卡魯瑪水電站彈性盤車工藝淺析

張紅軍,劉 濤

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410004)

1 引言

烏干達(dá)卡魯瑪水電站安裝有6臺100 MW水輪發(fā)電機(jī)組，額定水頭60 m，額定轉(zhuǎn)速142.86 r/min，水輪機(jī)為混流式結(jié)構(gòu)，水輪發(fā)電機(jī)為半傘式結(jié)構(gòu)。

轉(zhuǎn)輪與水輪機(jī)軸通過銷釘螺栓聯(lián)接、止口定位，摩擦劑傳遞力矩；水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸通過銷釘螺栓聯(lián)接、止口定位；發(fā)電機(jī)軸與轉(zhuǎn)子采用銷套定位、螺栓聯(lián)接；推力頭與轉(zhuǎn)子采用螺栓聯(lián)接、銷釘定位，其中轉(zhuǎn)子上的銷孔直徑比連接銷釘直徑大1 mm，推力頭水平方向可平移量為0.5 mm；上端軸與轉(zhuǎn)子采用螺栓聯(lián)接、止口定位。水輪機(jī)軸長3475 mm，發(fā)電機(jī)軸長3940 mm，轉(zhuǎn)動部分重約438 t。推導(dǎo)混合軸承布置在下機(jī)架上，其中彈性油箱布置在下機(jī)架基礎(chǔ)環(huán)上，彈性油箱支撐推力瓦，推力瓦直接與推力頭配合。彈性油箱為液壓無支柱結(jié)構(gòu)，廠內(nèi)組裝且試驗(yàn)合格后整體發(fā)貨，現(xiàn)場不可拆卸[1]。

2 盤車

2.1 盤車方式

彈性盤車的特點(diǎn)是機(jī)組軸線處于強(qiáng)迫垂直狀態(tài)，而剛性盤車機(jī)組軸線則處于自由狀態(tài)?？敩斔娬舅啺l(fā)電機(jī)為阿爾斯通設(shè)計(jì)制造，其彈性油箱利用液壓連通原理使各推力瓦垂直度、水平度保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，從而減小機(jī)組振動、擺度，保證機(jī)組安全正常運(yùn)行[2]。彈性油箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了機(jī)組盤車時只能進(jìn)行彈性盤車。彈性油箱承受著軸向推力負(fù)荷，推力瓦由彈性油箱支承，彈性油箱對整個機(jī)組轉(zhuǎn)動部件起自平衡調(diào)整作用，其調(diào)整能力在一定范圍內(nèi)隨受力不均勻的增大而增大。彈性油箱對鏡板與軸線間不垂直及沿半徑方向軸向力起自平衡作用[3]。

本工程彈性油箱為液壓無支柱結(jié)構(gòu)，采用抱4塊下導(dǎo)瓦和4塊水導(dǎo)瓦的方式來檢查上導(dǎo)處擺度，采用抱4塊下導(dǎo)瓦和4塊上導(dǎo)瓦的方式來檢查水導(dǎo)處擺度。盤車前，不安裝集電環(huán)，在上端軸上安裝廠家提供的盤車工裝，采用機(jī)械盤車方式進(jìn)行盤車。推導(dǎo)混合軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 推導(dǎo)混合軸承結(jié)構(gòu)

2.2 盤車工藝

(1)用2個5 t葫蘆和鋼絲繩一端與盤車工具相連，一端與發(fā)電機(jī)層的預(yù)埋板相連[4]。葫蘆作為盤車時的啟動動力源，轉(zhuǎn)動部分開始轉(zhuǎn)動后，用人力推動盤車工具進(jìn)行盤車。盤車工具安裝如圖2所示。

圖2 盤車工具安裝示意

(2)盤車前，將水導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、上導(dǎo)軸承的軸頸處、推力頭及鏡板圓周面清掃干凈，檢查無高點(diǎn)，轉(zhuǎn)動部件與固定部件間隙處應(yīng)無雜物。

(3)分別在上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、發(fā)電機(jī)組下法蘭、水輪機(jī)軸上法蘭、水導(dǎo)軸承5個測量斷面，以+Y方向?yàn)?#點(diǎn)，俯視順時針均勻標(biāo)出8個測點(diǎn)，要求上下方位一致，并在各測量斷面的+Y、+X架設(shè)一塊百分表。

(4)盤車前利用制動頂起系統(tǒng)頂起轉(zhuǎn)子約10 mm，把干凈的經(jīng)過過濾的豬油或牛油涂抹在推力頭與推力瓦之間，然后緩慢落下轉(zhuǎn)子。

(5)利用深度卡尺檢查轉(zhuǎn)子下法蘭與推力頭上法蘭的同心度，粗調(diào)對稱方向偏差控制在0.20 mm以內(nèi)，否則，則松開轉(zhuǎn)子與推力頭的連接螺栓，然后將頂起轉(zhuǎn)子，架設(shè)百分表用下導(dǎo)瓦對推力頭進(jìn)行調(diào)整。

