淺談水輪發(fā)電機(jī)盤車調(diào)水平技術(shù)

唐棋

【摘要】我國現(xiàn)在開始推行綠色可持續(xù)發(fā)展，通過使用清潔能源的方式來發(fā)展我國的經(jīng)濟(jì)。所謂的清潔能源是指水能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源，這些能源在使用的過程中不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，同時(shí)能源可再生，對(duì)于環(huán)境保護(hù)有很大的幫助。并且我國的水電在這幾十年中發(fā)展速度十分快，如今已經(jīng)建設(shè)成了多做大型水電站，而且在許多水源充足的地區(qū)小型水電站成為當(dāng)?shù)仉娔芄┙o的主要形式。小型水電站使用方便，但是在建設(shè)和維護(hù)的過程中我們也會(huì)遇到許多技術(shù)性的問題，比如鏡板的水平調(diào)整問題，這些問題在實(shí)際的操作過程中往往會(huì)存在一些困難。

【關(guān)鍵詞】水輪機(jī)；鏡板；調(diào)平

引言：

我國的能源結(jié)構(gòu)較為完善，在電能供給方面我國有火電、核電、水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電，這些發(fā)電技術(shù)使我國在電能的使用方面更加具有保障性。但是近年來由于我國的環(huán)境污染問題不斷加劇，而火電廠在生產(chǎn)過程中又會(huì)產(chǎn)生大量的污染，所以我國開始向清潔能源的方向發(fā)展。而現(xiàn)在最為成熟的清潔能源形式便是水力發(fā)電，并且我國現(xiàn)在已經(jīng)建設(shè)了大量的水力發(fā)電設(shè)施。在河流眾多，水源充沛的地區(qū)，我國的水電站建設(shè)數(shù)量眾多，尤其是一些小型水電站，這些小型水電站承擔(dān)著當(dāng)?shù)氐闹饕l(fā)電任務(wù)。但是小型水電站在建設(shè)和使用維護(hù)中也存在一些技術(shù)性問題，這些問題往往會(huì)影響水電站的建設(shè)和使用。本文介紹了鏡板調(diào)平中遇到的技術(shù)障礙，并且對(duì)兩種調(diào)平方式進(jìn)行了對(duì)比。

一、鏡板在水輪發(fā)電機(jī)中的作用

立式水輪機(jī)在工作的過程中要保證其水平狀態(tài)，在實(shí)際的操作中，我們通過調(diào)節(jié)承擔(dān)水輪機(jī)軸向水推力的鏡板水平來保證水輪發(fā)電機(jī)的水平狀態(tài)。水輪機(jī)在工作時(shí)要承受來自多方面的力，其中主要承擔(dān)來自水的沖擊力。水流從高處進(jìn)入水輪機(jī)，通過水流和水輪機(jī)的相互作用，水流將自己的能量傳遞給了水輪機(jī)。由于水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)組相連接，于是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子跟著水輪機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，這樣，水輪機(jī)就能把能連傳遞給發(fā)電機(jī)，進(jìn)而使發(fā)電機(jī)發(fā)電。在這個(gè)過程中，水流沖擊水輪機(jī)中的葉片，使得水輪機(jī)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，如果水輪機(jī)不能夠保持水平狀態(tài)，那么水流沖擊的過程中水輪機(jī)受力就會(huì)產(chǎn)生傾斜，這樣就無法最大化的將誰的能量傳遞給水輪機(jī)進(jìn)而傳遞給發(fā)電機(jī)。

二、鏡板調(diào)平過程中存在的難題

鏡板調(diào)平是水輪機(jī)安裝過程中十分重要的環(huán)節(jié)，如果不能保證鏡板的水平將會(huì)使得水輪機(jī)的工作受到影響。而水輪機(jī)鏡板調(diào)平也并非十分容易的事情，經(jīng)常會(huì)受到各種因素的干擾。首先是工程環(huán)境的干擾，我們都知道，水輪機(jī)要依靠河流工作，而在河流周圍往往會(huì)產(chǎn)生各種震動(dòng)的干擾，我們?cè)谶M(jìn)行測(cè)量的過程中，如果周圍振動(dòng)幅度過大，可能會(huì)使得測(cè)量得到的結(jié)果不準(zhǔn)確。其次是水輪機(jī)安裝過程的復(fù)雜性導(dǎo)致的，現(xiàn)在用于水輪機(jī)鏡板調(diào)整的方法比較少，而這些方法都是在水輪機(jī)進(jìn)行安裝的過程中進(jìn)行的，但是在安裝的過程中如果出現(xiàn)其他部件的安裝調(diào)試問題的影響，那么鏡板的調(diào)整將會(huì)變得困難。并且在調(diào)整完成之后出現(xiàn)了安裝過程中的不穩(wěn)定事故也可能使得水平狀態(tài)被破壞。

