老撾南湃水電站事故轉(zhuǎn)子現(xiàn)場檢測及分析

王志強

（北方國際合作股份有限公司，北京100040）

1 概述

1.1 轉(zhuǎn)子概述

南湃水電站SF43-10/3900型發(fā)電機轉(zhuǎn)子由重慶水輪機廠有限責(zé)任公司制造，主軸為20 SiMn合金鋼鍛制而成，滑轉(zhuǎn)子與主軸整鍛為一體。上導(dǎo)軸承軸頸、下導(dǎo)軸承軸頸（滑轉(zhuǎn)子）及水輪機導(dǎo)軸承軸頸系以精配螺栓孔及止口為基準進行加工，可將三檔軸頸的不同軸度控制在極小范圍內(nèi)，為機組穩(wěn)定運行及安裝時找正中心創(chuàng)造了有利條件。

2號發(fā)電機轉(zhuǎn)子主軸和磁軛裝配整體運輸至現(xiàn)場時，因道路濕滑且碎石較多，運輸車輛發(fā)生側(cè)滑造成貨物墜落，轉(zhuǎn)子重量66 t，車身高度將近1.3 m，可能對轉(zhuǎn)子造成一定損傷，需對轉(zhuǎn)子的損傷情況進行檢測，判斷轉(zhuǎn)子損傷程度，是否需要返廠處理，或現(xiàn)場能處理的情況下后期的處理方案。

1.2 成立轉(zhuǎn)子檢測專項小組

根據(jù)轉(zhuǎn)子檢測需要，為了快速、準確的檢測出轉(zhuǎn)子大軸損傷情況，判斷現(xiàn)場是否具備處理條件，是否需要返廠處理，特成立轉(zhuǎn)子檢測專項小組。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)子最大外形尺寸：2180 mm；

轉(zhuǎn)子主軸長度：6375 mm；

轉(zhuǎn)子重量：66 t；

頂部測點到下導(dǎo)測點的距離L1：4195 mm；

下導(dǎo)測點到法蘭測點的距離L2：1310 mm；

鏡板直徑D：1350 mm；

絕緣墊到下導(dǎo)軸承監(jiān)測點距離L3：3740 mm；

絕緣墊到轉(zhuǎn)子法蘭監(jiān)測點距離L4：5220 mm。

2 轉(zhuǎn)子初步檢測

轉(zhuǎn)子初步檢測的方法就是把轉(zhuǎn)子在安裝間豎立，調(diào)整好垂直度，在大軸頂端6個方向掛6根垂直方向的鋼琴線，分別測試上、中、下3個部位，6個方向的垂直度，以此來判斷轉(zhuǎn)子大軸的彎曲程度，下面介紹具體的方法。

2.1 檢查前準備

（1）熟悉廠家圖紙及有關(guān)技術(shù)要求。

（2）將轉(zhuǎn)子法蘭面清洗干凈。

（3）根據(jù)轉(zhuǎn)子重量及長度選取轉(zhuǎn)子立軸鋼絲繩。轉(zhuǎn)子重量為66 t，選用32 mm的鋼絲繩8股起吊（考慮6倍安全系數(shù)），根據(jù)轉(zhuǎn)子大軸長度，現(xiàn)場制作起吊鋼絲繩。

（4）專用工器具準備。清洗轉(zhuǎn)子起吊專用工具，測量工具、木方等工器具的準備。

（5）計算轉(zhuǎn)子中心體底部到地面高度，用DN200的無縫鋼管和20 mm鋼板制作轉(zhuǎn)子調(diào)水平支墩。

2.2 外觀檢查

觀察本體各部位外觀有無機械損傷，轉(zhuǎn)子大軸及中心體有無明顯的變形、碰撞痕跡、有無銹蝕情況，焊縫有無裂紋、清點聯(lián)接螺栓是否齊全，用木榔頭、扳手檢查螺栓緊固是否良好、磁軛拉進螺桿有無斷裂情況，并做好記錄。

2.3 轉(zhuǎn)子立軸

用準備好的鋼絲繩配合轉(zhuǎn)子起吊工具，按廠家起吊示意圖，緩慢將轉(zhuǎn)子吊為垂直狀態(tài)，將轉(zhuǎn)子法蘭墊好木方，擺放好轉(zhuǎn)子調(diào)平支墩及楔子板，慢慢降落轉(zhuǎn)子至木方上，當(dāng)橋機重量顯示儀剩余20 t重量停止降落，用3個32 t螺旋千斤頂進行水平初調(diào)，同時敲擊轉(zhuǎn)子調(diào)平支墩上的楔子板。

