雷打灘水電站轉子輪轂與發電機主軸熱套方案的選擇

王穎，彭惠

（1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.云南凱盈電站管理有限公司，云南 昆明 650051）

雷打灘水電站轉子輪轂與發電機主軸熱套方案的選擇

王穎1，彭惠2

（1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051;2.云南凱盈電站管理有限公司，云南 昆明 650051）

常規的轉子輪轂與發電機主軸熱套施工方案主要有兩種：輪轂套軸方案和軸插輪轂方案，兩種方案根據工程現場實際情況進行選用。雷打灘水電站因安裝場垂直空間限制，并考慮工程實際特點和經濟安全性，對兩種施工方案進行了比選，最終采取了軸插輪轂方案。實踐表明，采用軸插輪轂方案有效縮短了工期并降低了費用，可供其他類似工程參考和借鑒。

雷打灘水電站；轉子輪轂；發電機主軸；熱套方案

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.069

1 引言

在水電站常規施工中，轉子輪轂與發電機主軸的熱套方案有兩種：一種輪轂套軸方案，一種軸插輪轂方案。在正常情況下，一般都采用輪轂套軸方案，操作方便簡單，但是受工程現場各種條件的制約，需要因地制宜選擇熱套方案，以保證經濟安全及工期要求。本文對雷打灘水電站的熱套方案進行了綜合比選，最終確定采用軸插輪轂，該方案有效降低了安全風險，縮短了工期，并減少了費用。該項目的轉子熱套施工方案的相關經驗，可作為其他類似工程施工的參考。

2 套嵌方案的對比及選擇

2.1 輪轂套軸方案

雷打灘水電站工程位于云南省彌勒縣和邱北縣交界的南盤江干流上，工程以發電為主。裝有3臺單機容量為36MW的立軸懸式混流式水輪發電機組，保證出力24.928MW，年發電量5.327×108kW·h。機組中轉子起吊重量為150t，其中轉子輪轂重16t，為圓盤式焊接結構，轉子輪轂外形尺寸為準4310mm× 1475mm；發電機主軸采用優質合金鋼20SiMn鍛制而成，具有足夠的剛強度，長6877mm。為運輸方便，轉子輪轂與發電機主軸擬在工地現場進行熱套。

該電站廠房裝有一臺160/50t雙小車橋式起重機，主鉤起吊高度為9.1m，副鉤為9.7m，安裝場轉子組裝檢修坑尺寸為2500mm×2500mm×1200mm（長×寬×深），發電機主軸豎直固定在轉子檢修坑后，主軸露出安裝場地面高度計算如下:發電機主軸露出安裝場地面高度=L發電機主軸-h基坑深=6877-1200=5677mm，即輪轂至少需吊高5677mm，且越過發電機主軸后方可進行熱套操作。此時，起吊鋼絲繩垂直高度為：起吊鋼絲繩垂直高度=9100-H-L輪轂=9100-5677-1475=1948mm。為保證熱套過程中轉子輪轂支架保持水平，以一鉤起吊為宜，同時為控制轉子輪轂支架熱套中的下落速度，采用橋機主鉤起吊。

轉子輪轂支架套入主軸并下落1948mm后，由于主軸頂部會與橋機主鉤接觸，須采取措施將轉子輪轂支架暫時支撐，更換鋼絲繩后，再將轉子輪轂支架套到位。因此，若采取輪轂套軸方案存在如下問題：

1）需準備2套不同長度的鋼絲繩以備更換；

2）需制作更換鋼絲繩時的轉子輪轂支架支撐平臺；

3）更換鋼絲繩后，調節轉子輪轂支架水平較困難，花費時間長且在熱套施工中易造成輪轂支架與大軸碰撞事故；

4）為保證轉子輪轂支架軸孔漲量不減少，轉子輪轂支架加溫不能停止，施工工序繁雜且危險性較大。綜上所述，在雷打灘水電站采取輪轂套軸方案會延長工期、增加費用和施工風險。

2.2 軸插輪轂方案

為控制主軸下落速度，軸插輪轂方案也采用橋機主鉤起吊主軸，根據工程特點采取機坑內施工的方法。以下機架為支持平臺，將轉子輪轂支架翻轉放置在下機架上并固定。下機架制動閘高程為905.72m，轉子輪轂支架上部高程計算：轉子輪轂支架上部高程=905.72+1.475=907.195m。安裝場高程為909.8m，從轉子輪轂支架上部至橋機的極限起升高度垂直尺寸為：極限起升高度=安裝場地面高程-輪轂支架上部表面高程+9.1m=909.8-907.195+9.1=11.705m。

