淺談大藤峽左岸廠房水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整

康偉方，陶 鉆

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

大藤峽水利樞紐工程簡(jiǎn)稱為大藤峽大壩，主要由黔江主壩、黔江副壩和南木江副壩組成。其水輪發(fā)電機(jī)組電站裝機(jī)容量為1 600 MW，安裝了8臺(tái)單機(jī)容量為200 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組。在左岸廠房水輪發(fā)電機(jī)組安裝中，水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸不彎曲運(yùn)動(dòng)，主要通過(guò)調(diào)整推力的大小，并結(jié)合鏡板水平測(cè)量，完成水導(dǎo)軸承軸領(lǐng)的絕對(duì)擺度數(shù)據(jù)調(diào)整[1，2]。再調(diào)整上端軸的中心，完成上導(dǎo)軸承、受油器上操作油管及套管的擺度數(shù)據(jù)。

1 工程概述

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔江彩虹橋上游6.6 km處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°01′，北緯23°28′，是紅水河梯級(jí)規(guī)劃中最末的梯級(jí)[3，4]。大藤峽水利樞紐是一座以防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用的流域關(guān)鍵性工程。水庫(kù)正常蓄水位61 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，總庫(kù)容34.79×108 m3，總裝機(jī)容量1 600 MW，工程規(guī)模較大。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

水輪機(jī)由浙江富春江水電設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)制造，水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括轉(zhuǎn)輪、主軸及操作油管、水導(dǎo)軸承、主軸密封和受油器。水輪機(jī)為立式軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)、混凝土蝸殼、彎肘形尾水管。水輪機(jī)主軸與發(fā)電機(jī)直接連接，俯視順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)[5，6]。水輪機(jī)主軸與發(fā)電機(jī)主軸采用法蘭連接，其連接面高程為EL27.5 m。機(jī)組設(shè)置2臺(tái)直缸式導(dǎo)葉接力器，接力器布置在+X軸兩側(cè)，接力器工作時(shí)一推一拉。

為了阻止任何工況下可能形成的真空，在支持蓋上設(shè)有4個(gè)Φ400 mm的真空破壞閥。主軸密封水及機(jī)組滲漏水通過(guò)3臺(tái)立式潛水泵（一主二備）排至尾水。鼻端固定導(dǎo)葉預(yù)留DN250自流排水孔。自流排水孔通過(guò)預(yù)埋管路接至電站滲漏集水井。每臺(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)漏油箱、收集接力器、調(diào)速器及自動(dòng)化元件。漏油通過(guò)漏油泵將油打至調(diào)速器回油箱。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置2臺(tái)Φ600 mm尾水管盤形排水閥和2臺(tái)Φ500 mm蝸殼盤形排水閥，用于機(jī)組檢修時(shí)排水。

全廠設(shè)置2套操作盤形閥移動(dòng)式電動(dòng)油泵系統(tǒng)，供尾水管和蝸殼放空排水盤形閥操作用，操作油壓4.0 MPa。機(jī)組設(shè)置分段關(guān)閉閥及純機(jī)械過(guò)速保護(hù)裝置，可在廠用電消失、機(jī)組出現(xiàn)過(guò)速情況下，安全關(guān)閉導(dǎo)葉以保護(hù)機(jī)組。大藤峽左岸水輪發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠有限公司設(shè)計(jì)制造，形式為立軸、半傘式三相凸極同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)冷卻方式為雙路徑向無(wú)風(fēng)扇端部回風(fēng)密閉自循環(huán)全空冷冷卻方式[7]。

發(fā)電機(jī)采用三段軸（含轉(zhuǎn)子中心體）結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)軸承布置在上機(jī)架中心體內(nèi)，推力軸承布置在轉(zhuǎn)子下方的下機(jī)架上，下導(dǎo)軸承布置在下機(jī)架中心體內(nèi)。經(jīng)計(jì)算分析，發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)組裝后軸系的臨界轉(zhuǎn)速可滿足高于飛逸轉(zhuǎn)速125 %的要求。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心體與主軸的外法蘭通過(guò)螺栓連接，并且依據(jù)一定配合間隙的銷段傳遞扭矩。發(fā)電機(jī)下機(jī)架在安裝和檢修時(shí)，通過(guò)定子鐵心內(nèi)徑吊出，并可在不吊出轉(zhuǎn)子和不拆除上機(jī)架的情況下更換定子繞組線棒和轉(zhuǎn)子磁極，以及對(duì)定子繞組端部和定子鐵心進(jìn)行預(yù)防性檢查。

