水輪發電機下導滑轉子脫落現場處理工藝

張屹峰

（湖南省電力公司東江水力發電廠，湖南 資興 423403）

馬頸坳電站位于沅水支流辰水中下游，安裝 6臺懸式三導軸流機組。6號機組于1996年擴建，發電機額定容量 2500kW，其制造、安裝均存在緒多問題，其中由于受水導嚴重磨損，水導瓦間隙不斷擴大，特別是受導葉開口不均，轉輪所受水力不平衡力過大并造成劇烈振動，致下導軸承徑向不平衡受力過大，同時由于發電機下導滑轉子與大軸焊縫可能存在焊接缺陷，在8年投產時間內，滑轉子在運行中兩次脫落。第一次脫落后電站草草焊接，未采取任何保證質量的措施，第二次脫落后采用相同的方法處理，均不能保證下導滑轉子的同心度。

發電機下導軸承在機組中起著重要的作用，直接承受著機組轉動部分徑向不平衡力和電磁不平衡力，維持機組轉動部件在軸承間隙范圍內穩定運行。導軸承正常運行時，導瓦溫度必須控制在規程規定范圍，瓦溫一旦過高，將嚴重限制機組的出力，嚴重時會出現導軸瓦及滑轉子燒損，甚至導致機組被迫停運。導軸承各項技術參數符合規范標準是保證導軸承正常運行的基本條件。

滑轉子脫落后在停機前與大軸產生相對轉動及摩擦，滑轉子將大軸上原焊縫部位磨損殆盡，造成更大的間隙，滑轉子已無法返回原工作部位，焊接就位也無法保證滑轉子的同心度，因此也不能保證上、下、水導三導同心，下導瓦間隙無法調整，發電機轉動部件的所有徑向力轉移至上導瓦，造成上導瓦溫高，給機組運行埋下安全隱患。

由于電站進行機組改造，6號水輪機開口不均及水導軸承等的缺陷將一并得到處理，有必要對下導滑轉子脫落的重大缺陷進行處理。由于發電機大軸返廠加工拆卸難度大、費用高，必須想方設法在

電站現場消除缺陷，將滑轉子重新校正就位后進行焊接、打磨、拋光，恢復其出廠前技術參數，才能保證本臺機組安全運行。下導基本參數：大軸直徑Φ450，滑轉子直徑 Φ800，滑轉子工作面高度190mm。

1 下導現場處理工藝

為保證下導滑轉子現場處理質量，整個工藝分三步，第一步：依靠測圓架百分表的測量，將滑轉子調整至工作位置，使用千斤頂等工具緊緊固定滑轉子；第二步：焊接滑轉子，并利用旋轉測圓架對滑轉子的同心度進行測量控制，以采取不同的焊接順序和焊接工藝縮小變形和位移；第三步：根據同心度測量數據對滑轉子進行打磨、拋光處理，亦為本次處理的關鍵工序。本次能夠進行現場處理的前提是滑轉子原加工的外圓與發電機大軸外圓同心，兩同心圓與聯軸法蘭相互垂直。以下為滑轉子脫落恢復原工位的工藝措施。

2 固定滑轉子至工作位置

2.1 加工專用工器具等固定用具及旋轉測圓架

限位塊：3塊，高45mm，根據滑轉子上端與轉子輪輻的距離為 45mm，加工限位塊的尺寸為45±0.02mm，限制在焊接時滑轉子上竄。

千斤頂：兩端為螺帽，中間為螺桿，長度由滑轉子內面至大軸間距決定，螺帽旋至極限位置時螺桿長度為120～150mm，用于調整滑轉子同心度。

旋轉測圓架：用厚10mmQ235鋼板制作一圓形支架，安裝三圈6002深溝球軸承，每圈8個，下排滾動球軸承垂直落在下部法蘭面上轉動，上部兩圈滾動球軸承垂直落在發電機大軸圓面上，布置在滑轉子與法蘭中間，測圓架可靈活繞大軸轉動，用于測量滑轉子的圓度及作為對滑轉子進行旋轉打磨的支架。測圓架見圖1。