可見，極限起升高度大于主軸加吊具及鋼絲繩長度，軸插輪轂方案在機坑內有足夠的垂直空間實施，且熱套施工可一次成功，工序工藝相對簡單。綜合考慮，本電站采取軸插輪轂方案，見圖1。

3 軸插輪轂實施過程

軸插輪轂方案的施工過程如下：

1）把機組下機架吊入機坑，調平并緊固螺栓，將輪轂吊起翻轉并放置在下機架上，調平并固定；主軸顛倒吊起，調節吊軸工具，使主軸垂直度保持在0.1mm/m以內；將主軸吊到輪轂上空對中；調整勵磁引線方位，用行車反復升降幾次，將大軸穿入輪轂中心孔進行預套；將大軸懸吊在輪轂上方2m處等待正式套嵌。蓬布加工成保溫箱，整個輪轂安置在特制的保溫箱內。

圖1 軸插輪轂方案

圖2 施工過程中的檢測

圖3 軸插輪轂施工完成

2）對輪轂進行加熱升溫（主要采用電熱絲加熱升溫，加熱體總負荷為90kW，30根3kW電熱絲）：輪轂中心孔4根，外壁8個加熱點，每個加熱點2根；在底部布置4根，8個退下方6個；用

3）電氣接線方式：采用三相對稱布置負荷，7組開關分別進行控制，使輪轂加熱升溫過程能夠很好地控制調整。確保輪轂加溫過程能夠均勻、勻速地進行。

4）保溫箱上下需留通過主軸的活動孔門。輪轂加熱過程中，每小時用溫度計或紅外測溫儀監測一次輪轂中心孔溫度，用內勁千分尺測量輪轂孔徑實際膨脹量。套裝前應仔細檢查加溫后輪轂孔徑的膨脹量，其值需滿足計算要求。

5）輪轂加溫時注意：

（1）開始加溫時，溫升控制在15℃/h之內，緩慢均勻加熱；

（2）當達到100℃時，可根據內部上下溫差情況，適當加入底部電熱器，當到達150℃時所有電爐全部加入使用，溫度快速上升；

（3）保溫箱四周要有足夠的消防設備，并安排專人值班監護；

（4）每小時測量并記錄溫度及輪轂孔徑膨脹量一次，保持測量值與設計要求值近似；

（5）溫度升高到計算值后，保持2h，再復查輪轂孔徑實際膨脹量，達到要求后方可進行套裝。

圖2為施工過程中的檢測場景，圖3為施工最終完成后的場景。

4 結語

本文對雷打灘水電站轉子輪轂與發電機主軸的熱套方案進行了綜合比選，最終確定采用軸插輪轂。實踐表明，該方案有效控制了工程風險和費用，并明顯縮短了工期，相關經驗可作為其他類似工程施工的參考。

【1】田毅.江口電站1號機組轉子組裝[J].水電工程技術，2006(1):30-31．

【2】熊世煊.電機用端蓋式球面滑動軸承防負壓結構的改進[J].電機技術，2005(1):53-54．

【3】JB/T5888電機用DQ系列滑動軸承結構與尺寸[S]．

【4】JB/T5888.1電機用DQ系列端蓋式滑動軸承技術條件[S]．

Choice of Heating Sleeving Scheme of Rotor Hub and Generator Shaft for Leidatan Hydropower

WANGYing1,PENGHui2
（1.ChinaPowerGroup，KunmingEngineeringCo.Ltd.,Kunming650051; 2.YunnanYingkaiPowerStationManagementCo.Ltd.,Kunming650051,China）

There aremainly two kinds of heating construction sleevingmethods for rotor hub and generator of hydropower station: hub-sleeving-shaft, and shaft-inserting-hub, which should be selected as per actual condition on site. Considering the vertical space limit of assembly bay, peculiarities and economic security requirements of Leidatan Hydropower Station, the two methods are compared, and shaft-inserting-hub is finally selected. The practice showed that shaft-inserting-hubmethod used in LeidatanHydropower Station is successfully shortening the construction period aswell as reducing the cost,which can be a referenceforothersimilarprojects.

LeidatanHydropowerStation;rotorhub;generatormainshaft;heatingsleevingscheme

TV547.3

B

1007-9467（2016）07-0107-02

2016-5-17

王穎（1972～），男，湖南衡陽人，高級工程師，主要從事水利水電工程機電安裝研究，（電子信箱）564093777@qq.com。