為了防止軸電流通過(guò)主軸到底板形成環(huán)流，在上導(dǎo)軸承滑轉(zhuǎn)子與頂軸之間設(shè)有特殊結(jié)構(gòu)，其絕緣材料的電氣和機(jī)械性能，可有效地預(yù)防軸電流。

3 機(jī)組軸線調(diào)整的目的

通過(guò)盤車工具使轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)，分析各部軸承軸領(lǐng)擺動(dòng)數(shù)據(jù)。確定軸與軸之間、軸與轉(zhuǎn)子之間、轉(zhuǎn)子與推力頭之間的同軸度（擺度）通過(guò)穩(wěn)定中心使各部油槽內(nèi)擋油桶及軸瓦間隙滿足要求，確保機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行后，擺度及瓦溫滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

4 軸線調(diào)整施工場(chǎng)地布置

4.1 轉(zhuǎn)輪室布置

（1）轉(zhuǎn)輪槳葉上布置安全網(wǎng)，將所有孔洞全部封堵，方便測(cè)量人員行走；

（2）轉(zhuǎn)輪處布置木樓梯，可以下到槳葉處進(jìn)行測(cè)量；

（3）轉(zhuǎn)輪室兩個(gè)對(duì)稱方向布置照明，采用低壓照明或燈帶照明；

（4）清理雜物，避免影響盤車。

4.2 水車室布置

（1）主軸密封座需固定在大軸上，清理周圍雜物，保證密封座隨大軸轉(zhuǎn)動(dòng)不受影響；

（2）主軸密封大型附件需吊入下導(dǎo)流錐周圍，但不得影響盤車；

（3）水導(dǎo)軸承油底盤吊入下導(dǎo)流錐周圍布置，不得影響盤車；

（4）水導(dǎo)軸承外側(cè)油槽及水導(dǎo)軸承座安裝完成；

（5）水導(dǎo)軸承處兩個(gè)對(duì)稱方向布置照明；

（6）水導(dǎo)軸承軸領(lǐng)上+Y及+X架設(shè)兩塊百分表；

（7）焊接水發(fā)聯(lián)軸保護(hù)罩處的測(cè)量樣架；

（8）在水輪機(jī)軸及發(fā)電機(jī)軸保護(hù)罩中間位置+Y及+X架設(shè)4塊百分表；

（9）清理雜物，避免影響盤車。

4.3 下機(jī)架布置

（1）下導(dǎo)軸承瓦托安裝完成，具備抱瓦條件；

（2）考慮下導(dǎo)瓦為非沿軸線對(duì)稱布置，在軸線兩側(cè)設(shè)置八塊瓦，并用45#透平油潤(rùn)滑；

（3）在下導(dǎo)軸承軸領(lǐng)上+Y及+X布置兩塊百分表；

（4）下導(dǎo)軸承測(cè)量處兩個(gè)對(duì)稱方向照明；

（5）推力軸承高壓油頂起管路安裝完成，具備頂起條件；

（6）推力軸承高壓油頂起泵站電氣接線完成，具備頂起條件；

（7）推力軸承注45#汽輪機(jī)油約100 mm，滿足高壓油頂起循環(huán)條件[8]；

（8）在推力軸承鏡板+Y及+X徑向、周向布置4塊百分表；

（9）在推力軸承鏡板或者推力頭上布置一臺(tái)合像水平儀；

（10）在推力軸承測(cè)量處兩個(gè)對(duì)稱方向布置照明；

（11）清理雜物，避免影響盤車。

4.4 上機(jī)架布置

（1）在上導(dǎo)軸承軸領(lǐng)處以+Y為1#點(diǎn)，逆時(shí)鐘方向等分8點(diǎn)；

（2）在上導(dǎo)軸承軸領(lǐng)+Y及+X方向布置兩塊百分表；

（3）在集電環(huán)+Y及+X方向布置兩塊百分表；

（4）在上導(dǎo)軸承測(cè)量處兩個(gè)對(duì)稱方向布置照明；

（5）安裝完成盤車工具，并試車；

（6）清理雜物避免影響盤車。

4.5 受油器布置

（1）安裝完成上操作油管；

（2）焊接上操作油管測(cè)量支架（注：不要焊接在行走平臺(tái)上）；

（3）在上操作油管上部與下部+Y及+X方向分別布置4塊百分表；

（4）清理雜物，避免影響盤車。

4.6 軸線調(diào)整施工電源布置

