巖灘水電站擴建工程機組軸系安裝調整

莫斌偉+李福兵+孫文

摘 要 巖灘水電站擴建工程機組軸線分多段、多法蘭現場組裝聯接方式，本文結合巖灘水電站擴建工程6#機組軸系安裝、軸線控制和調整工作，通過調試期的盤車數據、運行期的各部位擺度數據、各部軸承運行瓦溫數據，反映施工期軸系安裝、軸線控制和調整工作的可行性，以此為同類型機組軸線調整提供參考。

關鍵詞 巖灘 軸系 擺度 同軸度

一、概述

巖灘水電站是一座以發電為主、兼有航運等綜合利用效益的水電樞紐工程。在龍灘水電站建成后，水庫總庫容33.5億m3，正常蓄水位223.0m時庫容為26.0億m3，調節庫容4.25億m3；水電站一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW，一期工程與擴建工程合計總裝機容量1810MW。

巖灘水電站擴建工程水輪發電機組為立軸混流式機組。水輪發電機組軸系由水輪機轉輪、水輪機主軸、發電機主軸、轉子支架、上端軸、集電環等組成，軸系部分總長度為20545mm。其中轉輪軸系部分高4230mm，水輪機主軸長度為4480mm，發電機主軸長度為6670mm，轉子中心體軸系部分高2400mm，上端軸高2170mm，集電環高595mm。

水輪機轉輪與水輪機主軸通過聯軸螺栓把合，法蘭面由廠家涂刷摩擦劑傳遞扭矩，由制造廠家在生產過程中通過內止口定位，保證聯接的同軸度；水輪機主軸與發電機下端軸由哈爾濱電機廠和福伊特公司分別制造，由聯軸銷釘螺栓定位和傳遞扭矩，其聯軸銷釘孔通過鏜模加工而成；發電機下端軸與轉子中心體通過聯軸銷套定位和傳遞扭矩，該銷套銷釘孔通過鏜模加工而成；轉子中心體與上端軸通過偏心銷套傳遞扭矩和定位，集電環與上端軸通過螺栓把合。在轉子與推力頭連接位置增加有卡環裝配，用于調節轉子部位的轉動裝配折線。

