瀑布溝電站機組軸線調(diào)整

劉 旻, 鐘小華

(1.中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局,四川彭山 620860;2、四川久隆水電開發(fā)有限公司,四川石棉 625400)

1 概 述

盤車是水輪發(fā)電機組安裝調(diào)整的重要環(huán)節(jié),目前采用的盤車方法有兩大類:一類是電氣盤車,另一類是機械盤車。電氣盤車是利用發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子線圈中通入直流電流所產(chǎn)生的電磁力矩拖動水輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。機械盤車包括人力盤車、橋機牽引盤車、電動機械盤車等。人力盤車即用人力推動水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子進(jìn)行盤車;橋機牽引盤車是利用橋機經(jīng)過滑輪組換向、用鋼絲繩牽引機組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動進(jìn)行盤車;電動機械盤車是利用電機驅(qū)動,經(jīng)過變速機構(gòu)、聯(lián)軸機構(gòu)、離合機構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動進(jìn)行盤車。

瀑布溝電站盤車采用電動機械盤車裝置,該裝置由機架、電機及旋轉(zhuǎn)的齒輪盤等。機架安裝在發(fā)電機上機架上,旋轉(zhuǎn)齒輪盤安裝在上端軸上,由電機通過齒輪盤轉(zhuǎn)動機組進(jìn)行盤車。

電動機械盤車裝置具有以下優(yōu)點:

(1)安裝、拆卸、控制與操作簡單方便,改善了勞動條件,降低了勞動強度,使工作質(zhì)量和工作效率大大提高。

(2)力學(xué)結(jié)構(gòu)簡單、動力電源小、驅(qū)動平穩(wěn)可靠、轉(zhuǎn)速均勻、停點準(zhǔn)確,使采集的數(shù)據(jù)客觀有效。

(3)可根據(jù)機組類型、結(jié)合現(xiàn)場實際自由選擇彈性盤車或剛性盤車,且無論何種方式,由于其力偶矩作用的原理,大軸徑向和軸向干擾大大減小,測試精度高。

(4)由于驅(qū)動力矩作用于發(fā)電機上端軸頂部,且均衡、平穩(wěn),對傘式機組的剛性盤車,可采取抱緊上導(dǎo)的方式進(jìn)行盤車,也可取得滿意的效果。

(5)傳動比大、轉(zhuǎn)速平緩,可保持在連續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下準(zhǔn)確讀取大軸各等分點的數(shù)據(jù),方便快捷;也可以停轉(zhuǎn)讀取數(shù)據(jù),在這種方式下,每到一停位后盤車裝置可倒轉(zhuǎn)一定角度,以使大軸和盤車裝置完全脫離,可使大軸充分保持在自由狀態(tài)下讀取數(shù)據(jù),從而更加提高了盤車精度。

瀑布溝電站單機容量為 600MW,總裝機容量 3600MW,額定轉(zhuǎn)速 125r/min;發(fā)電機為立軸半傘式結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)子上方設(shè)有上導(dǎo)軸承,轉(zhuǎn)子下方設(shè)有推力軸承和下導(dǎo)軸承,推力軸承油槽和下導(dǎo)軸承油槽分開設(shè)置,推力軸承和下導(dǎo)軸承布置在下機架上。推力軸承采用多波紋彈性油箱支撐方式。轉(zhuǎn)子上法蘭和上端軸聯(lián)接,下法蘭與發(fā)電機軸聯(lián)接,發(fā)電機主軸與轉(zhuǎn)子中心體采用 12XM160雙頭螺栓和徑向鍵的聯(lián)接方式,發(fā)電機軸與水輪機軸采用銷釘螺栓的聯(lián)接形式。

根據(jù)廠家技術(shù)文件,機組盤車應(yīng)在彈性狀態(tài)下進(jìn)行,在盤車過程中抱緊上導(dǎo)和水導(dǎo)瓦(根據(jù)國家規(guī)范對機組彈性盤車的要求,應(yīng)抱靠近推力軸承上部和下部的導(dǎo)軸瓦即上導(dǎo)及下導(dǎo)瓦),上導(dǎo)至鏡板距離 5.390m,下導(dǎo)至鏡板距離 3.030m,水導(dǎo)至鏡板距離 8.324m;鏡板直徑為 4.3m,推力頭下法蘭直徑為 4.24m,上法蘭直徑為 3.51m。

2 4#機組軸線的處理

盤車在機組推力軸承受力調(diào)整及鏡板水平合格后進(jìn)行,現(xiàn)以 4#機組為例,介紹了瀑布溝電站機組軸承調(diào)整情況。盤車前調(diào)整好機組中心并抱緊上導(dǎo)、水導(dǎo)各一半的瓦,抱瓦間隙為 0.03～0.05mm,盤車過程中采用定點停讀數(shù)的方法,X、Y方向盤車數(shù)據(jù)一致,其中 X表讀數(shù)見表 1。