(6)推力頭與轉(zhuǎn)子下法蘭同心度粗調(diào)合格后，在正式盤車前，先空轉(zhuǎn)一周，再開始測量各部位擺度。

(7)對稱抱緊4塊上導(dǎo)瓦和4塊下導(dǎo)瓦，調(diào)整導(dǎo)瓦與軸頸間隙為0.02 mm至0.05 mm，并在軸頸上涂抹干凈的透平油。

(8)檢查水導(dǎo)擺度，當(dāng)水導(dǎo)擺度超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，優(yōu)先考慮平移推力頭的方式來調(diào)整水導(dǎo)擺度，其次考慮在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)軸的螺栓拉伸量來調(diào)整水導(dǎo)擺度。

(9)對稱抱緊4塊水導(dǎo)瓦和4塊下導(dǎo)瓦，調(diào)整導(dǎo)瓦與軸頸間隙為0.02 mm至0.05 mm，并在軸頸上涂抹干凈的透平油。

(10)檢查上導(dǎo)擺度，當(dāng)上導(dǎo)擺度超出標(biāo)準(zhǔn)要求時，優(yōu)先考慮平移上端軸和在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)調(diào)整轉(zhuǎn)子與上端軸的螺栓拉伸量來調(diào)整上導(dǎo)擺度，再考慮修磨轉(zhuǎn)子上法蘭止口并再次平移上端軸或在上端軸與轉(zhuǎn)子上法蘭間加墊的方式來調(diào)整上導(dǎo)擺度。

(11)盤車過程，檢查推力頭鏡面的軸向跳動，需符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 擺度過大原因分析

水輪發(fā)電機(jī)組擺度產(chǎn)生的原因主要有以下3種。

(1)三部導(dǎo)軸承位置的旋轉(zhuǎn)中心不重合，導(dǎo)致水導(dǎo)軸承和上導(dǎo)軸承處產(chǎn)生擺度。這類擺度最為常見且調(diào)整起來較為快捷。

(2)轉(zhuǎn)動部分軸線與鏡面不垂直，導(dǎo)致整個轉(zhuǎn)動部分傾斜，從而在水導(dǎo)軸承和上導(dǎo)軸承處產(chǎn)生擺度[5]。這類擺度出現(xiàn)次數(shù)不多，需在下機(jī)架預(yù)裝和彈性油箱、推力瓦、推力頭安裝階段控制好推力頭的最終水平，盤車階段若出現(xiàn)此類問題，則需在推力軸承上選擇一個部位進(jìn)行加墊處理。

(3)軸線本身存在彎曲，導(dǎo)致機(jī)組軸線產(chǎn)生擺度。此類問題出現(xiàn)的概率較小，屬于制造問題。

4 機(jī)組軸線調(diào)整

根據(jù)卡魯瑪水電站的實(shí)際情況，在盤車過程檢查各部位擺度后，優(yōu)先考慮平移法(1)來調(diào)整水導(dǎo)軸承和上導(dǎo)軸承處的擺度。

(1)因?yàn)檗D(zhuǎn)子與推力頭的連接銷釘直徑比轉(zhuǎn)子上的銷孔直徑小1 mm，即推力頭在徑向方向有0.5 mm的可調(diào)量。故在檢查調(diào)整水導(dǎo)軸承的擺度時，根據(jù)擺度方向平移推力頭，使推力頭的旋轉(zhuǎn)中心和水導(dǎo)軸承測量端面的旋轉(zhuǎn)中心盡量重合，以此來調(diào)整控制水導(dǎo)軸承擺度。

(2)由于上端軸與轉(zhuǎn)子的連接定位是通過銷釘螺栓來實(shí)現(xiàn)的，故實(shí)際上上端軸的可平移量并不多。但在實(shí)際盤車過程中，上導(dǎo)軸承的擺度情況較好，就算超標(biāo)也不多。故在盤車過程發(fā)現(xiàn)上導(dǎo)軸承擺度有輕微超標(biāo)時，在安裝完成所有的銷釘螺栓后，優(yōu)先嘗試平移上端軸和調(diào)整連接螺栓拉伸量的方法來調(diào)整上導(dǎo)軸承擺度。對于現(xiàn)場鉆鉸上端軸定位銷釘?shù)臋C(jī)組來說，平移上端軸來調(diào)整上導(dǎo)軸承擺度則更加合適[6]。

5 盤車結(jié)果

卡魯瑪水電站經(jīng)過上述方案調(diào)整機(jī)組軸線后，盤車測量數(shù)據(jù)如表1～4所示。

表1 盤車記錄

表2 全擺度

表3 凈全擺度

表4 相對擺度

從表1～4可以看出，水導(dǎo)和上導(dǎo)的絕對擺度、相對擺度均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語

本文以卡魯瑪水電站為例，介紹了彈性盤車的工藝，分析了機(jī)組擺度產(chǎn)生的原因，也探討了通過平移法來調(diào)整上導(dǎo)軸承與水導(dǎo)軸承擺度的方法，可為今后同類型機(jī)組的安裝提供借鑒。