡貫流式機(jī)組轉(zhuǎn)子裝配過程往往發(fā)生在機(jī)組安裝階段，檢修中更換轉(zhuǎn)子中心體重新進(jìn)行轉(zhuǎn)子裝配的案例在水力系統(tǒng)中相對(duì)罕見，其中轉(zhuǎn)子中心體靜平衡試驗(yàn)、磁極配重及掛裝、轉(zhuǎn)子外徑和圓度測(cè)量調(diào)整等項(xiàng)目在凌津?yàn)┧姀S應(yīng)用后取得了良好的效果，機(jī)組開機(jī)動(dòng)平衡檢驗(yàn)一次性合格，同類型燈泡貫流式機(jī)組轉(zhuǎn)子檢修可以參考借鑒。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 冷志，鞏梅.燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架立式靜平衡工藝[J].東方電氣評(píng)論，2013，27（1）：8-11.

[2] 胡坤芳.機(jī)械轉(zhuǎn)子的靜平衡的測(cè)試[J].貴州科技工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，1（1）：50-51.

[3] 水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范：GB/T 8564—2003[S].

收稿日期：2020-02-25

作者簡介：秦磊（1990—），男，山西原平人，助理工程師，研究方向：水力發(fā)電廠機(jī)電設(shè)備安裝、改造及檢修。