2.4 轉(zhuǎn)子軸線測量

（1）精調(diào)大軸水平。用32 t螺旋千斤頂、楔子板配合框式水平儀調(diào)整大軸水平至0.02 mm/m。

（2）在大軸頂部安裝轉(zhuǎn)子吊鋼琴線支架，用內(nèi)徑千分尺配合耳機的方法測量上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、法蘭的軸線度和磁軛圓度（見圖1）。在轉(zhuǎn)子大軸頂部均分6個等分點，在6個等分點上安裝測量用掛鋼琴線支架，然后在6個支架上掛鋼琴線及重錘，用內(nèi)徑千分尺配合耳機的方法測量每個測點上的上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、法蘭的軸線度并做好記錄（見表 1）。

圖1

表 1 單位：mm

（3）根據(jù)表1數(shù)據(jù)分析轉(zhuǎn)子受損程度，判斷現(xiàn)場是否具備處理條件，決定是否需要返廠處理。

數(shù)據(jù)分析：由表1數(shù)據(jù)可知，在測點2與測點5對稱方位大軸自身存在傾斜，如圖1標識可算出大軸軸線是否彎曲：

以下導(dǎo)軸承測點為基準折算法蘭位置傾斜值

因此，測點1與測點4方向法蘭位置傾斜值計算為：

法蘭測點實測為18.07 mm，兩者相比較測點1與測點4方向存在折線0.12 mm，大軸軸線偏向于4點方向，同理計算：

法蘭測點實測為17.80 mm，兩者相比較測點2與測點5方向無折線，同理計算：

法蘭測點實測為18.9 mm，兩者相比較測點3與測點6方向偏差為0.06，基本無折線。

3 轉(zhuǎn)子初步檢測結(jié)論

轉(zhuǎn)子本體各部位：外觀局部有輕微碰撞痕跡，局部有輕微凹陷、變形情況；轉(zhuǎn)子大軸及中心體無明顯的變形、碰撞痕跡、無銹蝕情況；焊縫無裂紋、聯(lián)接螺栓齊全且緊固良好。從外觀上判斷受損輕微，現(xiàn)場具備處理條件。

從測量的數(shù)據(jù)看，大軸可能存在一定彎曲，但在現(xiàn)場可處理的控制范圍內(nèi)，因主軸軸線規(guī)范要求精度高（0.02 mm/m），初步檢測工具簡陋，測量誤差大，只能初步判斷大軸受損程度輕微，在現(xiàn)場具備處理條件，不需返廠處理。

為保證轉(zhuǎn)子正式安裝工作的順利開展，需進一步精確的測量大軸彎曲的具體程度，以便最終確定事故轉(zhuǎn)子處理方案，結(jié)合現(xiàn)場條件，特采用“簡化盤車”的方式進行下一步的精確測量。

4 轉(zhuǎn)子大軸軸線精確檢測

所謂“簡化盤車”，就是發(fā)電機固定部件全部預(yù)裝完成，轉(zhuǎn)子不掛磁極，保持現(xiàn)有狀態(tài)，吊入基坑，套入推力頭，通過盤車，檢查轉(zhuǎn)子上、中、下幾個部位的同軸度，以此來確定事故轉(zhuǎn)子大軸彎曲的具體程度，再拆卸推力頭，把轉(zhuǎn)子調(diào)出基坑，進行軸線彎曲處理和磁極的掛裝。

4.1 軸線檢測前具備的條件（前期需完成工序）

下蓋板預(yù)裝完成；

下機架預(yù)裝完成；

定子預(yù)裝完成；

轉(zhuǎn)子保持現(xiàn)狀吊入機坑；

上機架預(yù)裝完成；

推力軸承安裝完成；

制動器管路安裝完成。

4.2 軸線檢測

（1）上導(dǎo)瓦全部裝入。利用抱瓦專用工具，抱瓦間隙0.03～0.05 mm。抱瓦時，應(yīng)在轉(zhuǎn)子磁軛上部、轉(zhuǎn)子磁軛下部、下導(dǎo)、法蘭X、Y軸線架表監(jiān)視，保證轉(zhuǎn)動部分無移位。

（2）利用高壓油泵頂起轉(zhuǎn)子涂抹機油精、落下轉(zhuǎn)子，回復(fù)風(fēng)閘。

（3）各測量部位人員就位，在轉(zhuǎn)子磁軛上部、磁軛下部、主軸法蘭、下導(dǎo)+X、+Y方向各裝1只百分表，法蘭軸向裝2塊百分表。盤車過程中，各部分操作均按現(xiàn)場指揮人員命令執(zhí)行，包括：頂轉(zhuǎn)子，落轉(zhuǎn)子，盤車裝置起、停，盤車走點，讀數(shù)記數(shù)等。