圖1 發電機下導滑轉子處理示意圖

虎鉗：將虎鉗底座拆除，并將虎鉗滑動面及基座固定在旋轉支架上，虎鉗滑動面可上下滑動并鎖緊，模擬機加工時車床上刀架進刀，可以保證固定在虎鉗上砂輪機沿滑轉子工作面軸向移動時偏差足夠小，提高打磨精度。

2.2 固定滑轉子，安裝調整測圓架

利用限位塊、千斤頂將滑轉子固定在安裝位置，同時將測圓架各部組裝在法蘭上部，調整各滾動軸承，使各軸承均接觸法蘭及大軸，緊固各部螺栓，測圓架不蹩勁，轉動靈活，打上百分表后，沿圓周轉動一周，百分表讀數偏差不超過0.02mm。利用測圓架測量滑轉子同心度，同時用千斤頂進行調整，保證滑轉子工位位置偏差及同心度合格。

3 焊接滑轉子

先將滑轉子對稱點焊固定，采用對稱焊及分段退步焊，選用 Φ3.2mmJ507焊條，減小焊接變形，焊接時在測圓架垂直方向打2塊百分表監視滑轉子變形量。為使滑轉子穩固，在圓周向焊接工作完成后，將限位塊焊接在滑轉子上部及轉子輪輻上?；D子焊接完畢后同心度測量值見表1（以11點為起點，百分表讀數為0）。

從表1可見，下導滑轉子同心度為0.18mm，遠大于 0.05mm的同心度要求，須從最低點開始進行打磨拋光處理。

表1 下導滑轉子滿焊后同心度測量表 單位：0.01mm

4 下導滑轉子打磨工藝

1）將虎鉗用螺栓固定在測圓架上，將1.5kW砂輪機固定在虎鉗滑動臺上，砂輪片直徑100mm，砂輪片打磨面與滑轉子應相切，通過焊接在測圓架上的調整螺栓使虎鉗整體相對滑轉子產生位移量達0.2mm是能夠進行打磨，保證打磨質量的先決條件。重新調整各個滾動軸承的受力，保持合適的松緊程度，保證測圓架轉動靈活，旋轉一周后至起點，百分表測量數值相差不超0.02mm。

2）考慮打磨時砂輪機的振動及偏差，采取分批少量多次打磨，采用打磨的粗砂輪片先粗后細，最后用尼龍砂輪片拋光。

（1）在上表11測點（作為打磨起點）處調整80#砂輪片與滑轉子的距離為用0.20mm塞尺剛好能通過，固定砂輪機，給電動砂輪機通電，轉動測圓架，進行打磨。一輪要打磨2～3周，一輪打磨好后往上移動虎鉗滑動臺并鎖緊，移動量為砂輪片寬度的一半，打磨方式與第一輪相同工藝進行，直至滑轉子整個工作面打磨完畢。

（2）將砂輪片與滑轉子的工作面的間距調整為0.15mm，打磨完畢后再調整至 0.1mm，直至間隙0.05mm打磨完畢。

（3）換用200#砂輪片，調整間隙為0.01mm進行打磨，打磨完畢后用尼龍砂輪片進行拋光。拋光后測量同心度值見表2。

表2表時，滑轉子同心度合格，經檢測光潔度達標。為了驗證以發電機大軸外圓面及法蘭上端面為基準進行下導滑轉子打磨的正確性及本次打磨處理的質量，在機組軸線處理時記錄盤車數據見表3。

表2 下導滑轉子打磨拋光后同心度測量表 單位：0.01mm

表3 6#機盤車記錄表 單位：0.01mm

5 結論

從表3可見，下導單邊凈擺度最大只有0.07mm，擺度最大方位有0.05mm以上的油膜厚度，能保證軸承正常工作。6號機組改造施工完畢，進行72h試運行，額定負荷運行時，下導瓦溫為34℃（環境溫度22℃），下導軸承運行正常。

筆者經過應用專用工具，將脫落的下導滑轉子重新焊接至原工作位置，并在電站現場模擬車床進刀等機加工條件進行打磨拋光等處理工藝，使下導軸承各項參數恢復出廠前狀態，保證了機組正常穩定運行，開辟了發電機大軸不返廠機加工而在電站現場使用專用工具將下導滑轉子同心度和光潔度處理合格的先例，因此本次滑轉子脫落處理是一次有益的償試和探索。