浮動式上機架回裝及中心調整

趙曉東，張西克，劉曉偉

（1.國網新源控股有限公司檢修分公司天津分部，北京 100068；2.山東泰山抽水蓄能電站有限責任公司運維檢修部，山東泰安 271001）

1 概述

泰山抽水蓄能電站發電電動機為立軸、半傘式結構，與水泵水輪機通過主軸直接相連。兩個導軸承分別位于轉子上方和下方，推力軸承位于下機架上，與下導軸承組成組合軸承，采用帶空氣冷卻器的密閉式通風系統。發電電動機總重量為700.8。由福伊特—富士公司生產，中國水利水電第四工程局現場安裝、調試。

2 上機架結構

發電電動機上機架上部支撐發電機基坑蓋板、

碳刷架和集電環罩，下部懸掛定子上擋風板。上機架中心體內布置16塊導軸承瓦，導軸承為油浸式、自循環、分塊瓦可調式結構。上機架為輻射型框架鋼板結構，由中心體和六個徑向臂構成[1]。中心體為圓盤形式，支臂為工字梁形式，直徑11.56m，重41t，采用鋼板焊接結構，是水輪發電機較為重要的結構件。

上機架支臂為浮動支臂，與混凝土基礎通過楔形凸鍵、彈簧板、限位鍵、基礎墊板相連（見圖1）。彈簧板寬450mm，高650mm，厚65mm。材質為35CrMo，強度極限大于980N/mm2，屈服點大于835N/mm2，延伸率大于12%。機組運行時，上機架通過彈簧板的變形吸收因溫度、振動等原因造成的位移。

上機架安裝質量控制要求見表1。

圖1 支臂連接結構圖

表1 上機架安裝質量控制要求

3 上機架回裝

3.1 轉動部分定中心

以轉輪上止水漏環間隙實測中心為基準，將轉動部件推至上止漏環中心，復測上止水漏環間隙，數據見圖2。其中迷宮環水流向為1.45mm，背水向為1.65mm。

圖2 水輪機上止漏環間隙（mm）

轉輪止漏環設計設計間隙為1.5mm，四個方位間隙實測平均值計算為1.63mm。

根據標準要求轉輪止漏環各間隙與實際平均間隙之差不應超設計間隙的±10%，見表2。數據顯示機組轉動部位中心調整滿足標準要求。

表2 止漏環間隙計算表 mm

3.2 盤車檢查

采用剛性盤車法對軸線進行檢查。以下導為支撐點，把下導間隙調至0.03～0.05mm，推力瓦支撐呈剛性狀態，連續盤車，定點讀數[2]。盤車數據見表3。

滑環—下導最大凈擺度發生在1～5點為0.12mm，滑環至下導距離為6m，計算得到0.02mm/m；規范要求集電環相對擺度不超過0.3mm/m。

上導—下導最大凈擺度發生在1～5點為0.03mm，上導至下導距離為4.84m，計算得到0.0062mm/m；規范要求上導軸承相對擺度不超過0.02mm/m。

水導—下導最大凈擺度發生在4～8點為0.06mm，水導至下導距離為8.625m，計算得到0.0070mm/m；規范要求水導相對擺度不超過0.04mm/m。

表3 盤車數據表 0.01mm

3.3 機架高程水平中心測量

將上機架吊回基坑，放落至機架支臂上，用支臂調整螺栓將機架調平至小于0.08mm/m要求。用全站儀測量轉子與定子間高程差，高差為0.72mm，滿足標準要求。

3.4 機架中心固定

以轉動部分中心為基準，將機架推至中心處[3]。并按照以下步驟進行機架中心固定：

（1）測量并記錄支臂彈簧板與固定塊之間間隙。

（2）沿待固定的一對支臂方向架設兩只百分表，監測支架與軸之間位移情況。

（3）在對稱支臂分別架設一對10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動千斤頂。當千斤頂移動距離為1/3組合楔形鍵厚度時，對稱在支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為1/3組合楔形長度。依次進行另外兩組對稱支臂的固定。

（4）再次在對稱支臂分別架設一對10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動千斤頂。當千斤頂移動距離為2/3組合楔形鍵厚度時，在對稱支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為2/3組合楔形長度。依次進行另外兩組支臂的固定。

（5）再次在支臂分別架設一對10t千斤頂，千斤頂另一端頂在彈簧板上，移動千斤頂。當千斤頂移動距離為3/3組合楔形鍵厚度時，在對稱在支臂兩端打入組合楔形鍵，打入深度為3/3組合楔形長度。依次進行另外兩組支臂的固定。