（4）再次檢查各部分間隙，保證轉(zhuǎn)動部分基本位于機組中心上，保證各個間隙處無異物，無卡阻。

（5）投入盤車裝置，順時針空轉(zhuǎn)1～2圈，檢查各部分無異常，包括各轉(zhuǎn)動部分與固定部分間隙處，上導(dǎo)頂瓦螺栓。

（6）讀數(shù)

1）各測量部位百分表對零，注意小針讀數(shù)。

2）依次順時針按8點盤車。

3）轉(zhuǎn)動至點位時，退出盤車裝置，保證轉(zhuǎn)動部分無外力作用。

4）各個測量部位讀數(shù)、記數(shù)，注意百分表小針讀數(shù)。

5）重復(fù)以上過程，連續(xù)盤車兩圈。

（7）數(shù)據(jù)匯總，綜合分析軸線檢測數(shù)據(jù)及軸線情況。現(xiàn)場根據(jù)實際施工進度在完成定子、上下機架、制動系統(tǒng)、推力軸承以及上導(dǎo)軸承的安裝后，對轉(zhuǎn)子中心體進行盤車，各軸頸處擺度監(jiān)測原始數(shù)據(jù)記錄見表2。

4.3 轉(zhuǎn)子軸線數(shù)據(jù)分析

（1）數(shù)據(jù)初步分析：從軸線檢測數(shù)據(jù)中分析轉(zhuǎn)子軸線在測點2、3～6、7測點方向存在傾斜或者折線（方向為由測點3往測點7方向的傾斜或者折線）。

（2）由表 2中數(shù)據(jù)可知，在測點 2、3～ 測點 6、7對稱方位大軸自身存在傾斜或者折線，根據(jù)各測點的測量數(shù)據(jù)計算出絕緣墊需要的刮削量。分別以下導(dǎo)軸承測點和法蘭測點為基準，折算出各擺度點相對應(yīng)絕緣墊的刮削量進行對比，見表3。

表 3 單位：0.01 mm

本次盤車分析：通過下導(dǎo)軸承測點和法蘭測點為基準折算絕緣墊刮削量基本一致，本次測量大軸存在傾斜，可能存在輕微折線，為了便于分析大軸彎曲狀況，消除轉(zhuǎn)子整體傾斜誤差，根據(jù)表3計算的數(shù)據(jù)刮削絕緣墊后，再次按照軸線檢測步驟進行軸線檢測并記錄（數(shù)據(jù)見表4）。

本次軸線檢測數(shù)據(jù)分析：轉(zhuǎn)子軸線在測點2、3～6、7測點方向存在輕微的傾斜或者折線（方向為由測點6、7往測點2、3方向的傾斜或者折線），可在后期的安裝過程中通過研刮絕緣墊調(diào)整。

5 結(jié)論

老撾南湃水電站因車輛側(cè)翻的事故轉(zhuǎn)子，在現(xiàn)場的各種測量方法及數(shù)據(jù)分析中得出以下結(jié)論：

表 4 單位：0.01 mm

（1）本體各部位外觀局部有輕微碰撞痕跡，局部有輕微凹陷、變形情況；轉(zhuǎn)子大軸及中心體無明顯的變形、碰撞痕跡、無銹蝕情況；焊縫無裂紋、聯(lián)接螺栓齊全且緊固良好。從外觀上判斷受損輕微，可在現(xiàn)場后期安裝時通過磨、挫、焊接等方式處理，不需返廠處理。

（2）從測量的數(shù)據(jù)看，大軸存在輕微的彎曲，可在后期安裝時通過刮削絕緣墊的方式進行處理來達到規(guī)范要求，不影響后期安裝和使用，無需返廠處理。

本臺機組于2017年5月投產(chǎn)，至今已運行3個多月，機組振動、擺度正常，運行良好，證明了現(xiàn)場檢測轉(zhuǎn)子是否存在損傷的方法是可行的。

本文介紹了現(xiàn)場檢測轉(zhuǎn)子是否存在損傷的一些措施方法、過程分析，判斷是否需要返廠處理，保證了南湃電站施工現(xiàn)場的工期進度，降低了返廠檢測的各種費用，對電站投產(chǎn)發(fā)電產(chǎn)生了直接的經(jīng)濟效益，在其他水電站同類型事件中具有參考價值。