盤車數(shù)據(jù)在水導(dǎo)擺度偏大處理中的應(yīng)用

何旭輝，袁世鐸，楊 環(huán)

（五凌電力有限公司五強溪水電廠，湖南 沅陵 419642）

0 引言

按設(shè)計間隙均調(diào)的導(dǎo)軸承瓦間隙，常常因為機組檢修，軸線發(fā)生變化，而與機組實際運行不相匹配，其安全隱患在于間隙過大或過小引起的瓦溫高、擺度大等問題，為保障機組持續(xù)安全穩(wěn)定運行，需要一種更加科學(xué)的瓦間隙調(diào)整方法，將機組實際軸線，納入到計算之中，從而將瓦間隙調(diào)整與機組實際運行工況相結(jié)合，優(yōu)化機組運行擺度。

1 實例概述

某電廠水導(dǎo)瓦設(shè)計間隙為單邊0.285 mm，按GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》要求，機組穩(wěn)定工況下水導(dǎo)擺度值應(yīng)不大于0.285×2×75%=0.428 mm，該電廠在此基礎(chǔ)上，另設(shè)置此上限的80%為實際預(yù)警值，即在機組穩(wěn)定運行過程中，水導(dǎo)擺度應(yīng)滿足小于0.342 mm的要求。

2019年，某電廠某號機組在檢修過程中進行了軸線調(diào)整，軸線調(diào)整后，機組滿負荷下水導(dǎo)X向擺度始終高于Y向擺度近0.15 mm，工況較差時，X向擺度平均值越上限可達0.395 mm，不滿足電廠安全穩(wěn)定運行要求。

針對該問題，電廠立即進行分析，最終根據(jù)瓦溫、軸線軌跡圖，確定根本問題由軸線與瓦間隙不匹配所致。

為確保新調(diào)整間隙符合機組安全穩(wěn)定運行要求，需將機組軸線考慮到間隙調(diào)整計算中，為此，電廠根據(jù)盤車數(shù)據(jù)，結(jié)合瓦間隙調(diào)整工藝，得出一組更適用于新軸線的瓦間隙調(diào)整方案。

首先，需確定關(guān)鍵部位尺寸數(shù)據(jù)，該電廠的基本參數(shù)如表1所示。

表1 某電廠某號機組基本參數(shù)

2 調(diào)整方案計算

在水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整過程中，首先應(yīng)當(dāng)確定機組中心符合要求，即空氣間隙、迷宮環(huán)間隙符合要求，在機組中心滿足要求后，再去進行水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整。

為避免大軸移位，調(diào)整水導(dǎo)瓦前，應(yīng)抱緊上導(dǎo)瓦，某電廠水導(dǎo)瓦型式為楔形塊型，該型式通過楔形塊與瓦背面接觸，由楔形塊下降推動瓦朝軸移動，其下降行程與瓦間隙動作比例為50∶1，即楔形塊下降50 mm，水導(dǎo)瓦間隙減少1 mm。

2.1 水導(dǎo)瓦間隙測量過程

（1）在大軸+X,+Y方向分別打上一塊監(jiān)視百分表（調(diào)零），其區(qū)域的劃分方法應(yīng)與機組盤車時的劃分方法一致；

（2）用深度游標卡尺測量瓦抱緊大軸前楔形塊行程；

（3）將X、Y方向水導(dǎo)瓦抱緊大軸，其方法為用銅錘敲擊楔形塊至百分表動作至0.01 mm，再在對側(cè)同樣敲擊楔形塊至百分表動作至-0.01 mm，再回到首次敲擊側(cè)敲擊楔形塊至百分表動作至0，此時認為X、Y方向的水導(dǎo)瓦已抱緊大軸；

（4）將所有水導(dǎo)瓦抱緊大軸，其方法為用銅錘敲擊楔形塊至百分表動作至0.01 mm，再在對側(cè)同樣敲擊楔形塊至百分表動作至0；

（5）用深度游標卡尺測量瓦抱緊大軸后的楔形塊行程；

（6）用抱緊后行程-抱緊前行程再通過比例換算，即為水導(dǎo)瓦間隙。

2.2 水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整原則

（1）各方位總間隙應(yīng)在設(shè)計值0.57±0.04 mm；

（2）水導(dǎo)瓦間隙分布應(yīng)呈正弦曲線規(guī)律[1]，不應(yīng)忽大忽小，防止出現(xiàn)梅花狀軸心軌跡引起大軸跳動；

（3）調(diào)整間隙雙幅值不可超過設(shè)定值0.285×2=0.57±0.04 mm；

（4）計算應(yīng)排除軸徑向位移，即采用盤車數(shù)據(jù)中的凈全擺度數(shù)據(jù)計算；

（5）間隙計算應(yīng)以最大凈全擺度數(shù)據(jù)確定，即間隙滿足最大凈全擺度要求。

現(xiàn)測的機組中心數(shù)據(jù)如表2和表3所示。

表2 空氣間隙與上迷宮環(huán)間隙 mm

表3 下迷宮環(huán)間隙 mm

由此可知，機組中心合格，如機組中心不合格，應(yīng)先推軸后，再進行瓦間隙調(diào)整。

本次間隙調(diào)整，選取盤車數(shù)據(jù)中的Y表數(shù)據(jù)進行計算，具體數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 檢修后盤車數(shù)據(jù)Y表 0.01 mm

