巖灘水電站擴建工程機組軸系安裝調(diào)整

莫斌偉+李福兵+孫文

摘 要 巖灘水電站擴建工程機組軸線分多段、多法蘭現(xiàn)場組裝聯(lián)接方式，本文結(jié)合巖灘水電站擴建工程6#機組軸系安裝、軸線控制和調(diào)整工作，通過調(diào)試期的盤車數(shù)據(jù)、運行期的各部位擺度數(shù)據(jù)、各部軸承運行瓦溫數(shù)據(jù)，反映施工期軸系安裝、軸線控制和調(diào)整工作的可行性，以此為同類型機組軸線調(diào)整提供參考。

關(guān)鍵詞 巖灘 軸系 擺度 同軸度

一、概述

巖灘水電站是一座以發(fā)電為主、兼有航運等綜合利用效益的水電樞紐工程。在龍灘水電站建成后，水庫總庫容33.5億m3，正常蓄水位223.0m時庫容為26.0億m3，調(diào)節(jié)庫容4.25億m3；水電站一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW，一期工程與擴建工程合計總裝機容量1810MW。

巖灘水電站擴建工程水輪發(fā)電機組為立軸混流式機組。水輪發(fā)電機組軸系由水輪機轉(zhuǎn)輪、水輪機主軸、發(fā)電機主軸、轉(zhuǎn)子支架、上端軸、集電環(huán)等組成，軸系部分總長度為20545mm。其中轉(zhuǎn)輪軸系部分高4230mm，水輪機主軸長度為4480mm，發(fā)電機主軸長度為6670mm，轉(zhuǎn)子中心體軸系部分高2400mm，上端軸高2170mm，集電環(huán)高595mm。

水輪機轉(zhuǎn)輪與水輪機主軸通過聯(lián)軸螺栓把合，法蘭面由廠家涂刷摩擦劑傳遞扭矩，由制造廠家在生產(chǎn)過程中通過內(nèi)止口定位，保證聯(lián)接的同軸度；水輪機主軸與發(fā)電機下端軸由哈爾濱電機廠和福伊特公司分別制造，由聯(lián)軸銷釘螺栓定位和傳遞扭矩，其聯(lián)軸銷釘孔通過鏜模加工而成；發(fā)電機下端軸與轉(zhuǎn)子中心體通過聯(lián)軸銷套定位和傳遞扭矩，該銷套銷釘孔通過鏜模加工而成；轉(zhuǎn)子中心體與上端軸通過偏心銷套傳遞扭矩和定位，集電環(huán)與上端軸通過螺栓把合。在轉(zhuǎn)子與推力頭連接位置增加有卡環(huán)裝配，用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子部位的轉(zhuǎn)動裝配折線。

二、機組軸系安裝調(diào)整程序

巖灘水電站擴建工程水輪發(fā)電機組軸系安裝調(diào)整，包括所有轉(zhuǎn)動部件的分段組裝、調(diào)整，以及整體盤車檢查，最終以機組運行期的各部位擺度數(shù)據(jù)、各部軸承運行瓦溫數(shù)據(jù)來反饋。

軸系包括（自下而上）：轉(zhuǎn)輪、水輪機主軸、發(fā)電機主軸、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機上端軸。安裝調(diào)整順序如下：

轉(zhuǎn)輪吊裝就位調(diào)整；

水輪機軸吊裝與轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸后軸線檢查；

發(fā)電機主軸吊裝；

轉(zhuǎn)子吊裝；

轉(zhuǎn)子與發(fā)電機主軸聯(lián)軸；

轉(zhuǎn)子及與發(fā)電機軸聯(lián)軸軸線檢查調(diào)整；

發(fā)電機軸與水輪機主軸聯(lián)軸及聯(lián)軸軸線檢查；

上端軸安裝；

機組軸系盤車調(diào)整。

三、軸系安裝過程控制

（一）水輪機軸和轉(zhuǎn)輪聯(lián)接

1.水輪機轉(zhuǎn)輪安裝

根據(jù)轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)間隙制作楔子板，用于轉(zhuǎn)輪就位時中心調(diào)整。

在基礎(chǔ)環(huán)平面上擺放4組楔子板，楔子板高度約20mm，調(diào)整楔子板上平面水平度≤0.50mm。

轉(zhuǎn)輪吊入機坑，在進(jìn)入下止漏環(huán)時，用楔子板固定轉(zhuǎn)輪就位中心在機組中心。

用塞尺檢查轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)間隙，中心偏差小于0.40mm；用合象水準(zhǔn)儀檢查轉(zhuǎn)輪上法蘭面水平度，水平度偏差小于0.02mm/m。