二、機組軸系安裝調整程序

巖灘水電站擴建工程水輪發電機組軸系安裝調整，包括所有轉動部件的分段組裝、調整，以及整體盤車檢查，最終以機組運行期的各部位擺度數據、各部軸承運行瓦溫數據來反饋。

軸系包括（自下而上）：轉輪、水輪機主軸、發電機主軸、轉子、發電機上端軸。安裝調整順序如下：

轉輪吊裝就位調整；

水輪機軸吊裝與轉輪聯軸后軸線檢查；

發電機主軸吊裝；

轉子吊裝；

轉子與發電機主軸聯軸；

轉子及與發電機軸聯軸軸線檢查調整；

發電機軸與水輪機主軸聯軸及聯軸軸線檢查；

上端軸安裝；

機組軸系盤車調整。

三、軸系安裝過程控制

（一）水輪機軸和轉輪聯接

1.水輪機轉輪安裝

根據轉輪下止漏環間隙制作楔子板，用于轉輪就位時中心調整。

在基礎環平面上擺放4組楔子板，楔子板高度約20mm，調整楔子板上平面水平度≤0.50mm。

轉輪吊入機坑，在進入下止漏環時，用楔子板固定轉輪就位中心在機組中心。

用塞尺檢查轉輪下止漏環間隙，中心偏差小于0.40mm；用合象水準儀檢查轉輪上法蘭面水平度，水平度偏差小于0.02mm/m。

如果上述數據存在偏差，提起轉輪，在基礎環上的楔子板上增加銅墊進行水平度調整；在轉輪下止漏環位置調整楔子高度，進行中心調整，直至上述數據合格。

2.水輪機主軸安裝及同軸度檢查、調整

水輪機主軸安裝前再次檢查轉輪下止漏環間隙、轉輪上法蘭面水平度，數據符合要求。

廠家到現場進行組合縫面摩擦劑噴涂。

吊裝主軸與轉輪連接，通過聯軸螺栓進行導向，通過法蘭面止口進行聯軸定位。

檢查主軸與轉輪聯軸合縫法蘭面間隙，組合縫應無間隙；檢查止口間隙，圓周間隙應均勻；檢查主軸上法蘭面水平度，應與轉輪上法蘭面水平度一致。

如果上述數據存在偏差，提起主軸，檢查聯接法蘭面及止口，再次調整聯軸及中心，直至上述數據合格。

在水輪機主軸及轉輪外側分4個方位吊鋼琴線，檢查水導軸承軸頸（分上、下2個部位）、轉輪上止漏環同軸度，以此檢查水輪機主軸及轉輪的同軸度、水輪機主軸的垂直度。

如果上述數據存在偏差，提起主軸，檢查聯接法蘭面及止口，再次調整聯軸及中心，直至上述數據合格。

按廠家要求進行聯軸螺栓預緊，聯軸螺栓預緊應對稱、分二次進行預緊，并記錄螺栓拉伸伸長值及壓力值。

螺栓拉伸完成后，再次檢查主軸與轉輪聯軸合縫法蘭面間隙，組合縫應無間隙；檢查止口間隙，圓周間隙應均勻，且與螺栓拉伸前一致；檢查主軸上法蘭面水平度，應與轉輪上法蘭面水平度一致，與螺栓拉伸前一致。

