立轴半伞式水轮发电机组的轴线及导轴瓦间隙调整

立轴半伞式水轮发电机组的轴线及导轴瓦间隙调整谢颖【摘要】机组主轴轴线的测量，是为了检查主轴轴线与镜板摩擦面的不垂直度和法兰组合面与主轴轴线的不垂直度，通过有关组合面的处理，使各部摆度符合规定.根据盘车摆度数据计算轴线的偏心量进行导轴瓦的间隙调整,可确保各部轴瓦温升均匀.云南大盈江四级水电站水轮发电机组轴线调整是在转子吊装之前用钢琴线测量轴线和导轴瓦间隙调整的方法，减少了不必要的工序，节约了施工时间，在当前机械加工精度越来越高的前提下，值得在今后的机组安装中借鉴.【期刊名称】《广东水利水电》【年(卷)，期】2010(000)007【总页数】3页(P69-71)【关键词】云南大盈江四级电站;立轴半伞式水轮发电机组;轴线调整;导瓦间隙调整【作者】谢颖【作者单位】广东省源天工程公司广东广州,511340【正文语种】中文【中图分类】TM3121概述云南大盈江四级电站位于德宏州盈江县境内的大盈江干流下游河段，地处中缅边境，是1座引水式水电站。总装机容量为4X175MW,其水轮发电机组主要技术参数是:水轮机型号为HL（TF5008-LJ-380）,额定出力为178.6MW,转轮直径为3.8m,转速为300r/min,额定水头为289m;发电机型号为SF175-20/7050,额定容量为175MW,额定电压为13.8kV,额定电流为8368A,风冷，绝缘等级为F/F（定子/转子）,功率因数为0.875（滞后），转子重量为275t。机组为半伞式结构，轴系包括补气管、滑环轴、上端轴、转子、发电机轴、水轮机轴、转轮，有水导瓦、发导瓦及上导瓦等3道径向轴承，推力头在发电机轴上,推力瓦座在下机架上,14块推力瓦都由弹簧支撑，每块瓦下面有28个弹簧,弹簧簇布置在推力瓦座上，推力瓦为塑料瓦,3道径向瓦都为分块巴氏合金瓦。轴线联接方式:水轮机轴与转轮由方形键定位，螺栓联接,键槽在厂内加工。水轮机轴与发电机轴有止口，用铰制螺栓定位、螺栓联接，在厂内装配同车。转子与发电机轴由止口和组合键定位，组合键在现场配装。滑环轴、上端轴、补气管均由止口定位，配合间隙为0.02mm。2轴线调整2.1轴系部件的安装安装时以水轮机座环中心为基准点确定机组中心轴线,安装基础环后再以基础环上的止漏环中心为机组轴线，在求心器上悬挂的重锤钢琴线代表机组的中心线,由下至上预装底环、顶盖、主轴密封座、水导轴承座、下机架、定子及上机架，各部件以钢琴线确定中心位置后钻、铰定位销钉孔,同心度保证在0.08mm以内，每个部件测量中心时在精加工搪口周向均匀划分8个点，以+Y方向起始编号，用内径千分尺加耳机或电流表测定，并记录数据时记录。全部预装完后拆出，再从底部向上一件一件正式吊装。2.2轴线的调整方法在下机架吊装就位调整其水平度符合要求后安装推力轴承装配，安装镜板后检查其水平度在0.02mm/m以内，发电机轴吊装后检查法兰上平面水平度在0.02mm/m以内，为避免机组整体盘车不合格，在转子吊装之前要进行水轮机轴和发电机轴的分段轴线检查调整，以及转轮与基础环的轴向间隙和转轮与底环、顶盖的径向间隙的检查，确保整个轴系落在推力轴承上并处于自由悬垂状态后进行轴系垂直度与弯曲度检查检测方法为在轴的四个方向同时用重锤挂4条钢琴线，如图1所示在2条轴的上下4个部位用内径千分尺测量与4条钢琴线的距离，测量0°、180°数据计算出轴的倾斜度及弯曲度，然后再旋转180°测量数据计算验证，要求主轴倾斜度K<0.0208mm/m,轴弯曲8<0.08mmo下机架水平度一般控制在0.03mm/m以内，整个轴线的垂直度主要是由下机架的水平度进行调整，在其6个支臂下利用加减垫片调整。如果倾斜度不满足要求，可以通过编写的计算机软件计算得出具体有哪些支臂高程超标，需要加或减去底部多少厚度的垫片。如果弯曲不符合要求就要对联结法兰进行处理，或调整联轴螺栓拉紧受力均匀，由于水轮机轴和发电机轴是装配同车的，很好地保证了加工精度，所以轴的弯曲度通过计算验证了能够满足要求。在轴线检查符合要求后才能吊装转子，转子联轴后还要再次测量计算轴的倾斜度和弯曲度,以防止转动部分重量不平衡引起轴倾斜。这种对轴系的检测方法,在后来机组的机械盘车检查数据进行分析，验证了这种检查方法的可靠性。图1轴系检测示意2.3轴线的垂直度计算通过上述的盘车得出表1的测量数据（单位:mm）。表1机械盘车测量数据0°180°12341234AA1A2A3A4a1a2a3a4BB1B2B3B4b1b2b3b4CC1C2C3C4c1c2c3c4DD1D2D3D4d1d2d3d4计算公式：1~3方位的垂直度计算：整个轴系的垂直度：2.4轴线测量实例大盈江四级电站2号机组轴线调整后转子吊装前轴线测量数据见表2（单位:mm）。