許國彥

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

立式水輪發(fā)電機組軸系擺度及導(dǎo)軸承間隙調(diào)整

許國彥

(哈爾濱電機廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

立式水輪發(fā)電機組軸系實際安裝過程中經(jīng)過盤車檢查、調(diào)整擺度合格后，各導(dǎo)軸承處滿足安裝規(guī)范相對擺度要求和軸承間隙要求，盤車結(jié)果及導(dǎo)軸承的間隙調(diào)整正確與否關(guān)系到機組運行效果。分析和探究實際安裝調(diào)整中出現(xiàn)的一些問題，對于機組能夠長期穩(wěn)定運行尤為必要。

盤車；擺度；導(dǎo)瓦間隙；保管

0 引言

立式水輪發(fā)電機組軸系必須經(jīng)過盤車檢查，經(jīng)過多次調(diào)整合格后，軸系各導(dǎo)軸承處須滿足安裝規(guī)范相對擺度要求和軸承間隙要求，盤車結(jié)果及導(dǎo)軸承的間隙調(diào)整正確與否對機組運行效果至關(guān)重要。通過總結(jié)近年來多個電站軸系安裝過程，實際存在一些調(diào)整方面問題，為避免不正確的安裝調(diào)整而導(dǎo)致水輪發(fā)電機組運行擺度和振動過大，有必要進行探索研究，以提高機組安裝和運行質(zhì)量。

1 軸系盤車和調(diào)整正確方法

由于機組軸系連接部件在生產(chǎn)制造中存在制造偏差、安裝調(diào)整誤差以及軸系部件存放保管不當(dāng)而產(chǎn)生軸線偏差，當(dāng)機組軸系部件組裝后，通過盤車檢查會發(fā)現(xiàn)軸系各部件軸線存在不同狀況的曲折，該曲折產(chǎn)生的擺度符合安裝規(guī)范要求并在導(dǎo)軸承間隙允許范圍內(nèi)，即可認(rèn)為合格，能夠保證機組運行穩(wěn)定，反之則必須對軸系部件連接進行調(diào)整，最終達到合格，因此機組軸系盤車檢查擺度和導(dǎo)軸承間隙調(diào)整是安裝過程中非常重要的環(huán)節(jié)。懸式和傘式機組軸系軸線曲折情況，如圖1所示。

圖1 機組軸線曲折情況

機組盤車前，鏡板必須通過調(diào)整推力瓦受力均勻使水平度符合0.02mm/m要求，機組中心線就是與鏡板垂直的旋轉(zhuǎn)中心線，軸系各部位的軸線相對旋轉(zhuǎn)中心線的偏差，在盤車轉(zhuǎn)動時形成擺度圓φ，擺度圓消除基準(zhǔn)抱緊瓦的導(dǎo)軸承位移值即為該部位的凈擺度，軸系部位的傾斜值J為凈擺度的一半，即J=1/2φ，軸系各部位點相對旋轉(zhuǎn)中心都有一個傾斜值，通常所指各部位的擺度為該部位軸的最大凈擺度。

懸式機組剛性盤車抱上導(dǎo)瓦0.03～0.05mm間隙，測量推力頭、集電環(huán)、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水發(fā)聯(lián)軸法蘭和水導(dǎo)軸承的擺度，通過修磨卡環(huán)或推力頭與鏡板的絕緣墊、水輪機與發(fā)電機軸法蘭面之間加墊片或修磨法蘭面，使各處相對凈擺度符合規(guī)范要求，凈擺度須小于導(dǎo)軸承總間隙值。計算凈擺度時均以上導(dǎo)為基準(zhǔn)，各處擺度與上導(dǎo)擺度相減；遵循前減后、下減上、正偏外的原則。

傘式機組以剛性方式盤車是抱下導(dǎo)軸承瓦0.03～0.05mm間隙，測量操作油管、集電環(huán)、上導(dǎo)、下導(dǎo)、水輪機軸與發(fā)電機軸聯(lián)軸法蘭以及水導(dǎo)軸承位置的擺度，計算凈擺度時均以下導(dǎo)為基準(zhǔn)，各處擺度與下導(dǎo)擺度相減，即下導(dǎo)以上部位的擺度與下導(dǎo)擺度相減，水、發(fā)聯(lián)軸法蘭和水導(dǎo)軸承擺度與下導(dǎo)擺度相減。通過轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子中心體同鉆鉸前相對平移調(diào)整，或發(fā)電機軸與或水、發(fā)聯(lián)軸法蘭面之間加墊片方法調(diào)整，使各處相對凈擺度達到規(guī)范值以內(nèi)，絕對擺度同時小于規(guī)范值以及導(dǎo)軸承總間隙值。

水輪機軸與發(fā)電機軸法蘭之間因操作空間限制，修磨和測量存在很大難度，水導(dǎo)軸承擺度調(diào)整一般很少采用修磨水、發(fā)軸法蘭面，多數(shù)采取法蘭之間加墊片進行調(diào)整。

