瀑布溝電站機組軸線調整

劉 旻, 鐘小華

(1.中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局,四川彭山 620860;2、四川久隆水電開發有限公司,四川石棉 625400)

1 概 述

盤車是水輪發電機組安裝調整的重要環節,目前采用的盤車方法有兩大類:一類是電氣盤車,另一類是機械盤車。電氣盤車是利用發電機定子、轉子線圈中通入直流電流所產生的電磁力矩拖動水輪發電機的轉子轉動。機械盤車包括人力盤車、橋機牽引盤車、電動機械盤車等。人力盤車即用人力推動水輪發電機轉子進行盤車;橋機牽引盤車是利用橋機經過滑輪組換向、用鋼絲繩牽引機組轉子轉動進行盤車;電動機械盤車是利用電機驅動,經過變速機構、聯軸機構、離合機構驅動轉子轉動進行盤車。

瀑布溝電站盤車采用電動機械盤車裝置,該裝置由機架、電機及旋轉的齒輪盤等。機架安裝在發電機上機架上,旋轉齒輪盤安裝在上端軸上,由電機通過齒輪盤轉動機組進行盤車。

電動機械盤車裝置具有以下優點:

(1)安裝、拆卸、控制與操作簡單方便,改善了勞動條件,降低了勞動強度,使工作質量和工作效率大大提高。

(2)力學結構簡單、動力電源小、驅動平穩可靠、轉速均勻、停點準確,使采集的數據客觀有效。

(3)可根據機組類型、結合現場實際自由選擇彈性盤車或剛性盤車,且無論何種方式,由于其力偶矩作用的原理,大軸徑向和軸向干擾大大減小,測試精度高。

(4)由于驅動力矩作用于發電機上端軸頂部,且均衡、平穩,對傘式機組的剛性盤車,可采取抱緊上導的方式進行盤車,也可取得滿意的效果。

(5)傳動比大、轉速平緩,可保持在連續旋轉的情況下準確讀取大軸各等分點的數據,方便快捷;也可以停轉讀取數據,在這種方式下,每到一停位后盤車裝置可倒轉一定角度,以使大軸和盤車裝置完全脫離,可使大軸充分保持在自由狀態下讀取數據,從而更加提高了盤車精度。

瀑布溝電站單機容量為 600MW,總裝機容量 3600MW,額定轉速 125r/min;發電機為立軸半傘式結構,轉子上方設有上導軸承,轉子下方設有推力軸承和下導軸承,推力軸承油槽和下導軸承油槽分開設置,推力軸承和下導軸承布置在下機架上。推力軸承采用多波紋彈性油箱支撐方式。轉子上法蘭和上端軸聯接,下法蘭與發電機軸聯接,發電機主軸與轉子中心體采用 12XM160雙頭螺栓和徑向鍵的聯接方式,發電機軸與水輪機軸采用銷釘螺栓的聯接形式。

根據廠家技術文件,機組盤車應在彈性狀態下進行,在盤車過程中抱緊上導和水導瓦(根據國家規范對機組彈性盤車的要求,應抱靠近推力軸承上部和下部的導軸瓦即上導及下導瓦),上導至鏡板距離 5.390m,下導至鏡板距離 3.030m,水導至鏡板距離 8.324m;鏡板直徑為 4.3m,推力頭下法蘭直徑為 4.24m,上法蘭直徑為 3.51m。

2 4#機組軸線的處理

盤車在機組推力軸承受力調整及鏡板水平合格后進行,現以 4#機組為例,介紹了瀑布溝電站機組軸承調整情況。盤車前調整好機組中心并抱緊上導、水導各一半的瓦,抱瓦間隙為 0.03～0.05mm,盤車過程中采用定點停讀數的方法,X、Y方向盤車數據一致,其中 X表讀數見表 1。

表 1作出的下導擺度曲線非常接近正弦曲線,說明盤車數據準確。由表 1和表 2可知,下導擺度偏大,鏡板跳動值大于廠家技術要求(廠家標準為 0.10mm)。根據機組的結構型式,移動上端軸、調整下導擺度最容易,移動上端軸后鏡板軸向跳動也會發生變化,因此,決定先移動上端軸、處理下導擺度后再處理鏡板軸向跳動。