如果上述數(shù)據(jù)存在偏差，提起轉(zhuǎn)輪，在基礎(chǔ)環(huán)上的楔子板上增加銅墊進(jìn)行水平度調(diào)整；在轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)位置調(diào)整楔子高度，進(jìn)行中心調(diào)整，直至上述數(shù)據(jù)合格。

2.水輪機主軸安裝及同軸度檢查、調(diào)整

水輪機主軸安裝前再次檢查轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)間隙、轉(zhuǎn)輪上法蘭面水平度，數(shù)據(jù)符合要求。

廠家到現(xiàn)場進(jìn)行組合縫面摩擦劑噴涂。

吊裝主軸與轉(zhuǎn)輪連接，通過聯(lián)軸螺栓進(jìn)行導(dǎo)向，通過法蘭面止口進(jìn)行聯(lián)軸定位。

檢查主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸合縫法蘭面間隙，組合縫應(yīng)無間隙；檢查止口間隙，圓周間隙應(yīng)均勻；檢查主軸上法蘭面水平度，應(yīng)與轉(zhuǎn)輪上法蘭面水平度一致。

如果上述數(shù)據(jù)存在偏差，提起主軸，檢查聯(lián)接法蘭面及止口，再次調(diào)整聯(lián)軸及中心，直至上述數(shù)據(jù)合格。

在水輪機主軸及轉(zhuǎn)輪外側(cè)分4個方位吊鋼琴線，檢查水導(dǎo)軸承軸頸（分上、下2個部位）、轉(zhuǎn)輪上止漏環(huán)同軸度，以此檢查水輪機主軸及轉(zhuǎn)輪的同軸度、水輪機主軸的垂直度。

如果上述數(shù)據(jù)存在偏差，提起主軸，檢查聯(lián)接法蘭面及止口，再次調(diào)整聯(lián)軸及中心，直至上述數(shù)據(jù)合格。

按廠家要求進(jìn)行聯(lián)軸螺栓預(yù)緊，聯(lián)軸螺栓預(yù)緊應(yīng)對稱、分二次進(jìn)行預(yù)緊，并記錄螺栓拉伸伸長值及壓力值。

螺栓拉伸完成后，再次檢查主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)軸合縫法蘭面間隙，組合縫應(yīng)無間隙；檢查止口間隙，圓周間隙應(yīng)均勻，且與螺栓拉伸前一致；檢查主軸上法蘭面水平度，應(yīng)與轉(zhuǎn)輪上法蘭面水平度一致，與螺栓拉伸前一致。

（二）發(fā)電機下端軸臨時安裝

在水輪機主軸上法蘭面安裝約30mm厚楔子板，楔子板水平度≤0.50mm。

臨時吊裝發(fā)電機下端軸，并安裝4顆聯(lián)軸螺栓臨時固定。

用刀口尺檢查水輪機主軸及發(fā)電機下端軸聯(lián)軸法蘭面同軸度，兩法蘭面應(yīng)無錯牙。

用合象水準(zhǔn)儀檢查發(fā)電機下端軸上法蘭面水平度，水平度應(yīng)小于0.02mm/m，且與水輪機主軸上法蘭面水平度一致。

如果上述數(shù)據(jù)偏差，吊起發(fā)電機下端軸，在楔子板上加墊銅墊進(jìn)行水平調(diào)整；檢查定位銷釘螺栓，調(diào)整同軸度，直至上述數(shù)據(jù)合格。

（三）推力頭及鏡板安裝

推力頭及鏡板在安裝間把合成整體。

熱套推力頭至發(fā)電機下端軸上法蘭面。

檢查推力頭與發(fā)電機下端軸上法蘭面的平面度，合縫位置錯牙，使其滿足要求。

配鉆定位銷釘并固定。

（四）轉(zhuǎn)子與發(fā)電機主軸聯(lián)接

轉(zhuǎn)子吊入機坑后，進(jìn)行轉(zhuǎn)子與發(fā)電機下端軸聯(lián)接工作。

利用2個液壓拉伸器將發(fā)電機下端軸提入轉(zhuǎn)子中心體下止口。endprint

調(diào)整轉(zhuǎn)子中心體與下端軸同心度不大于0.03mm，安裝檢查銷套，并對定位銷套孔進(jìn)行同軸調(diào)整。

安裝聯(lián)軸銷套及聯(lián)軸螺栓，并按照設(shè)計要求進(jìn)行聯(lián)軸螺栓預(yù)緊。

安裝轉(zhuǎn)子與推力頭把合螺栓，并按設(shè)計要求進(jìn)行預(yù)緊。

（五）水輪機軸和發(fā)電機軸聯(lián)軸后檢查

轉(zhuǎn)子與發(fā)電機下端軸聯(lián)軸完成，轉(zhuǎn)子落在推力軸承上。

安裝聯(lián)軸提升工具，用廠家提供的4套聯(lián)軸提升工具提前水輪機主軸及轉(zhuǎn)輪，將水輪機主軸提入發(fā)電機下端軸下止口內(nèi)。