在主廠房EL38.0 m高程位置布置二級(jí)配電柜，在EL38.0 m高程段7#、8#機(jī)組之間布置1面三級(jí)配電箱，在下機(jī)架EL29.0 m高程布置一面三級(jí)配電箱，在水車室EL24.5 m高程布置一面三級(jí)配電箱，作為施工和照明電源，滿足施工過(guò)程中焊接、照明及電氣試驗(yàn)的用電需求。所有空氣開關(guān)均帶有漏電保護(hù)裝置，電源箱采用三相五線制配電，且安排專職維護(hù)，并上鎖。

5 工藝流程

機(jī)組軸線調(diào)整工藝流程如圖1所示。

圖1 機(jī)組軸線調(diào)整工藝流程圖

6 施工準(zhǔn)備

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)部分處于中心位置。測(cè)量轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)子及各部位軸承間隙，通過(guò)數(shù)據(jù)分析機(jī)組中心；若不在中心，可以通過(guò)架表抱下導(dǎo)瓦，然后頂、落轉(zhuǎn)子的方式調(diào)整，直至轉(zhuǎn)動(dòng)部分基本處于中心；

（2）推力瓦受力調(diào)整完成，鏡板處于水平狀態(tài)；

（3）8塊下導(dǎo)瓦已安裝到位，抱瓦的緊量暫定為0.01 mm；

（4）檢查各固定部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分間隙，保證內(nèi)部無(wú)雜物遺留。發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子間隙用白布帶拉一圈。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪間隙目測(cè)檢查。鏡板和各瓦面潔凈并已具備潤(rùn)滑條件，高壓頂起裝置已經(jīng)具備頂起條件；

（5）上機(jī)架固定牢靠，千斤頂臨時(shí)固定牢靠；

（6）盤車工具安裝到位；

（7）制動(dòng)管路頂起及復(fù)位管路形成，能通入使用；

（8）槳葉與轉(zhuǎn)輪室間隙、空氣氣隙等，轉(zhuǎn)動(dòng)部位與固定部位間隙檢查；

（9）各記錄表格準(zhǔn)備到位，各部測(cè)點(diǎn)標(biāo)示明確、一致。

7 軸線調(diào)整流程

機(jī)組軸線調(diào)整百分表架設(shè)如圖2所示。

圖2 機(jī)組軸線調(diào)整百分表架設(shè)圖

7.1 盤車前的準(zhǔn)備

（1）在上機(jī)架四個(gè)方位設(shè)置四塊百分表，開動(dòng)盤車工具。當(dāng)盤車工具帶負(fù)荷時(shí)，檢查上機(jī)架是否有位移變化，如無(wú)變化繼續(xù)盤車工作；如有變化，則對(duì)上機(jī)架再次進(jìn)行加固，直至盤車工具帶負(fù)荷時(shí)上機(jī)架無(wú)位移變化后通入正式盤車；

（2）在水導(dǎo)、水輪機(jī)軸上法蘭、發(fā)電機(jī)軸下法蘭、下導(dǎo)、推力鏡板、上導(dǎo)、集電環(huán)、上操作油管上下兩端部+Y、+X徑向方向分別架設(shè)百分表，在推力鏡板+Y、+X軸向方向架設(shè)百分表。所有架設(shè)百分表應(yīng)將大指針對(duì)零，小指針對(duì)5；

（3）在推力軸承鏡板或推力頭上放置合像水平儀，以測(cè)定鏡板水平；

（4）啟動(dòng)盤車裝置，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，如果聽到有異樣響聲應(yīng)立即停止其旋轉(zhuǎn)，無(wú)異常后旋轉(zhuǎn)一周，這時(shí)不記錄百分表讀數(shù)。

7.2 正式盤車

（1）各測(cè)點(diǎn)處人員全部到位，開始軸擺度的測(cè)量及調(diào)整；

（2）開啟高壓油頂，啟動(dòng)動(dòng)盤車裝置，按俯視順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分；