三、調(diào)平方式的介紹

我們現(xiàn)在用于水輪機(jī)調(diào)平的方法有兩種，一種是在推力頭嵌入前把方形水平儀放在鏡板背面，用三塊推力瓦調(diào)整鏡板水平，這種調(diào)整的方法是通過三點(diǎn)水平狀態(tài)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的，我們將三點(diǎn)調(diào)整為水平狀態(tài)之后，再將支撐重力的部件調(diào)整到相應(yīng)的位置。另一種是在盤車時(shí)用方形水平儀放在推力頭或者盤車架上，采用旋轉(zhuǎn)的方式測(cè)量水平并加以調(diào)節(jié)。

在第一種方法中，水平測(cè)量?jī)x測(cè)量的是鏡板背部的水平狀態(tài)，但是我們無法保證其工作面是否水平。并且這種方法是在推力頭未嵌入時(shí)的水平狀態(tài)，在這個(gè)時(shí)候鏡板并未處于承重狀態(tài)，而當(dāng)推力頭安裝完畢之后，鏡板受力可能會(huì)存在不均的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候鏡板的傾斜程度可能會(huì)出現(xiàn)改變，這樣測(cè)量的水平狀態(tài)就不準(zhǔn)確。另外，水輪機(jī)上的鏡板存在輕微的波浪形變形，在調(diào)整的過程中，我們無法保證推力瓦處在同一個(gè)水平面上，很可能會(huì)出現(xiàn)以一個(gè)或兩個(gè)推力瓦位于波峰或者波谷位置，這樣在調(diào)整的時(shí)候就無法按照水平面進(jìn)行調(diào)整。

相比于第一種測(cè)量方法，第二種測(cè)量方法是在安裝完成之后進(jìn)行的測(cè)量，并且盤車的過程實(shí)際上是調(diào)試水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程，這種情況下測(cè)量得到的結(jié)果能夠更加接近真實(shí)值。并且通過盤車的方式進(jìn)行調(diào)整，能夠保證鏡板的受力情況，在真實(shí)的受力作用下調(diào)整出來的水平參數(shù)能夠更加符合實(shí)際情況。并且這個(gè)時(shí)候再對(duì)受力部件進(jìn)行調(diào)整，也可以避免后期出現(xiàn)的受力不均造成的鏡板水平狀態(tài)變化的問題。

四、盤車的方法及注意事項(xiàng)

盤車是用于水輪發(fā)電機(jī)鏡板水平調(diào)整的主要步驟，通過盤車了解軸系的推力頭和大軸垂直度情況及各軸組合面的同心度情況。按照盤車動(dòng)力的方法我們可以將盤車分為電盤車和機(jī)械盤車，電盤車一般用于大型發(fā)電機(jī)組，而機(jī)械盤車主要用于小型發(fā)電機(jī)組。這兩種盤車方法主要是轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力的不同，但是他們都是通過將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)幾圈，用以判斷由電機(jī)帶動(dòng)的負(fù)荷是否有卡死而阻力增大的情況，從而不會(huì)使電機(jī)的啟動(dòng)負(fù)荷變大而損壞電機(jī)。從機(jī)組結(jié)構(gòu)來看，我們可以采用剛性盤車和彈性盤車。在剛性盤車車中我們要注意如下方面的事項(xiàng)：（1）轉(zhuǎn)動(dòng)部分處于中心；（2）大軸應(yīng)垂直；（3）各塊推力瓦受力處調(diào)均勻；（4）上導(dǎo)、推力、法蘭、水導(dǎo)四處8點(diǎn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)一定在一條線導(dǎo)航架百分表X、Y也應(yīng)對(duì)應(yīng)。在彈性盤車中除中心位置和垂直位置的事項(xiàng)之外還應(yīng)該確保彈性油箱受力調(diào)整合格，只有這樣才能夠保證盤車的順利完成。