表 1作出的下導(dǎo)擺度曲線非常接近正弦曲線,說明盤車數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。由表 1和表 2可知,下導(dǎo)擺度偏大,鏡板跳動值大于廠家技術(shù)要求(廠家標(biāo)準(zhǔn)為 0.10mm)。根據(jù)機組的結(jié)構(gòu)型式,移動上端軸、調(diào)整下導(dǎo)擺度最容易,移動上端軸后鏡板軸向跳動也會發(fā)生變化,因此,決定先移動上端軸、處理下導(dǎo)擺度后再處理鏡板軸向跳動。

表 1 第一次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 2 第一次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

根據(jù)表 1,可以作出機組上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)及鏡板與盤車旋轉(zhuǎn)中心關(guān)系圖,因下導(dǎo) 3-7點全擺度最大,故作出 3-7方位關(guān)系圖(圖 1)。

圖 1 機組各部位幾何中心、旋轉(zhuǎn)中心及鏡板關(guān)系圖

圖 1中的 O1、O2、O3分別為上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)的幾何中心,O1'、O2'、O3'則為其旋轉(zhuǎn)中心。圖 1左側(cè)為盤車標(biāo)記點(3#點),右側(cè)為盤車標(biāo)記點(7#點)。根據(jù)表 1中的數(shù)據(jù),上導(dǎo) 3#點擺度小于 7#點,說明上導(dǎo)幾何中心在旋轉(zhuǎn)中心右側(cè);下導(dǎo) 3#點擺度大于 7#點,說明下導(dǎo)幾何中心在旋轉(zhuǎn)中心的左側(cè);水導(dǎo) 3#點和 7#點擺度一樣,說明水導(dǎo)幾何中心和旋轉(zhuǎn)中心重合;鏡板軸向擺度值 3#點小于 7#點,則說明鏡板旋轉(zhuǎn)時 3#點高于 7#點。

三部軸頸同心時機組擺度最小,根據(jù)圖 1,需將上端軸從 7#點向 3#點移動。根據(jù)三角形相似定理,移動量為:O1│=0.065×(5.39+8.324)/5.294+0.005=0.17(mm)。

從圖 1中可以看出,上端軸由 7#點向 3#點移動后,機組軸線與鏡板的垂直情況將變差,即鏡板軸向跳動將會變大,需進(jìn)一步進(jìn)行處理。

綜合以上數(shù)據(jù),決定上端軸由 7#點向 3#點推0.17mm,然后再次盤車,數(shù)據(jù)見表 3、4。

表 3 第二次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 4 第二次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 3、4可以看出下導(dǎo)擺度已滿足廠家技術(shù)要求,但鏡板跳動比推上端軸前有所變大,與預(yù)計情況一致。鏡板跳動加大是鏡板與機組旋轉(zhuǎn)中心不垂直引起的,推力頭上下法蘭的平行度是引起鏡板跳動的因素之一,因此決定將推力頭逆時針轉(zhuǎn)動 180°安裝,進(jìn)行盤車以測量鏡板跳動是否會變小。第三次盤車數(shù)據(jù)見表 5、6。

表 5 第三次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

表 6 第三次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

從表 5和 6可以看出,下導(dǎo)擺度仍然較小,鏡板跳動還有變大的趨勢,因此決定通過加墊對鏡板軸向跳動進(jìn)行處理。由于推力頭和鏡板結(jié)合面較大,大范圍加墊其接觸面不會很理想,同時,推力頭的剛性遠(yuǎn)好于鏡板,故決定在推力頭和轉(zhuǎn)子把合面加墊。

根據(jù)表 5數(shù)據(jù),鏡板最大跳動為 2、6#點,跳動值為 0.28mm,最大加墊厚度 δ=△h×D1/D2。式中△h為鏡板最大跳動量;D1為推力頭上法蘭直徑;D2為鏡板直徑,故推力頭最大跳動量為 0.28×3.51/4.3=0.23(mm)。由于 2#點讀數(shù)為負(fù)數(shù),表明鏡板向上跳動,故最大加墊方位為盤車 2#點。

將推力頭上法蘭分成 8個區(qū)域加墊,每個區(qū)域?qū)挾葹?D1/8,即 0.44m,故各區(qū)域加墊厚度分別為:0.20mm、0.17mm、0.14mm、0.11mm、0.08mm、0.05mm、0.02mm、0。

加墊后再次盤車得到的數(shù)據(jù)見表 7、8。

表 7 第四次盤車數(shù)據(jù)表 /0.01mm

由表 7、8數(shù)據(jù)可知,鏡板最大跳動量為 0.07mm,滿足廠家標(biāo)準(zhǔn),機組軸線調(diào)整滿足要求。

表 8 第四次盤車的全擺度和凈擺度表 /0.01mm

瀑布溝電站 4#機在運行期間,三部瓦擺度情況見表 9。

表 9 4#機組運行擺度表

實踐證明,機組運行擺度遠(yuǎn)優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn),說明機組軸線調(diào)整是成功的。

3 結(jié) 語

筆者通過作圖并運用幾何和三角函數(shù)知識對機組彈性盤車及軸線調(diào)整進(jìn)行了分析,確定了機組軸線調(diào)整的方案。當(dāng)前,我國所安裝的機組以大中型為主,發(fā)電機推力軸承支撐越來越多的采用彈性油箱,筆者認(rèn)為:文中所述的機組軸線分析和調(diào)整方法具有廣泛的適用性。