對于三導(dǎo)軸承的軸系，如果以剛性盤車方式測得非基準(zhǔn)導(dǎo)軸承處擺度，導(dǎo)軸承間隙調(diào)整應(yīng)以基準(zhǔn)導(dǎo)軸承處為準(zhǔn)，將非基準(zhǔn)導(dǎo)軸承擺度考慮在其中，計算各導(dǎo)軸承處最大軸擺度及方位，再計算對應(yīng)各個角度位置的分塊瓦擺度。

當(dāng)最大擺度值T在相鄰兩盤車點之間，相鄰點凈擺度分別為T1和T2，且T1>T2，可計算最大擺度點T與T1之間夾角β,以及最大擺度值T。

圖2 最大擺度值和角度

基準(zhǔn)導(dǎo)軸承的間隙按等間隙調(diào)整，非基準(zhǔn)導(dǎo)軸承間隙調(diào)整計算以設(shè)計單邊間隙減對應(yīng)軸位的傾斜值，應(yīng)注意各點擺度值有正負(fù)號，調(diào)整對應(yīng)軸擺度為正的導(dǎo)瓦間隙應(yīng)偏小，對應(yīng)軸擺度為負(fù)的導(dǎo)瓦間隙應(yīng)偏大。

Ji=1/2T×cosαi

δ=δ′-Ji=δ′-1/2T×cosαi

式中，αi—各導(dǎo)瓦與最大凈擺度的角度。

2 實際安裝的問題分析

2.1 軸線與鏡板摩擦面不垂直盤車將產(chǎn)生擺度圓，法蘭結(jié)合面與軸線不垂直盤車也產(chǎn)生擺度圓，如圖3所示。以往理論將盤車或運行時軸系轉(zhuǎn)動分為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，這種表示會造成概念混亂，不能反映出軸系真實轉(zhuǎn)動狀態(tài)；真實的軸系只有圍繞旋轉(zhuǎn)中心的一個轉(zhuǎn)動，即圖中的公轉(zhuǎn)，不存在另一個自傳，其擺度圓僅表示出軸線運動軌跡。實際導(dǎo)軸承處最大擺度點形成的擺度圓將始終處于旋轉(zhuǎn)最外側(cè)，理論上與導(dǎo)軸承瓦間隙最小，在運轉(zhuǎn)時最容易受力，所以軸系轉(zhuǎn)動不應(yīng)分解為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。

圖3 盤車擺度圓

2.2 盤車計算錯誤

某電站軸流轉(zhuǎn)漿式機組出現(xiàn)受油器浮動瓦燒損事故，復(fù)核查閱擺度計算數(shù)據(jù)時，其中全擺度計算數(shù)據(jù)有正確的，也有錯誤的，導(dǎo)致凈擺度數(shù)據(jù)大小和方位均隨之錯誤。經(jīng)分析應(yīng)為受油器浮動瓦燒損事故主要原因之一，所以在擺度計算過程中計算方法和公式必須正確，確保后續(xù)每一步驟計算正確。

2.3 導(dǎo)瓦間隙計算方法錯誤

同上電站軸流轉(zhuǎn)漿式機組，復(fù)核查閱導(dǎo)軸承瓦調(diào)整記錄，數(shù)據(jù)顯示各導(dǎo)瓦的間隙錯誤計算為：δ=δ′+Ji。按這樣計算進行調(diào)整導(dǎo)瓦間隙值，與正確計算δ=δ′-Ji相比，產(chǎn)生相差2倍傾斜值Ji的間隙量，機組運轉(zhuǎn)時必然導(dǎo)致導(dǎo)軸承蹩勁，導(dǎo)瓦瓦溫高，甚至燒導(dǎo)軸承瓦，此調(diào)整間隙錯誤也為該機組受油器浮動瓦燒損事故因素之一，因此必須正確調(diào)整導(dǎo)軸承導(dǎo)瓦間隙。

2.4 推力軸承為彈性推力軸承的三導(dǎo)軸系，若以剛性方式盤車，以抱下導(dǎo)軸承為基準(zhǔn)，測得上導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承處擺度，為使三導(dǎo)軸承同心，下導(dǎo)軸承間隙按等間隙調(diào)整。在調(diào)整上導(dǎo)軸承和水導(dǎo)軸承間隙時，應(yīng)將擺度因素計算在其中，不應(yīng)按等間隙調(diào)整；按等間隙調(diào)整將使導(dǎo)軸承同心度相差傾斜值Ji,失去盤車測擺度的意義，使得三導(dǎo)軸承在運轉(zhuǎn)時蹩勁,導(dǎo)致同一導(dǎo)軸承瓦溫相差較大。