（3）每轉(zhuǎn)到各個(gè)測(cè)點(diǎn)，停止高壓油頂后，各部位記錄百分表的讀數(shù)；

注：槳葉間隙、轉(zhuǎn)子氣隙在盤車時(shí)監(jiān)測(cè)，確認(rèn)沒有碰觸即可，在軸線調(diào)整合格后再進(jìn)行精確測(cè)量；

（4）重復(fù)以上步驟2～3次，從中選擇一次最好的數(shù)據(jù)作為測(cè)定結(jié)果；

（5）經(jīng)過(guò)計(jì)算采取相應(yīng)措施調(diào)整，循環(huán)盤車直至軸線滿足要求；

當(dāng)擺度測(cè)量滿足要求后，精確測(cè)量轉(zhuǎn)輪槳葉與轉(zhuǎn)輪室間隙、轉(zhuǎn)子氣隙，結(jié)合兩組數(shù)據(jù)找正機(jī)組中心（注：通過(guò)分析數(shù)據(jù)，架表抱偏下抱瓦，再通過(guò)頂、落轉(zhuǎn)子兩次，旋轉(zhuǎn)一圈，重新測(cè)量?jī)刹课婚g隙，直至機(jī)組中心滿足要求）；

（6）以1號(hào)磁極對(duì)準(zhǔn)+Y，圓周均布測(cè)量16個(gè)磁極部位空氣間隙，測(cè)量轉(zhuǎn)輪槳葉與轉(zhuǎn)輪室間隙；

（7）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，再次測(cè)量16個(gè)磁極處的空氣間隙，間隙偏差不應(yīng)大于實(shí)際平均間隙值的±8 %，同時(shí)測(cè)量轉(zhuǎn)輪室間隙，偏差不能大于實(shí)際平均間隙±10 %；

（8）數(shù)據(jù)合格，申請(qǐng)驗(yàn)收。

7.3 機(jī)組軸線調(diào)整目標(biāo)

機(jī)組軸線調(diào)整控制目標(biāo)如表1所示：

7.4 質(zhì)量保證措施

表1 機(jī)組軸線調(diào)整控制目標(biāo)

（1）嚴(yán)格按照?qǐng)D紙和規(guī)范要求，根據(jù)大藤峽左岸機(jī)組軸線調(diào)整特點(diǎn)，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，確保安裝質(zhì)量受到全面有效控制。主要包括：質(zhì)量體系、文件與資料的控制、采購(gòu)和材料質(zhì)量控制、工藝質(zhì)量控制、過(guò)程質(zhì)量控制、檢驗(yàn)與試驗(yàn)質(zhì)量控制、檢驗(yàn)、測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備的控制、檢驗(yàn)和試驗(yàn)狀態(tài)、糾正和預(yù)防措施、搬運(yùn)、貯存、防護(hù)的控制、質(zhì)量記錄控制、培訓(xùn)等；

（2）施工工序嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行，每道工序進(jìn)行自檢，上道工序不合格不得進(jìn)行下道工序施工。對(duì)參與機(jī)組軸線調(diào)整的管理人員及工作人員進(jìn)行技術(shù)交底，并且進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)教育，貫徹執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、操作要點(diǎn)、安全文明注意事項(xiàng)等；

（3）做好過(guò)程控制各項(xiàng)記錄，使用經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的驗(yàn)收表格，真實(shí)、及時(shí)地提供各項(xiàng)質(zhì)量控制檢查驗(yàn)收資料。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的不斷進(jìn)步，水輪發(fā)電機(jī)組的大軸加工精度較高，軸線調(diào)整也變得更加簡(jiǎn)單。為了提高大藤峽水利樞紐工程水輪發(fā)電機(jī)的安裝質(zhì)量，研究大藤峽左岸廠房水輪發(fā)電機(jī)組軸線調(diào)整方法。在大藤峽左岸機(jī)廠房水輪發(fā)電機(jī)組安裝中，根據(jù)調(diào)整推力的受力情況，結(jié)合鏡板水平測(cè)量，完成水導(dǎo)軸承軸領(lǐng)的絕對(duì)擺度數(shù)據(jù)調(diào)整，通過(guò)調(diào)整上端軸的中心，實(shí)現(xiàn)上導(dǎo)軸承、受油器上操作油管及套管的擺度的數(shù)據(jù)調(diào)整。