（6）支臂固定過程中注意監視百分表移動情況。

（7）測量彈簧板背板與基礎板限位塊之間間隙，計算彈簧板撓度變形量，確保撓度值在滿足0.28±0.05mm要求。

（8）復測上導軸承瓦架支撐至上端軸領間隙，監測機架中心移動情況，數據如圖3所示，數據顯示在機架中心固定過程中，機架中心發生偏移。機架中心由1號上導瓦移向9號瓦方位，中心最大偏移0.22mm，但中心偏差滿足小于0.8mm要求。

圖3 上導軸領至上機架瓦架距離

（9）復測上導軸承油箱銅齒至軸領間隙，間隙測量如圖4所示。測量驗證機架中心確實存在偏移，中心偏移趨勢與軸領至上機架瓦架中心偏移趨勢相同。最小銅齒間隙滿足0.5±0.25mm要求。

圖4 上導軸承油箱銅齒至軸領間隙

4 問題分析

機架中心固定是在上機架高程、水平、中心調整合格后進行的。并且在支臂固定過程中，百分表未顯示支臂中心有較大的偏移。

但中心固定后上導軸承瓦架支撐至上端軸領間隙、上導軸承油箱銅齒至軸領間隙顯示，在機架中心固定過程中，機架中心存在偏移。

分析認為：中心固定過程中，千斤頂頂桿與彈簧板接觸面積較小，造成在千斤頂加載過程中，機架支臂存在一定旋轉角度。而此時百分表架設在轉軸上，接近支臂中心，百分表無法反映出支臂的旋轉變化。

為了驗證分析正確性，對彈簧板背板與上下限位鍵之間間隙進行測量，測量數據如圖5所示，數據顯示彈簧板兩側變形量不均勻。說明支臂的固定過程中支架與彈簧板之間存在偏移。

圖5 彈簧板背板與上下限位鍵之間間隙

在上機架2、5號支臂方位上進行機架中心重新調整，調整采用打鍵方式。打松2號支臂固定組合鍵，打緊5號支臂組合鍵。調整過程顯示機架中心移動不明顯，此時組合鍵移動的距離，完全被彈簧板變形所吸收。

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鑒于各項數據測量均在標準規范之內，且工期較為緊張，不再對機架中心進行重新調整。

5 改進措施

千斤頂在機架中心固定過程中，存在三次加載卸載過程，且千斤頂頂桿接觸面積較小，加上組合鍵打鍵過程，支臂存在旋轉不可避免。

為了克服機架固定過程中支臂旋轉造成的中心偏移，下一步將采用如下改進措施：

上機架落調平后，在6個支臂上分別加裝M36頂絲，每個支臂上安裝4個M36頂絲。依照轉動部件中心，用頂絲將上機架推至中心。同步調整6個支臂頂絲，確保機架中心不發生移動，在調整過程中確保彈簧板變形量一致。

分別在6個支臂左右處加裝導向板，導向板一端與基礎板焊接固定，另一端與支臂之間預留50mm間隙，安裝一組楔形鍵。架設百分表，底座固定在導向板上，表針指示在支臂上。在頂絲移動過程中，監測支臂是否旋轉，并根據支臂旋轉量，用楔子板將支臂推至原位置。

當彈簧板達到設計變形量后，在進行組合鍵的打鍵，打鍵過程監測百分表指針變化。

具體安裝工序按照以下進行：

（1）上機架吊入機坑上方調整好方位后，平穩落至6個支柱法蘭上面，調平上機架后，用24個M16的螺栓將上機架水平方位固定。

（2）在6個支臂左右處加裝導向板，導向板一端與基礎板焊接固定，另一端與支臂之間預留50mm間隙，安裝一組楔形鍵。架設百分表，底座固定在導向板上，表針指示在支臂上。監測支臂旋轉。

（4）同步調整6個支臂頂絲，確保6個支臂方位百分表變化均勻一致。

（5）測量6個彈簧板變形量，當變形量達到0.28mm后，進行組合鍵打鍵。

（6）在6個支臂間打入組合鍵，打鍵過程用百分表監測支臂旋轉情況，并根據旋轉量，在支臂左右兩側用打鍵方式，將支臂推至原位置。

（7）回裝過程中部分示意圖如圖6所示。

圖6 回裝過程中部分示意圖

6 結束語

本文針對泰山抽水蓄能電站4號機組上機架回裝及中心調整工作，提出的一些具體工序做法。并根據具體安裝工作遇到的問題，提出了一些改進措施，以確保機架中心固定時，中心不發生移動。同時通過改進措施，可以糾正機架中心固定過程中支臂偏移，為今后上機架中心調整提供了相關參考。

[1] 白延年.水輪發電機設計與計算[M].北京：機械工業出版社，1972.

[2] 黃景湖.準確把握水電機組“擺度”的涵義[J ].水電站機電技術，2004，1:4-8.

[3] 王玲花.水輪發電機組安裝與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2012.