2.5 盤車數(shù)據(jù)以及調(diào)整間隙與機組X、Y中心線無關(guān)。軸系在標(biāo)記盤車記錄點位置后，盤車過程中軸系任意盤車測點可以停留在對應(yīng)X、Y中心線百分表位置。計算調(diào)整導(dǎo)瓦間隙應(yīng)根據(jù)實際導(dǎo)瓦位置與最大擺度點位置的角度進行計算，若在調(diào)整導(dǎo)瓦間隙計算表中標(biāo)注機組X、Y位置，會產(chǎn)生錯誤和混亂。某機組軸系導(dǎo)軸承間隙計算表中多標(biāo)注X、Y，按X、Y中心線方位調(diào)整與按盤車最大擺度點位計算產(chǎn)生了90°方位誤差，導(dǎo)致軸承間隙調(diào)整方位和數(shù)值偏差。最終糾正調(diào)整導(dǎo)瓦間隙時，拋棄X、Y標(biāo)注，按盤車擺度最大點位對應(yīng)導(dǎo)瓦角度位置計算得出各導(dǎo)瓦正確調(diào)整間隙值。

2.6 運輸和現(xiàn)場保管變形引起擺度變化

通常水輪機軸和發(fā)電機軸采取單獨包裝、兩點支撐運輸，包括發(fā)電機軸已套裝轉(zhuǎn)子中心體的也是采取兩支點方式，軸系部件運輸期間需要一定時間，運輸?shù)浆F(xiàn)場后軸部件一般也要有儲存保管時間。軸部件在2點支撐長時間狀態(tài)下易產(chǎn)生撓曲變形，實際現(xiàn)場保管儲存因條件限制及各種因素，往往未注重進行此項保管工作，在軸部件安裝聯(lián)接盤車時，通過擺度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)軸系部件已產(chǎn)生變形，必須對軸系綜合調(diào)整使各部位擺度滿足要求，因此有必要按照中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水電機組包裝、運輸和保管規(guī)范，對軸部件臥放時應(yīng)定期翻轉(zhuǎn)180°儲存保管，以防止產(chǎn)生撓曲變形。

某電站一臺懸式機組在盤車時，通過對初始數(shù)據(jù)和調(diào)整過程數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)原套裝轉(zhuǎn)子中心體的發(fā)電機軸呈彎曲狀，分析為保管放置期間產(chǎn)生撓曲變形。經(jīng)過數(shù)次修磨推力頭卡環(huán)調(diào)整下導(dǎo)擺度、同時對水、發(fā)聯(lián)軸法蘭間加墊片調(diào)整水輪機導(dǎo)軸承位置擺度，最終使軸系各位置處擺度符合要求，該機組軸系調(diào)整后盤車狀況見圖4。

圖4 調(diào)整后盤車狀況

對于軸類部件儲存保管工作非常重要，一旦出現(xiàn)撓曲變形，給軸系安裝調(diào)整帶來非常大的工作困難，同時受到軸變形程度限制，難以調(diào)整至理想擺度值，會影響機組穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語

立軸水輪發(fā)電機組通過盤車檢查擺度，調(diào)整軸系使擺度值符合規(guī)范要求，力求擺度最小，并且擺度小于導(dǎo)軸承理論間隙。安裝調(diào)整各個導(dǎo)軸承間隙要考慮軸擺度值，相當(dāng)于利用有擺度的軸系進行安裝調(diào)整導(dǎo)軸承，使各個導(dǎo)軸承即要符合設(shè)計間隙要求，又要使各個導(dǎo)軸承與旋轉(zhuǎn)中心保持同心，使機組運行時軸系在導(dǎo)軸承油膜約束下運行，從而使機組各部位擺度和振動值符合安裝規(guī)范要求，確保機組穩(wěn)定運行。

[1] 宋洪占.立式水輪發(fā)電機軸承防電及油霧溢出結(jié)構(gòu)分析.防爆電機，2012.1.

[2] 尚培軒.水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子支架配創(chuàng)副立筋的工藝方法.防爆電機，2013.4.

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Shafting Pendulum Degree and Guide Bearing Clearance Adjustments of Vertical Hydro-Generator Unit

XuGuoyan

(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

After turning inspection and qualified pendulum degree adjustment of the shafting of vertical hydro-generator unit in practical installation process, each guide bearing should meet relative pendulum degree requirements and bearing clearance requirements in installation specification. Whether the turning result and guide bearing clearance adjustment are correct relates to operation result of the unit. This paper analyzes and discusses some problems occurred in practical installation and adjustment processes. They are especially important to long-term stable operation of unit.

Turning；pendulum degree；guide bearing bush clearance；storage

10.3969/J.ISSN.1008-7281.2017.01.12

TM303.5

B

1008-7281(2017)01-0040-003

許國彥 男 1963年生；畢業(yè)于哈爾濱電機廠職工大學(xué)機械制造工藝及設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機組現(xiàn)場安裝技術(shù)指導(dǎo)工作.

2016-09-29