表 1 第一次盤車數據表 /0.01mm

表 2 第一次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

根據表 1,可以作出機組上導、下導、水導及鏡板與盤車旋轉中心關系圖,因下導 3-7點全擺度最大,故作出 3-7方位關系圖(圖 1)。

圖 1 機組各部位幾何中心、旋轉中心及鏡板關系圖

圖 1中的 O1、O2、O3分別為上導、下導和水導的幾何中心,O1'、O2'、O3'則為其旋轉中心。圖 1左側為盤車標記點(3#點),右側為盤車標記點(7#點)。根據表 1中的數據,上導 3#點擺度小于 7#點,說明上導幾何中心在旋轉中心右側;下導 3#點擺度大于 7#點,說明下導幾何中心在旋轉中心的左側;水導 3#點和 7#點擺度一樣,說明水導幾何中心和旋轉中心重合;鏡板軸向擺度值 3#點小于 7#點,則說明鏡板旋轉時 3#點高于 7#點。

三部軸頸同心時機組擺度最小,根據圖 1,需將上端軸從 7#點向 3#點移動。根據三角形相似定理,移動量為:O1│=0.065×(5.39+8.324)/5.294+0.005=0.17(mm)。

從圖 1中可以看出,上端軸由 7#點向 3#點移動后,機組軸線與鏡板的垂直情況將變差,即鏡板軸向跳動將會變大,需進一步進行處理。

綜合以上數據,決定上端軸由 7#點向 3#點推0.17mm,然后再次盤車,數據見表 3、4。

表 3 第二次盤車數據表 /0.01mm

表 4 第二次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 3、4可以看出下導擺度已滿足廠家技術要求,但鏡板跳動比推上端軸前有所變大,與預計情況一致。鏡板跳動加大是鏡板與機組旋轉中心不垂直引起的,推力頭上下法蘭的平行度是引起鏡板跳動的因素之一,因此決定將推力頭逆時針轉動 180°安裝,進行盤車以測量鏡板跳動是否會變小。第三次盤車數據見表 5、6。

表 5 第三次盤車數據表 /0.01mm

表 6 第三次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 5和 6可以看出,下導擺度仍然較小,鏡板跳動還有變大的趨勢,因此決定通過加墊對鏡板軸向跳動進行處理。由于推力頭和鏡板結合面較大,大范圍加墊其接觸面不會很理想,同時,推力頭的剛性遠好于鏡板,故決定在推力頭和轉子把合面加墊。

根據表 5數據,鏡板最大跳動為 2、6#點,跳動值為 0.28mm,最大加墊厚度 δ=△h×D1/D2。式中△h為鏡板最大跳動量;D1為推力頭上法蘭直徑;D2為鏡板直徑,故推力頭最大跳動量為 0.28×3.51/4.3=0.23(mm)。由于 2#點讀數為負數,表明鏡板向上跳動,故最大加墊方位為盤車 2#點。

將推力頭上法蘭分成 8個區域加墊,每個區域寬度為 D1/8,即 0.44m,故各區域加墊厚度分別為:0.20mm、0.17mm、0.14mm、0.11mm、0.08mm、0.05mm、0.02mm、0。

加墊后再次盤車得到的數據見表 7、8。

表 7 第四次盤車數據表 /0.01mm

由表 7、8數據可知,鏡板最大跳動量為 0.07mm,滿足廠家標準,機組軸線調整滿足要求。

表 8 第四次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

瀑布溝電站 4#機在運行期間,三部瓦擺度情況見表 9。

表 9 4#機組運行擺度表

實踐證明,機組運行擺度遠優于國家標準,說明機組軸線調整是成功的。

3 結 語

筆者通過作圖并運用幾何和三角函數知識對機組彈性盤車及軸線調整進行了分析,確定了機組軸線調整的方案。當前,我國所安裝的機組以大中型為主,發電機推力軸承支撐越來越多的采用彈性油箱,筆者認為:文中所述的機組軸線分析和調整方法具有廣泛的適用性。