淺談清遠抽水蓄能電站水輪發電機組盤車工藝

郭 嘉

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明650032）

0 引言

水輪發電機組的安裝、檢修，可能因為誤差讓軸線傾斜，所以，很多發電機安裝后，都需要調整它的軸線，即推力軸承受力均勻的情況下，進行機組盤車，完成整體結構調整，控制軸線的傾斜。軸線的調整是否符合質量要求，決定了單一發電機與機組的操作安全。

1 機組參數

廣東清遠抽水蓄能電站設4臺立式單級混流可逆式水泵水輪機-發電機機組，單機容量（發電工況）320 MW，總裝機容量1 280 MW。清蓄發電/電動機型式為立軸半傘式、三相凸極同步發電電動機，密閉自循環、空氣冷卻的通風冷卻方式。由東芝水電供貨。發電電動機主要由定子、轉子、上機架、下機架、上下導軸承、推力軸承及高壓油頂起裝置、制動和頂起系統、滅火系統、空氣冷卻系統、勵磁系統、自動化系統等組成。上導軸承由12塊導瓦組成，下導軸承由18塊導瓦組成，推力軸承由12塊推力瓦組成。上導軸承至鏡板下平面距離6 190 mm，水導軸承至鏡板下平面距離5 720 mm。

2 盤車的預先準備工作

開始機組的盤車工作前，需確定定子、下機架的位置，把發電機上、下迷宮之間的間隙作為基準，同時參照空氣間隙，調整機組上、下導等的位置，確保上下兩個迷宮的間隙，與電機的空氣間隙都在規定的范圍內。盤車后，需要確定轉子、水輪機軸等的最佳位置，并讓其在最佳的位置固定[1]。同時，盤車前，操作人員要把多處軸承、法蘭、鏡板圓周打掃干凈，檢查這些位置是否有高點存在，旋轉與固定部件的連接處，不可以有任何雜物。檢查推力高壓油頂起裝置能正常投入使用。然后分別在滑環軸、上導、下導、轉子中心體下法蘭、下端軸上下法蘭、水輪機軸上法蘭及水導8個斷面均勻分出8個點，每斷面的分點必須在同一軸線（同一方位角度）上，對稱抱4塊下導瓦，瓦間隙0.01～0.02 mm，并在瓦面上滴少許透平油。分別在上導、下導、轉子下法蘭、下端軸上下法蘭、水輪機軸上法蘭和水導處的X及Y方向設置10 mm量程百分表，每塊百分表均對在5.00。在推力頭上放置0.02 mm/m的框式水平儀監測鏡板水平（推力頭）。鏡板處放置軸線百分表，記錄鏡板跳動。檢查、確認轉輪與下迷宮間隙符合要求，轉動部分與固定部分之間達到安全距離，空氣間隙內無異物，大軸在自由狀態后即可進行機組整體盤車。

3 盤車工藝

3.1 盤車工藝方式

我國水電站有多種盤車方式，包括人工、機械與電動。首先，人工盤車的操作，是由操作人員推動零件轉動，完成盤車；其次，機械盤車是使用推力頭等，把盤車架固定在上面，通過不同操作，完成機組的盤車；最后，電動盤車有2種方式：①確定定子、轉子繞組，在組內放入直流電，以此讓機組旋轉，最后完成盤車；②使用電動盤車裝置，比如螺旋軸裝置，它包括多個部分，發電機、大小齒輪、螺旋軸等，根據齒輪的轉動，完成盤車[2]。開始盤車前，先由專業人員拔出保險栓，推動手柄，讓機械內應咬合的齒輪完全咬合，待手柄到達確定位置后，行程開關關閉，順利連接電源，當電動機全部運行后，讓轉子轉動，并以此完成盤車[3]。本電站機組安裝有推力軸承高壓頂起裝置，采用手動盤車方法。