（二）發電機下端軸臨時安裝

在水輪機主軸上法蘭面安裝約30mm厚楔子板，楔子板水平度≤0.50mm。

臨時吊裝發電機下端軸，并安裝4顆聯軸螺栓臨時固定。

用刀口尺檢查水輪機主軸及發電機下端軸聯軸法蘭面同軸度，兩法蘭面應無錯牙。

用合象水準儀檢查發電機下端軸上法蘭面水平度，水平度應小于0.02mm/m，且與水輪機主軸上法蘭面水平度一致。

如果上述數據偏差，吊起發電機下端軸，在楔子板上加墊銅墊進行水平調整；檢查定位銷釘螺栓，調整同軸度，直至上述數據合格。

（三）推力頭及鏡板安裝

推力頭及鏡板在安裝間把合成整體。

熱套推力頭至發電機下端軸上法蘭面。

檢查推力頭與發電機下端軸上法蘭面的平面度，合縫位置錯牙，使其滿足要求。

配鉆定位銷釘并固定。

（四）轉子與發電機主軸聯接

轉子吊入機坑后，進行轉子與發電機下端軸聯接工作。

利用2個液壓拉伸器將發電機下端軸提入轉子中心體下止口。endprint

調整轉子中心體與下端軸同心度不大于0.03mm，安裝檢查銷套，并對定位銷套孔進行同軸調整。

安裝聯軸銷套及聯軸螺栓，并按照設計要求進行聯軸螺栓預緊。

安裝轉子與推力頭把合螺栓，并按設計要求進行預緊。

（五）水輪機軸和發電機軸聯軸后檢查

轉子與發電機下端軸聯軸完成，轉子落在推力軸承上。

安裝聯軸提升工具，用廠家提供的4套聯軸提升工具提前水輪機主軸及轉輪，將水輪機主軸提入發電機下端軸下止口內。

核對水輪機軸和發電機軸聯接螺栓孔編號應一致。

檢查聯軸銷釘孔錯牙情況，法蘭外側環面錯牙及合縫間隙情況。

安裝聯軸螺栓，并通過晃動聯軸銷釘螺栓檢查銷釘螺栓與銷軸孔間隙情況。

對稱預緊4顆聯軸螺栓至50%拉伸值，用刀口尺檢查法蘭外側環面錯牙，法蘭面外側應無錯牙；用塞尺檢查組合縫間隙，組合縫應無間隙。

若上述數據不合格，松掉聯軸螺栓，用提升工具將水輪機主軸及轉輪降低，檢查合縫法蘭面情況及銷軸孔情況，仔細清理檢查，再次提升聯軸，直至上述數據合格。

按廠家要求進行聯軸螺栓預緊，聯軸螺栓預緊應對稱、分二次進行預緊，并記錄螺栓拉伸伸長值及壓力值。

聯軸螺栓預緊完成后，再次用刀口尺檢查法蘭外側環面錯牙，法蘭面外側應無錯牙；用塞尺檢查組合縫間隙，組合縫應無間隙。

（六）上端軸與轉子聯接

吊裝上端軸，移至轉子中心體上方，緩慢下落，直至進入止口，應注意上端軸的方位。

利用螺旋千斤頂調整上端軸與轉子中心體同心度不大于0.03mm，穿入偏心銷套、聯軸螺栓，并對稱拉緊聯軸螺栓。

按設計要求進行對稱、分次拉伸，拉伸完畢后用0.02mm塞尺檢查把合面不能通過，注意拉伸過程中注意監測其與轉子同心度應不變。

（七）機組盤車及軸線調整

1.機組整體盤車前準備

以水輪機上、下止漏環為基準，應將轉動部分的中心推到機組中心上。

轉子頂起系統已形成，并調試完畢，滿足盤車要求。

軸線盤車檢查位置：上導、推力頭、鏡板、下導、發電機法蘭、水輪機軸法蘭、水導軸領、滑環。每個部位架設2塊百分表，百分表表架和百分表等準備就緒。

在轉動部件每個盤車測量部位按逆時針方向平均分成8等分，相應各測點上、下對應，每個斷面8個測點。

下導軸承瓦表面已涂透平油，已按0.03mm間隙抱緊。

盤車數據測量表格已準備好，盤車人員已就位。

盤車輔助工具已準備完成。

2.機組盤車

檢查機組固定部分和轉動部分（除推力軸承和下導軸承瓦外）應無接觸，滿足盤車要求。

用盤車裝置將轉動部分啟動，然后將轉子旋轉1圈后轉至第1點，在轉動過程中應注意檢查轉動部分和固定部分無摩擦等異常情況。

將X、Y方向的百分表對0，然后轉至2#測點部位，記錄各部位百分表讀數。

繼續依次轉動轉子到第3、4、5、6、7、8測點，在每個測點處記錄所有百分表讀數，然后轉至第1測點重新將百分表對零。

重復上述步驟，再盤車一圈，記錄各盤車部位百分表讀數，若兩圈盤車數據出入不大，則可以將盤車數據匯總在一起。

根據各部位盤車數據分析結果，判斷盤車結果是否符合滿足設計要求，決定是否進行調整和重新盤車。

若不滿足要求，應根據盤車數據分析軸系折線、傾斜的方位，視數據的大小采取如下措施：第一，根據聯軸螺栓預緊力的不同調整微量的軸系折線及傾斜。要注意預緊力不應超過設計值的±7%。第二，采用打磨推力頭卡環，調整轉動折線。第三，移上端軸來改善軸系上部折線。第四，軸系折線或盤車擺度遠大于設計和國家標準時，若通過上述方式不能明顯改善軸系折線，則可以采用下述措施：一是通過在推力頭把合法蘭面或水、發大軸把合法蘭面位置先采用模擬加墊的方式，將軸系找正，盤車檢查各部位擺度滿足設計要求后，將聯接螺栓松開，打磨加墊相反方位的法蘭面，打磨數據為加墊數據，軸線處理完成后，重新檢查盤車數據，但該種方式所需工期較長，打磨數據測量控制難度大，且很難保證打磨精度；二是若采取打磨法蘭面的方式，則應做好測量數據的準備，盡量保證其接觸面，而對于加墊來說，則應做好墊片的過度，保證墊片安全可靠。

軸線處理完成后，盤車檢查各部位擺度應滿足設計要求。

在盤車檢查軸系擺度的同時，在每一點上應測量轉子、定子圓度，以空氣間隙測量的方式進行，并同時檢查轉輪上、下止漏環間隙。

四、實施效果

（一）過程控制效果

巖灘水電站擴建工程6#機組軸系設備安裝，重點控制各轉動部件安裝的時的圓度、同軸度、聯軸部位的平面度檢查，以及定位、聯軸銷釘、螺栓安裝及預緊施工。施工中，仔細檢查各轉動部件的外形尺寸，在軸系聯軸時，以各止口、定位銷釘進行同軸度定位，并對工作面進行軸線同軸度測量，確保聯軸后的軸線同軸、同心。聯軸螺栓預緊時，嚴格按照廠家工藝，分2～3次對稱進行拉伸預緊，預緊力及螺栓伸長值嚴格按照廠家技術要求進行施工，確保了機組軸線施工的質量，同時也保證了機組軸系盤車一次性完成。

（二）機組運行效果

巖灘擴建工程6#機組試運行期間各部軸承軸瓦及油槽溫度見表1所示：

巖灘擴建工程6#機組試運行期間主軸擺度與機架振動混頻幅值如表2：

五、結語

巖灘水電站擴建工程水輪發電機組，主要以加工精度來保證軸線的結構，在安裝過程中通過軸系各部位安裝過程控制、各段軸線同軸度控制，機組軸線安裝質量得到了保證。其他機組采用類似的結構，需要嚴格控制制造廠的加工精度，檢查數據符合要求后到現場安裝，在軸系每一步安裝過程中，加強安裝精度控制，分段調整控制，才可以確保整體軸系安裝受控。

（作者單位為中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局）endprint