表2轴线调整后转子吊装前轴线测量数据说明:①由上述公式计算结果主轴倾斜值K=0.01701mm/m,由计算机软件计算结果轴弯曲8=0.038;②设计值K<0.0208mm/m,轴弯曲8<0.08:③L1=510mm,L2=900mm,L=2.41m0°180°12341234AA1=7.35A2=12.61A3=8.52A4=8.99a1=7.17a2=12.46a3=8.84a4=9.37BB1=7.32B2=12.54B3=8.44B4=8.92b1=7.15b2=12.38b3=8.84b4=9.29CC=17.32C2=12.61C3=8.56C4=8.93c1=7.17c2=12.47c3=8.87c4=9.33DD1=7.27D2=12.58D3=8.46D4=8.86d1=7.13d2=12.45d3=8.83d4=9.273导轴瓦间隙调整3.1机组盘车调整好推力支柱螺栓的受力，抱紧下导瓦，抱瓦间隙以0.02mm为宜。在各测量断面沿坐标轴线对称布置4块百分表,一般需要测量的部位是集电环、补气管、上端轴、推力头、下端轴下法兰、水轮机轴上法兰、水导、转轮上止漏环、转轮下止漏环（止漏环间隙用塞尺测量）。投入高压油，旋转转子依次将转子停在0°,90°,180°,270°,360°,450°的位置上，仔细读取百分表的读数,测量止漏环的间隙。根据测量数据进行计算分析，再调整后再进行重复盘车，直到各项技术指标达到要求为止。3.2旋转中心调整旋转中心是指旋转轴线与固定部件的同心度反映了旋转状态下转动部件与固定部件间隙的均匀性，因部件存在摆度，静态同心度在转动过程中是会发生变化的〃因此在0°,180°测量静态同心度是因结合盘车摆度数据进行调整，调整时采用整体平移转动部分或调整推力支柱螺栓，这主要取决于旋转中心与底环和支架挡油圈的的偏心值以及偏心方位，如果偏心值基本相等且方位一致时就比较容易调整，只要简单的平移转动部分就可以满足技术要求，当平移无法满足要求时，必须调整推力支柱螺栓，使其上部与下支架挡油圈同心，下部与底环同心，但原则是调整必须在旋转中心垂直度的允许范围内，否则必须调整机架等固定部件。（注意:如果在调整旋转中心时，进行了推力支柱螺栓的调整，就应该重新调整各支柱螺栓的受力均匀，并检查轴线的垂直度）。3.3导轴瓦间隙的确定盘车结束后,在各部瓦的设计间隙值的基础上结合各道轴颈的净摆度值计算出每块瓦的应调整的间隙值，计算时根据轴颈的摆度方向确定增加或减少轴瓦间隙（见图2）。由于下导轴颈的摆度、偏心量很小，所以下导瓦间隙就等于设计间隙，即Sf=[S]fo1） 上导、水导的偏心量其中efa为上导-下导净摆度值、①cf为下导-水导净摆度值;Ja、Jc分别为上导、水导的偏心量。2） 在盘车点1、2、3、4处,导轴瓦的实际间隙为其中Sa.8f.8c分别为上导、下导、水导的间隙;[8]a、[8]f、[8]c分别为上导、下导、水导的设计间隙。3）在盘车点5、6、7、8处,导轴瓦的实际间隙为3.4导轴瓦间隙的调整盘车结束后，利用装好的下导瓦调整整个转动部分的中心，使主轴处于机组的中心位置且为自由垂直状态（通过在水导轴承部位用力推主轴是否会轻微摆动来判断主轴是否处于自由垂直状态）。检查水轮机止漏环和发电机空气间隙等位置间隙应均匀。转动部分中心位置调整合格后，在水导处X、Y方向装2只百分表，以监视主轴径向位移。在转轮与底环之间的间隙中X、Y轴4个方向轻轻打入4条小楔铁（宽约12mm,—边平面一边斜面,尾部拴绳防止滑落）使主轴下端固定，当4条楔铁打紧后，水导处2只百分表应仍处于零位，不回零值不大于±0.02mm。在上导瓦部位4个方向利用专用工具顶紧主轴,顶紧时在顶轴工具与主轴滑转子表面接触部位加入薄铜皮，防止损伤轴颈,同时也要用百分表监测轴不能位移。这样主轴的上端和下端都固定住，才可以开始调整各部瓦间隙。图2导轴瓦的实际间隙各部轴瓦间隙调整的顺序是:先下导再上导最后调整水导,调整时在X、Y方向装百分表进行监测，确保轴系不会移动，每道瓦调整间隙时要在对称2个方向上同时调整,防止顶紧瓦时出现轴弯曲，用厂家提供的调整螺栓把对称的2个瓦块压紧贴实到轴颈上，用塞尺检查轴瓦间隙为零，这时为了防止瓦与轴单侧接触，需要将瓦的左右的压紧螺栓均匀拧紧,在抗重螺栓的前端面与导轴瓦背面支撑点之间的空隙内插入应调间隙厚度的塞尺,拧紧抗重螺栓，拧紧时在对称方向用百分表监测，不能将轴推动移位,调整好后用背帽锁紧抗重螺栓;这样对称的2个瓦同时调整完后再调整与之90°方向的2个瓦，全部调整好以后再对每块瓦间隙逐个进行一次检查,防止由于抗重螺栓螺纹间隙配合而出现松动，同时检查瓦体是否能在间隙