水輪發電機組受力和軸線調整實踐

馬代斌

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

水輪發電機組軸線實際安裝過程中，由于軸系加工與安裝誤差的存在，需要進行軸線測量、調整，確保軸系幾何中心線和旋轉中心線相互偏差在公差要求范圍內。軸線通過盤車方式測量發電機導軸承、連軸法蘭、水輪機導軸承的擺度值檢測、確定。機組軸線不合格，勢必造成盤車過程各軸領位置有比較大的擺度，本質原因主要包括各軸領旋轉中心同心度不合格和機組軸系旋轉中心線跟鏡板工作面垂直度不合格。軸線調整實踐中，需要根據機組的結構特點，在完成機組受力調整的基礎上，結合盤車檢測數據，靈活采用推軸、加墊等方式進行調整。

1 水輪發電機組結構

水輪發電機組根據布置方式，分為臥式機組和立式機組。其中臥式機組適用于中小型、貫流式以及沖擊式機組，立式機組一般適用于低中速的大、中型機組。

對于立式機組，按照推力軸承位置，分為懸式和傘式。其中懸式機組推力軸承布置在轉子上方，傘式機組推力軸承布置在轉子下方。

2 機組受力調整

水輪發電機組受力調整根據機組結構布置方式的不一樣，對應采取不一樣的受力調整方法。

2.1 臥式機組受力調整

用工具千斤頂軸向頂緊正、反推力瓦后，用特殊力矩扳手把緊正反支柱螺栓，力矩為100N·m，然后將反支柱螺栓按反推瓦與鏡板之間設計間隙值回旋對應支柱螺釘周向長度，最后把緊鎖定螺栓。支柱螺釘周向長度是根據設計間隙值和支柱螺栓尺寸計算得到。

2.2 立式機組受力調整

立式機組受力調整與水輪發電機推力軸承支撐結構有關，常見的推力軸承支撐結構有：剛性支撐（小機組）、剛性支撐（抽水蓄能）、小彈簧束支撐、彈簧油箱支撐。針對不同推力軸承支撐結構，采取的受力調整具體方法如下：

2.2.1 剛性支撐小機組受力調整

（1）調整鏡板水平≤0.02mm/m，在水輪機導軸承軸領+Y 和+X 方位處各架設一塊百分表并對零；（2）在支柱螺栓處插入扳手并用手錘敲擊扳手，每次敲擊力量相等；（3）依次敲擊每個支柱螺栓，要求每次敲擊一圈后，百分表數據回零；（4）當水輪機導軸承處百分表對零，以同樣大小的力量依次敲擊一圈各個支柱螺栓后，百分表數據回零，受力調整合格；（5）復測鏡板水平≤0.02mm/m。

2.2.2 剛性支撐抽水蓄能機組受力調整

（1）轉子吊入機坑聯軸后，在支柱螺栓內部安裝測量桿，測量桿下方架設百分表并對零；或配套受力傳感器，通過專用測量儀器測量、讀數；（2）利用制動器落下轉子，記錄百分表讀數；（3）利用制動器頂起轉子，根據百分表讀數旋轉支柱螺栓；（4）多次調整，直至各百分表讀數差值≤0.03mm。

2.2.3 小彈簧束支撐機組受力調整

（1）將推力頭和鏡板吊放在推力瓦上，調整下機架，使得推力頭頂面水平≤0.10mm；（2）松開下機架的一個支腿與基礎板之間的把合螺栓，在支腿處架設百分表并對零，用液壓千斤頂朝上頂起該支腿0.30mm，記錄壓力值；（3）依次頂起下機架各支腿并記錄壓力值，調整支腿與基礎板之間的調節鍵，使得最終最大、最小壓力值之差超過10%；（4）復測推力頭頂面水平≤0.10mm。

2.2.4 彈簧油箱支撐機組受力調整

（1）均勻提升彈性油箱支柱螺釘調整安裝高程，避免因個別推力瓦受力嚴重超標而造成推力瓦損壞；同時，測量并初調鏡板水平，鏡板水平應不大于0.02mm/m；（2）檢查鏡板水平、大軸垂直度以及機組轉動部分中心；要求大軸傾斜度不得大于0.02mm/m，鏡板水平不得大于0.02mm/m，機組轉動部分應處于中心位置；（3）在每個彈性油箱保護罩上安裝測桿，測桿應沿徑向分布。在每個測桿下方設置二塊百分表，表頭在測桿下方且應與測桿垂直；（4）在機組軸系處于自由狀態下，分別抱緊瓦間互成90°夾角的四塊上導軸承瓦及水輪機導軸承瓦；（5）頂起轉子，將各測桿下方的百分表對零，然后，讓轉子平穩地落下，待機組轉動部分穩定后，分別將抱緊的四塊導軸瓦松開，分組讀取百分表讀數；（6）計算各彈簧油箱的中心壓縮量，要求各彈簧油箱中心壓縮量之間的偏差不得大于0.15mm，且鏡板水平不大于0.02mm/m；（7）調整彈性油箱支柱螺栓，直到各彈性油箱中心壓縮值偏差及鏡板水平符合要求。

3 機組軸線調整

水輪發電機組軸線調整根據機組結構布置方式的不一樣，對應采取不一樣的調整方法。

3.1 臥式機組軸線調整

臥式機組通常設計兩部導軸承和單根軸結構，因此，發電機軸線只需要調整集電環，其余轉子、軸等部件由廠內制造保證聯接精度，不需要進行調整。

集電環擺度的標準按國標執行。當擺度超標需要調整時，最好是根據擺度的實際數值調整集電環整體，而不是單獨調整上環或者下環。如果非要調整單獨的一環，根據多個電站的調整經驗，基本上不能夠調整到理想的數據，除非是集電環整體加工。

3.2 立式機組軸線調整

立式機組軸線調整與水輪發電機推力軸承支撐結構及盤車方式有關，最常見有剛性盤車和彈性盤車。

3.2.1 剛性軸線調整

如果各導軸承的擺度或者最佳中心不符合要求，軸線需要進行調整。調整的方法有很多，需要根據調整的難度和要求來進行。常見的方法：（1）推力頭和鏡板間加墊或者修刮推力頭卡環；（2）推移上端軸。少見的方法：發電機軸和水輪機軸之間加墊，通常是由于發電機軸和水輪機軸加工時沒有進行聯軸找擺造成的。

3.2.2 彈性盤車軸線調整

彈性盤車實際上是通過盤車時的鏡板端跳來檢查抱緊的兩部導軸承連線與鏡板相互之間垂直度的差異。關于將鏡板跳動數據轉換成鏡板的最大擺動數值及方位的方法，可以根據最佳中心的計算公式進行參考換算。鏡板最大擺動數值和鏡板直徑的比值等于單個導軸承移動距離與兩部導軸承距離的比值，據此計算得到單個導軸承的移動距離。

通常情況下，移動單個導軸承是通過推移上端軸實現的。

4 結語

影響機組受力和軸線的因素很多，在安裝、調整階段可能遇到的問題也千變萬化，如單部導軸承擺度大而其余各處擺度正?；蛴幸幝?、某一測點以下或以上測量數據線性增大等，要逐一排除各影響因素是一個非常復雜、精細的過程，需根據實際情況及時分析、排查和處理。本文針對不同結構水輪發電機組受力和軸線調整實踐的分析、探討和總結，能夠順利、高效地實現了機組受力和軸線調整。