卡魯瑪水電站彈性盤車工藝淺析

張紅軍,劉 濤

(中國水利水電第八工程局有限公司,湖南 長沙 410004)

1 引言

烏干達卡魯瑪水電站安裝有6臺100 MW水輪發電機組，額定水頭60 m，額定轉速142.86 r/min，水輪機為混流式結構，水輪發電機為半傘式結構。

轉輪與水輪機軸通過銷釘螺栓聯接、止口定位，摩擦劑傳遞力矩；水輪機軸與發電機軸通過銷釘螺栓聯接、止口定位；發電機軸與轉子采用銷套定位、螺栓聯接；推力頭與轉子采用螺栓聯接、銷釘定位，其中轉子上的銷孔直徑比連接銷釘直徑大1 mm，推力頭水平方向可平移量為0.5 mm；上端軸與轉子采用螺栓聯接、止口定位。水輪機軸長3475 mm，發電機軸長3940 mm，轉動部分重約438 t。推導混合軸承布置在下機架上，其中彈性油箱布置在下機架基礎環上，彈性油箱支撐推力瓦，推力瓦直接與推力頭配合。彈性油箱為液壓無支柱結構，廠內組裝且試驗合格后整體發貨，現場不可拆卸[1]。

2 盤車

2.1 盤車方式

彈性盤車的特點是機組軸線處于強迫垂直狀態，而剛性盤車機組軸線則處于自由狀態。卡魯瑪水電站水輪發電機為阿爾斯通設計制造，其彈性油箱利用液壓連通原理使各推力瓦垂直度、水平度保持在標準范圍內，從而減小機組振動、擺度，保證機組安全正常運行[2]。彈性油箱內部結構決定了機組盤車時只能進行彈性盤車。彈性油箱承受著軸向推力負荷，推力瓦由彈性油箱支承，彈性油箱對整個機組轉動部件起自平衡調整作用，其調整能力在一定范圍內隨受力不均勻的增大而增大。彈性油箱對鏡板與軸線間不垂直及沿半徑方向軸向力起自平衡作用[3]。

本工程彈性油箱為液壓無支柱結構，采用抱4塊下導瓦和4塊水導瓦的方式來檢查上導處擺度，采用抱4塊下導瓦和4塊上導瓦的方式來檢查水導處擺度。盤車前，不安裝集電環，在上端軸上安裝廠家提供的盤車工裝，采用機械盤車方式進行盤車。推導混合軸承結構如圖1所示。

圖1 推導混合軸承結構

2.2 盤車工藝

(1)用2個5 t葫蘆和鋼絲繩一端與盤車工具相連，一端與發電機層的預埋板相連[4]。葫蘆作為盤車時的啟動動力源，轉動部分開始轉動后，用人力推動盤車工具進行盤車。盤車工具安裝如圖2所示。

圖2 盤車工具安裝示意

(2)盤車前，將水導軸承、下導軸承、上導軸承的軸頸處、推力頭及鏡板圓周面清掃干凈，檢查無高點，轉動部件與固定部件間隙處應無雜物。

(3)分別在上導軸承、下導軸承、發電機組下法蘭、水輪機軸上法蘭、水導軸承5個測量斷面，以+Y方向為1#點，俯視順時針均勻標出8個測點，要求上下方位一致，并在各測量斷面的+Y、+X架設一塊百分表。

(4)盤車前利用制動頂起系統頂起轉子約10 mm，把干凈的經過過濾的豬油或牛油涂抹在推力頭與推力瓦之間，然后緩慢落下轉子。

(5)利用深度卡尺檢查轉子下法蘭與推力頭上法蘭的同心度，粗調對稱方向偏差控制在0.20 mm以內，否則，則松開轉子與推力頭的連接螺栓，然后將頂起轉子，架設百分表用下導瓦對推力頭進行調整。

(6)推力頭與轉子下法蘭同心度粗調合格后，在正式盤車前，先空轉一周，再開始測量各部位擺度。

(7)對稱抱緊4塊上導瓦和4塊下導瓦，調整導瓦與軸頸間隙為0.02 mm至0.05 mm，并在軸頸上涂抹干凈的透平油。

(8)檢查水導擺度，當水導擺度超出標準要求時，優先考慮平移推力頭的方式來調整水導擺度，其次考慮在設計允許范圍內調整轉子與發電機軸的螺栓拉伸量來調整水導擺度。

(9)對稱抱緊4塊水導瓦和4塊下導瓦，調整導瓦與軸頸間隙為0.02 mm至0.05 mm，并在軸頸上涂抹干凈的透平油。

(10)檢查上導擺度，當上導擺度超出標準要求時，優先考慮平移上端軸和在設計允許范圍內調整轉子與上端軸的螺栓拉伸量來調整上導擺度，再考慮修磨轉子上法蘭止口并再次平移上端軸或在上端軸與轉子上法蘭間加墊的方式來調整上導擺度。

(11)盤車過程，檢查推力頭鏡面的軸向跳動，需符合標準要求。

3 擺度過大原因分析

水輪發電機組擺度產生的原因主要有以下3種。

(1)三部導軸承位置的旋轉中心不重合，導致水導軸承和上導軸承處產生擺度。這類擺度最為常見且調整起來較為快捷。

(2)轉動部分軸線與鏡面不垂直，導致整個轉動部分傾斜，從而在水導軸承和上導軸承處產生擺度[5]。這類擺度出現次數不多，需在下機架預裝和彈性油箱、推力瓦、推力頭安裝階段控制好推力頭的最終水平，盤車階段若出現此類問題，則需在推力軸承上選擇一個部位進行加墊處理。

(3)軸線本身存在彎曲，導致機組軸線產生擺度。此類問題出現的概率較小，屬于制造問題。

4 機組軸線調整

根據卡魯瑪水電站的實際情況，在盤車過程檢查各部位擺度后，優先考慮平移法(1)來調整水導軸承和上導軸承處的擺度。

(1)因為轉子與推力頭的連接銷釘直徑比轉子上的銷孔直徑小1 mm，即推力頭在徑向方向有0.5 mm的可調量。故在檢查調整水導軸承的擺度時，根據擺度方向平移推力頭，使推力頭的旋轉中心和水導軸承測量端面的旋轉中心盡量重合，以此來調整控制水導軸承擺度。

(2)由于上端軸與轉子的連接定位是通過銷釘螺栓來實現的，故實際上上端軸的可平移量并不多。但在實際盤車過程中，上導軸承的擺度情況較好，就算超標也不多。故在盤車過程發現上導軸承擺度有輕微超標時，在安裝完成所有的銷釘螺栓后，優先嘗試平移上端軸和調整連接螺栓拉伸量的方法來調整上導軸承擺度。對于現場鉆鉸上端軸定位銷釘的機組來說，平移上端軸來調整上導軸承擺度則更加合適[6]。

5 盤車結果

卡魯瑪水電站經過上述方案調整機組軸線后，盤車測量數據如表1～4所示。

表1 盤車記錄

表2 全擺度

表3 凈全擺度

表4 相對擺度

從表1～4可以看出，水導和上導的絕對擺度、相對擺度均滿足國家標準要求。

6 結語

本文以卡魯瑪水電站為例，介紹了彈性盤車的工藝，分析了機組擺度產生的原因，也探討了通過平移法來調整上導軸承與水導軸承擺度的方法，可為今后同類型機組的安裝提供借鑒。