軸線曲度在實踐中的簡易計算和應用

劉文習

(泉州市龍門灘引水工程管理處，福建 德化 362500)

1 泉州市龍門灘引水工程管理處機組概況

泉州市龍門灘引水工程機組分一、二級兩個電站，都屬于懸式混流立式水輪發電機組。一級2 ×9 MW，額定轉速為500 r/min，設計流量為15.42 m3/s;二級2 ×13 MW，額定轉速為600 r/min，設計流量為16.6 m3/s。

2 一個問題引發的思考

2005年一級站大修單盤時，把發電機軸擺度盤到符合國標，而后連軸。但整體盤車時總有幾點，大軸不會靈活。

查找有關檢修記錄，發現上迷宮的總間隙最小，為70°經分析，是在聯軸法蘭處產生曲折，通過曲度簡易計算，4→8:0.32 mm。

而在單盤時，下導架表處最大全擺度在盤車點8上，為0.08 mm時連軸。假設軸線是理想的“直”，水導架表處的全擺度就應該是:

0.08mm×2.1=0.168 mm

但軸有曲度，故實際水導架表處盤車點8 的實際全擺度就應該是:

0.32+0.168=0.488 mm

其旋轉的直徑是:

0.488mm×2=0.976 mm

所以產生了“整體盤車時總有幾點，大軸不會靈活”的結果。

3 軸線曲度具體數值的簡易計算

1)計算全擺度比:

至下導架表處的全擺度比δQ下比=2 ×2 953/830≈7

至水導架表處的全擺度比δQ水比=2 ×6 145/830≈14.8

2)圖1 為2005年一級站2#機大修的盤車記錄。

3)由δQ下比和δQ水比可以看出，水導架表處的全擺度值是下導架表處的全擺度值的2.1 倍。假設機組軸線是理想狀態的“直”，那么2005年一級站2#機大修時水導架表處的全擺度值應該是如圖2 的數值［1］。

4)比較圖1 和圖2，軸線的曲折為:

方向:盤車點的2、3、4、5 所在的半圓向6、7、8、1所在的半圓的方向折。其具體數值如下:

δQ2→6:17－8=9

δQ3→7:23－(－7)=30

δQ4→8:25－(－7)=32

δQ5→2:27－11=16

圖1 2005年一級站2#機大修的盤車記錄

圖2 2005年一級站2#機大修時水導架表處的全擺度值

由上面的數值可以看出，最小的夾角，是上、下、水導盤車點8 號的連線;最大的曲折度，是上、下、水導盤車點4 號的連線。

4 軸線曲度計算在檢修中的應用

以泉州市龍門灘引水工程管理處二級電站1#機2008年大修的盤車記錄為例說明。

查找圖紙，計算:

下導架表處擺度比δQ下比:7.3

水導架表處擺度比δQ水比:14.8

4.1 單獨盤車時直接把軸線調整到軸線曲度的方向及盤車點上

1)利用機組軸線曲度的計算，確定單盤時下導架表處全擺度的位置。

由3 節所述方法計算二級1#機2008年大修的水導架表處軸線曲折的方向:

2、3、4、5 所在的半圓向6、7、8、1 所在的半圓折，

即下導架表處的全擺度點要回到2、3、4 的位置。

2)確定單獨盤車時下導架表處全擺度應保留的數值。二級站的發電機軸和水輪機軸是通過法蘭盤連接的，屬于剛性連接。“并且實踐證明，法蘭處的連軸直度在長期運行中幾乎不變”［2］。

水導架表處軸線曲折的數值:

δQ2→6:20

δQ3→7:34

δQ4→8:34

δQ5→1:1

按如下公式:

計算下導架表處全擺度應保留的數值:

δQ下2=20/(14.8/7.3 +1)≈20/(2 +1)=20/3≈7

δQ下3=34/(14.8/7.3 +1)≈34/(2 +1)=34/3≈11

δQ下4=34/(14.8/7.3 +1)≈34/(2 +1)=34/3≈11

即，要把下導架表處的全擺度調整到2、3、4 的位置，且保留以上計算數值，連軸后水導架表處的全擺度才會合格。

4.2 單獨盤車時刮墊數值的精準計算

4.2.1 計算全擺度值

根據第一次單盤的實際結果，充分考慮下導架表處全擺度應保留的位置和數值(加或減)，計算全擺度值。

假設第一次單盤后下導架表處全擺度的數值如圖3。

圖3 第一次單盤后下導架表處全擺度的數值

把圖1 的數值減去4.1 計算的對應點的數值，就是實際要刮削的下導架表處的全擺度的數值，見圖4。

圖4 下導架表處的全擺度值

由圖4 可見，最大全擺度為軸號3，數值為54(注意:不是65)。

反之，如果圖3 的擺度值是在5、6、7、8 點上，則應加上4.1 計算的對應點的數值。

4.2.2 計算精準的刮墊數值

可按下列公式計算最大刮墊值:

Hmax=δmaxQ下/δQ下比，即:

Hmax=δmaxQ下/δQ下比=54/7.3≈7(0.01 mm)

5 軸線曲度在實踐中的簡易計算和應用在檢修中的意義

5.1 大大提高了檢修工作的效率

2007年二級2#機大修，沒有軸線曲度的計算，也就不清楚軸線曲折的方向，純粹把下導擺度調整到符合國標，但連軸后水導的數值遠遠超標。使刮墊產生了盲目性，即單盤時刮墊的方向，連軸后又要反方向再刮回來，使整體盤車時間花去了6個工作日，大大降低了檢修的工作效率［3］。

泉州市龍門灘引水工程管理處機組檢修的實踐證明，通過曲度的計算，清楚了軸線曲折的方向和數值，進而確定單獨盤車時下導架表處全擺度的位置和應保留的數值，使刮墊數值的計算結果更為精準，整體盤車時間縮短到2個工作日，大大提高了檢修工作的效率。

5.2 大修后機組的運行工況得到很大改善

二級2#機擺度增大處理前和大修后振動對比見表1。

表1 二級2#機擺度增大處理前和大修后振動對比

［1］陸寵惠，劉儉，劉惠民，等.水力發電廠技術標準匯編第七卷檢修與試驗標準:下冊立式水輪發電機檢修技術規程［S］.北京:中國電力企業聯合會標準中心，2002:1383－1398.

［2］姜正權，孫亦林，張宗源，等.水輪機及其檢修［R］.沈陽:遼寧省職工教育教材編審委員會，1987.

［3］劉文習，黃善書.泉州市龍門灘引水工程管理處規程匯編:檢修規程［S］.泉州:泉州市龍門灘引水工程處，2009:163－164.