3.2 盤車操作

將高壓油頂起裝置投入，盤車時按順時針轉動1圈，然后停止高壓注油泵，待轉子停止后，把所有的百分表均對零（5.00 mm）。一切就緒后，起動注油泵，轉動轉子，按順時針逐點進行盤車。每到一個側點，停止高壓注油泵，轉子停止轉動后記錄百分表讀數并測量轉輪與上迷宮間隙。測量完后再起動注油泵，推動轉子，進行下個點盤車，重復上述測量過程，直至轉動360°。最后將所有記錄整理，并算出擺度。機組整體盤車百分表布置見圖1。

圖1 機組盤車百分表布置圖

根據盤車記錄確定各處的最大擺度點，并根據NEMA標準計算各處的最大擺度值（擺度標準按GB/T8564-2003、廠家標準或NEMA標準執行，NEMA標準：J≤0.05 L/D。式中J為測量點的擺度，D為推力頭鏡板直徑，L為測量點與鏡板之間的距離。將相關數據代入上式算出各處擺度允許值）。由于清蓄機組結構的特殊，沒有軸線調整措施。如果擺度的結果不能滿足要求時，可進行大軸連接螺栓伸長值的上、下偏差進行調整。

以清遠3號機組盤車數據為例，抱下導軸承進行上導、水導盤車的各部位測量檢查數據如圖2、表1～ 表 5。

圖2 測量數據

表1 3號水輪發電機盤車記錄

表2 上、下、水導及法蘭相對擺度

表3 鏡板水平

表4 多段軸軸線折彎

表5 測量結論

上述測量、計算數據結果得出：上導相對擺度為0.019 mm/m，水導相對擺度0.018 mm/m，均滿足設計規范要求。

3.3 盤車操作的效果與注意事項

盤車操作后，工作人員會根據得到的數據計算出結果，并根據結果，調整軸承的誤差，讓其保持垂直，優化發電機組內部結構的受力，讓其有好的運行效果。即從水平、垂直兩個方向得到測點數據后，可以根據相關規范、基本要求，在機組的某些位置進行加墊調整，并根據加墊調整后的數據，給出分析結果，保證調整方案發揮作用[4]。

但完成盤車操作中，必須注意的一點是，檢測得到的結果可能存在誤差，但基于數據完成的計算結果應大致相同，尤其是最大值的階段結果，之間沒有較大的差距。如果兩者的數據互為矛盾，實際分析中可能對傾斜的方向有錯誤的判斷，很難判斷軸線的情況，完成軸線調整。出現這一情況的原因是：①推力軸瓦的使用，或者是鏡板水平度不符合操作的規范，整體受力不均。盤車的操作中，轉子是完成盤車的主要環節，當把轉子頂起隨后再放下時，可能改變推力軸瓦的精度，同時，轉子自身也有偏重，偏重的移動將影響軸瓦的位移，改變其現有的受力情況，比如反復受力、受力放松后等。②推力頭、鏡板的接觸不穩定，盤車的中途會根據實際操作的情況，在過程中調整，而調整是把鏡板、推力頭拆下，隨后再重新組裝，拆卸、組裝中，必須用無水酒精把它們清洗干凈，隨后用干凈的布擦干凈，再安裝到原有的位置上，安裝后擰緊所有螺栓，保證兩者全面連接。這個過程中如果出現失誤，直接導致的結果是接觸不良，鏡板的組裝也有不到位的情況，從而出現人為誤差，導致最后的測量結果不一致。

4 結語

完成發電機組軸線的測量，是檢查軸線的垂直度，根據檢查后的結果及時進行調整，即其會用盤車的方式，完成軸心的檢驗，并以此調整軸瓦之間的間隙，保證軸瓦承受的壓力基本一致。盤車的作用是機組安裝結束后，檢測機組的安裝質量，保證所有零件的安全均符合規范。而如果機組出現故障，也可以通過盤車發現并進行調整，消除故障，從而讓機組的整體運行保持穩定。