核對水輪機軸和發(fā)電機軸聯(lián)接螺栓孔編號應(yīng)一致。

檢查聯(lián)軸銷釘孔錯牙情況，法蘭外側(cè)環(huán)面錯牙及合縫間隙情況。

安裝聯(lián)軸螺栓，并通過晃動聯(lián)軸銷釘螺栓檢查銷釘螺栓與銷軸孔間隙情況。

對稱預(yù)緊4顆聯(lián)軸螺栓至50%拉伸值，用刀口尺檢查法蘭外側(cè)環(huán)面錯牙，法蘭面外側(cè)應(yīng)無錯牙；用塞尺檢查組合縫間隙，組合縫應(yīng)無間隙。

若上述數(shù)據(jù)不合格，松掉聯(lián)軸螺栓，用提升工具將水輪機主軸及轉(zhuǎn)輪降低，檢查合縫法蘭面情況及銷軸孔情況，仔細(xì)清理檢查，再次提升聯(lián)軸，直至上述數(shù)據(jù)合格。

按廠家要求進(jìn)行聯(lián)軸螺栓預(yù)緊，聯(lián)軸螺栓預(yù)緊應(yīng)對稱、分二次進(jìn)行預(yù)緊，并記錄螺栓拉伸伸長值及壓力值。

聯(lián)軸螺栓預(yù)緊完成后，再次用刀口尺檢查法蘭外側(cè)環(huán)面錯牙，法蘭面外側(cè)應(yīng)無錯牙；用塞尺檢查組合縫間隙，組合縫應(yīng)無間隙。

（六）上端軸與轉(zhuǎn)子聯(lián)接

吊裝上端軸，移至轉(zhuǎn)子中心體上方，緩慢下落，直至進(jìn)入止口，應(yīng)注意上端軸的方位。

利用螺旋千斤頂調(diào)整上端軸與轉(zhuǎn)子中心體同心度不大于0.03mm，穿入偏心銷套、聯(lián)軸螺栓，并對稱拉緊聯(lián)軸螺栓。

按設(shè)計要求進(jìn)行對稱、分次拉伸，拉伸完畢后用0.02mm塞尺檢查把合面不能通過，注意拉伸過程中注意監(jiān)測其與轉(zhuǎn)子同心度應(yīng)不變。

（七）機組盤車及軸線調(diào)整

1.機組整體盤車前準(zhǔn)備

以水輪機上、下止漏環(huán)為基準(zhǔn)，應(yīng)將轉(zhuǎn)動部分的中心推到機組中心上。

轉(zhuǎn)子頂起系統(tǒng)已形成，并調(diào)試完畢，滿足盤車要求。

軸線盤車檢查位置：上導(dǎo)、推力頭、鏡板、下導(dǎo)、發(fā)電機法蘭、水輪機軸法蘭、水導(dǎo)軸領(lǐng)、滑環(huán)。每個部位架設(shè)2塊百分表，百分表表架和百分表等準(zhǔn)備就緒。

在轉(zhuǎn)動部件每個盤車測量部位按逆時針方向平均分成8等分，相應(yīng)各測點上、下對應(yīng)，每個斷面8個測點。

下導(dǎo)軸承瓦表面已涂透平油，已按0.03mm間隙抱緊。

盤車數(shù)據(jù)測量表格已準(zhǔn)備好，盤車人員已就位。

盤車輔助工具已準(zhǔn)備完成。

2.機組盤車

檢查機組固定部分和轉(zhuǎn)動部分（除推力軸承和下導(dǎo)軸承瓦外）應(yīng)無接觸，滿足盤車要求。

用盤車裝置將轉(zhuǎn)動部分啟動，然后將轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1圈后轉(zhuǎn)至第1點，在轉(zhuǎn)動過程中應(yīng)注意檢查轉(zhuǎn)動部分和固定部分無摩擦等異常情況。