五、水輪發(fā)電機(jī)盤車調(diào)水平的步驟

1、盤車調(diào)平的步驟

首先我們要進(jìn)行水平測(cè)量，找出鏡板傾斜的位置和大小。將水平測(cè)量?jī)x放置在推力頭上，并且靠近其外側(cè)，然后進(jìn)行機(jī)組盤車，在每一個(gè)推力軸承支柱處停下并記錄水平儀的讀數(shù)。在測(cè)量的過程中我們采用對(duì)點(diǎn)測(cè)量的方法，也就是圓的相對(duì)位置測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，如果相對(duì)位置水平情況相同，則記錄為正值，如果對(duì)側(cè)位置水平情況相反則記錄為負(fù)值。通過測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果，我們能夠得到測(cè)量點(diǎn)中哪一個(gè)點(diǎn)的位置偏高，哪個(gè)點(diǎn)的位置偏低。具體的計(jì)算方法如下：

Y：H1=（1點(diǎn)讀數(shù)+5點(diǎn)讀數(shù)）/2；

X：H 2=（3點(diǎn)讀數(shù)+7點(diǎn)讀數(shù)）/2；

+X偏+Y45°平：H 3=（2點(diǎn)讀數(shù)+6點(diǎn)讀數(shù)）/2；

+Y偏-X45°平：H 4=（4點(diǎn)讀數(shù)+8點(diǎn)讀數(shù)）/2；

H：水平計(jì)算值。

以下面機(jī)組的水平值為例：

1-5點(diǎn)水平=[0.02+（-0.03）]/2=-0.005，為3點(diǎn)方位偏高。

2-6點(diǎn)水平=[0.04+（+0.005）]/2=0.0175，為4點(diǎn)方位偏高。

3-7點(diǎn)水平=[0.05+（+0.02）]/2=-0.035，為1點(diǎn)方位偏高。

4-8點(diǎn)水平=[0.045+（+0.005）]/2=-0.025，為2點(diǎn)方位偏高。

通過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)是鏡板整體向1-2點(diǎn)方向傾斜，以1點(diǎn)最高，可以首先調(diào)整1、2號(hào)方位推力支撐。

其次是進(jìn)行鏡板的水平調(diào)整，我們更具測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果得到各支柱螺栓處的水平情況，并計(jì)算出水平偏差值。根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)螺栓的升降值和調(diào)整量進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整完成之后，我們還要對(duì)調(diào)整結(jié)果再次進(jìn)行驗(yàn)證，通過再次盤車記錄相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)，觀察測(cè)量結(jié)果是否滿足水平要求，如果仍然不滿足再對(duì)上述步驟重復(fù)進(jìn)行調(diào)整，直到盤車之后的測(cè)量結(jié)果滿足我們的要求。

2、盤車調(diào)平方法的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）盤車調(diào)平是在水輪機(jī)推力頭安裝完成之后進(jìn)行的，這個(gè)時(shí)候鏡板不會(huì)再因?yàn)橥饬ψ饔枚a(chǎn)生過大的形變狀態(tài)，能夠更加直觀的反映機(jī)組軸承在承受載荷的情況下的水平狀態(tài)，使機(jī)組調(diào)整更接近實(shí)際。此外，在機(jī)組檢修期間，其省掉了拔推力頭等諸多工序，節(jié)約了工期，保證了機(jī)組質(zhì)量。

（2）盤車過程的測(cè)量屬于動(dòng)態(tài)測(cè)量，雖然其測(cè)量結(jié)果更加接近真實(shí)值，但是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的測(cè)量會(huì)受到諸多因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)多次測(cè)量的結(jié)果均不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況。這樣的化，整個(gè)測(cè)量和調(diào)整過程將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間。

結(jié)束語

水輪發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電的核心設(shè)備，而在水輪發(fā)電機(jī)中的鏡板是保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。水輪發(fā)電機(jī)在工作的過程中要保證鏡板的水平狀態(tài)，這樣我們才能夠確保水輪發(fā)電機(jī)正常工作。鏡板安裝在推力頭下方，起承載水輪機(jī)軸向水推力的作用，鏡板表面光滑與推力瓦構(gòu)成推力軸承。但是在鏡板的調(diào)平過程中我們的方法比較單一，其調(diào)平效率較低，所以我們介紹了一種新的調(diào)平方法，希望對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的安裝有一定的幫助作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]周若愚.立軸半傘式水輪發(fā)電機(jī)彈性盤車工藝研究[J].水利水電快報(bào)，2014，（8）：19-22.