應(yīng)注意，表格中凈全擺度數(shù)據(jù)，是在假定軸完全豎直情況下得出的計算數(shù)據(jù)，該方法只適用于剛性油箱下剛性盤車數(shù)據(jù)計算，而對于彈性油箱盤車數(shù)據(jù)，應(yīng)再考慮鏡板傾斜值，根據(jù)電廠設(shè)備實際尺寸及凈全擺度數(shù)據(jù)，將推力凈全擺度做軸對稱，因擺度相對于軸長可忽略不計，因此近似可畫出軸線圖如圖1所示。

圖1 軸線圖

由相似三角形原理[2-5]，鏡板直徑4.1 m可知：

因此，凈全擺度修正見表5。

表5 修正后水導(dǎo)擺度數(shù)據(jù)表 0.01 mm

盤車凈全擺度數(shù)據(jù)因測點數(shù)量限制，記錄數(shù)據(jù)可能并非水導(dǎo)凈全擺度最大處，因此需對數(shù)據(jù)進行處理，處理過程中將已有凈全擺度數(shù)據(jù)進行向量合成，取其最大值，詳情如下：

由計算可知，e（1-5,3-7）>e（2-6,4-8），因此取e（1-5,3-7）作為最大凈擺度值，設(shè)為e，畫出圖形如圖2所示。

圖2 軸瓦位置及測點位置圖

現(xiàn)量得4號機水導(dǎo)瓦間隙如表6。

表6 水導(dǎo)瓦間隙實際測量圖

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL表格，利用雷達圖功能，可得出測量數(shù)據(jù)的方位分布圖，如圖3所示。

圖3 水導(dǎo)瓦測量間隙分布圖

由圖3可知，測量間隙數(shù)據(jù)呈橢圓形狀，不符合水導(dǎo)瓦間隙正弦（圓形）分布規(guī)律，可能由測量誤差、讀數(shù)誤差、抱軸不緊等多因素導(dǎo)致，需對測量數(shù)據(jù)值進行正弦擬合修正，將誤差降為最小，修正過程中，采用matlab進行編程,對測量數(shù)據(jù)進行y=esin(x+t)+k正弦擬合得出圖4。

圖4 測量間隙正弦擬合曲線

圖中紅點為實際數(shù)據(jù)點，曲線為擬合曲線，找出相同橫坐標對應(yīng)的擬合縱坐標，匯總得表7。

表7 水導(dǎo)瓦間隙正弦修正值 mm

通過驗證，該數(shù)據(jù)修正與通過公式修正得出的結(jié)果相同，因擬合數(shù)據(jù)總間隙略大于設(shè)計間隙，對其數(shù)據(jù)再減0.01 mm，得到表8。

表8 水導(dǎo)瓦間隙設(shè)計修正值 mm

其雷達分布圖如圖5所示。

圖5 水導(dǎo)瓦間隙修正分布圖

由圖可知，此時修正后的水導(dǎo)瓦間隙滿足正弦分 布（圓形）規(guī)律，由 偏 轉(zhuǎn) 量e=0.113 5，角 度φ=15.43°，各軸瓦間隙應(yīng)調(diào)值=測量間隙，其中θ為最大凈全擺度線與軸瓦的角度，由現(xiàn)場實際作業(yè)可調(diào)整的精度得出調(diào)瓦方案如表9所示。

表9 水導(dǎo)瓦間隙調(diào)整方案表 mm

調(diào)整后，對應(yīng)瓦間隙分布圖如圖6所示。

圖6 應(yīng)調(diào)瓦間隙分布圖

由現(xiàn)場實際運行情況可知，5號瓦方向瓦溫較高，8號瓦方向擺度較大，根據(jù)調(diào)整方案，瓦溫高的5號瓦方向減墊間隙調(diào)大，溫度降低，擺度大的8號瓦方向加墊間隙調(diào)小，擺度減少，符合現(xiàn)場實際情況。

在瓦間隙調(diào)整后，水導(dǎo)X向與Y向運行擺度近似相同，且最高擺度由近400 um恢復(fù)至300 um，瓦溫最高由46 ℃恢復(fù)至42 ℃，符合生產(chǎn)運行各項標準條件，滿足機組長周期安全穩(wěn)定運行要求。

3 結(jié)語

本案例中使用的數(shù)據(jù)處理方法，較好的處理了因軸線與瓦間隙不匹配造成的X、Y向擺度差別大、擺度超標、瓦溫過高等問題，實際調(diào)整過程中，可選取擺度較小的導(dǎo)軸承位置作為基準點，查詢以往軸線調(diào)整后的盤車數(shù)據(jù)，進而進行瓦間隙適應(yīng)性調(diào)整。

本次案例分析，為瓦間隙調(diào)整提供了理論依據(jù)，為我國水輪發(fā)電機組安全穩(wěn)定運行，做出了貢獻。