將X、Y方向的百分表對0，然后轉(zhuǎn)至2#測點部位，記錄各部位百分表讀數(shù)。

繼續(xù)依次轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子到第3、4、5、6、7、8測點，在每個測點處記錄所有百分表讀數(shù)，然后轉(zhuǎn)至第1測點重新將百分表對零。

重復(fù)上述步驟，再盤車一圈，記錄各盤車部位百分表讀數(shù)，若兩圈盤車數(shù)據(jù)出入不大，則可以將盤車數(shù)據(jù)匯總在一起。

根據(jù)各部位盤車數(shù)據(jù)分析結(jié)果，判斷盤車結(jié)果是否符合滿足設(shè)計要求，決定是否進(jìn)行調(diào)整和重新盤車。

若不滿足要求，應(yīng)根據(jù)盤車數(shù)據(jù)分析軸系折線、傾斜的方位，視數(shù)據(jù)的大小采取如下措施：第一，根據(jù)聯(lián)軸螺栓預(yù)緊力的不同調(diào)整微量的軸系折線及傾斜。要注意預(yù)緊力不應(yīng)超過設(shè)計值的±7%。第二，采用打磨推力頭卡環(huán)，調(diào)整轉(zhuǎn)動折線。第三，移上端軸來改善軸系上部折線。第四，軸系折線或盤車擺度遠(yuǎn)大于設(shè)計和國家標(biāo)準(zhǔn)時，若通過上述方式不能明顯改善軸系折線，則可以采用下述措施：一是通過在推力頭把合法蘭面或水、發(fā)大軸把合法蘭面位置先采用模擬加墊的方式，將軸系找正，盤車檢查各部位擺度滿足設(shè)計要求后，將聯(lián)接螺栓松開，打磨加墊相反方位的法蘭面，打磨數(shù)據(jù)為加墊數(shù)據(jù)，軸線處理完成后，重新檢查盤車數(shù)據(jù)，但該種方式所需工期較長，打磨數(shù)據(jù)測量控制難度大，且很難保證打磨精度；二是若采取打磨法蘭面的方式，則應(yīng)做好測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，盡量保證其接觸面，而對于加墊來說，則應(yīng)做好墊片的過度，保證墊片安全可靠。

軸線處理完成后，盤車檢查各部位擺度應(yīng)滿足設(shè)計要求。

在盤車檢查軸系擺度的同時，在每一點上應(yīng)測量轉(zhuǎn)子、定子圓度，以空氣間隙測量的方式進(jìn)行，并同時檢查轉(zhuǎn)輪上、下止漏環(huán)間隙。

四、實施效果

（一）過程控制效果

巖灘水電站擴建工程6#機組軸系設(shè)備安裝，重點控制各轉(zhuǎn)動部件安裝的時的圓度、同軸度、聯(lián)軸部位的平面度檢查，以及定位、聯(lián)軸銷釘、螺栓安裝及預(yù)緊施工。施工中，仔細(xì)檢查各轉(zhuǎn)動部件的外形尺寸，在軸系聯(lián)軸時，以各止口、定位銷釘進(jìn)行同軸度定位，并對工作面進(jìn)行軸線同軸度測量，確保聯(lián)軸后的軸線同軸、同心。聯(lián)軸螺栓預(yù)緊時，嚴(yán)格按照廠家工藝，分2～3次對稱進(jìn)行拉伸預(yù)緊，預(yù)緊力及螺栓伸長值嚴(yán)格按照廠家技術(shù)要求進(jìn)行施工，確保了機組軸線施工的質(zhì)量，同時也保證了機組軸系盤車一次性完成。

（二）機組運行效果

巖灘擴建工程6#機組試運行期間各部軸承軸瓦及油槽溫度見表1所示：

巖灘擴建工程6#機組試運行期間主軸擺度與機架振動混頻幅值如表2：

五、結(jié)語

巖灘水電站擴建工程水輪發(fā)電機組，主要以加工精度來保證軸線的結(jié)構(gòu)，在安裝過程中通過軸系各部位安裝過程控制、各段軸線同軸度控制，機組軸線安裝質(zhì)量得到了保證。其他機組采用類似的結(jié)構(gòu)，需要嚴(yán)格控制制造廠的加工精度，檢查數(shù)據(jù)符合要求后到現(xiàn)場安裝，在軸系每一步安裝過程中，加強安裝精度控制，分段調(diào)整控制，才可以確保整體軸系安裝受控。

（作者單位為中國水利水電第七工程局有限公司機電安裝分局）endprint