灯泡贯流机组轴系安装工艺

夏保国

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040)

0 引言

我国低水头水力资源丰富，灯泡贯流式水轮发电机组是适用于低水头水电站的良好机型，所以其具有广阔的市场。为保证灯泡贯流式机组长期安全稳定运行，减少检修周期，避免机组出现事故，机组安装质量是重要保障。机组轴系计算方法、轴系调整方法、安装质量控制及机组盘车是机组安装的重点工作。

1 轴系调整方式

灯泡贯流式机组轴系调整主要通过抬高主轴的方式，根据机组设计结构型式不同，抬高主轴分为两种方式。

1.1 主轴水轮机侧抬高

水轮机水导轴承处抬高，使转轮中心在机组中心线上，保证转轮室与转轮间隙满足设计要求;调整发电机导轴承中心在机组中心线上，由于主轴存在挠度，转子处于倾斜状态，通过定子机座倾斜加工、倾斜叠装定子铁心来适应轴线，保证转子与定子的气隙均匀，如图1 所示。

图1 水轮机侧抬高

1.2 主轴水轮机和发电机侧均抬高

水轮机水导轴承处抬高，使转轮中心在机组中心线上，保证转轮室与转轮间隙满足设计要求。定子机座采用倾斜加工，端面加工轴线与铁心轴线偏心和偏转，通过抬高发电机导轴承使转子与定子气隙在设计范围之内，如图2 所示。

图2 主轴发电机导轴承及水导轴承处抬高

2 轴系安装及调整方法

机组安装过程中，根据轴系的计算值进行相应的调整，使机组轴系处于理想状态。

2.1 主轴水轮机侧抬高的安装及调整方法

水导轴承体为筒式结构，支撑水导轴承体的扇形板预先加工出向上的偏心值，该偏心值就是水导轴承抬高值，利用轴承支撑板与扇形板之间微小变形以及扇形板与导流锥支撑板的变形，达到调整水导轴承随主轴偏转同心。

(1)在上游侧管型座安装发电机轴承支架，根据轴系计算中导轴承下沉值(0.29mm)，调整轴承支架中心应高于管型座上游侧中心。

(2)导流锥和内配水环调整同心后，吊起组合体套装入主轴，与扇形板连接。

(3)通过内配水环调整支撑工具，调整内配水环上游侧法兰内圆至主轴距离左右相等，偏差不大于0.10mm，铅垂下方距离大于上方2e(e 是扇形板偏心值，e=0.515)。

(4)利用起吊工具吊起主轴、轴承、导流锥及内配水环组合体吊入管型座，按机组中心调整合格。根据扇形板偏心值e 和轴承支架抬高值，计算主轴水平度或法兰面垂直度。尺寸计算

理论水平度(垂直度)=(0.515 mm-0.29mm)/4.690m=0.05mm/m(水导轴承侧高);

(5)根据已测量的管型座上游侧法兰面垂直方向倾斜数据，进行调整修正主轴轴线水平度或主轴法兰面的垂直度，调整主轴的水平度或主轴法兰面的垂直度应符合最终计算值。管型座上游法兰倾斜数据如图3 所示。

主轴最终调整水平度(垂直度)=0.05mm/m+(-1.20mm/7.400m)=-0.11mm/m(发导轴承侧高)

图3 管型座上游侧法兰倾斜度

(6)转轮和转子与主轴组合后，调整转轮室与转轮间隙符合设计要求，必要时须在扇形板与导流锥支撑面间加垫片调整。

(7)定子组装、调整:定子是通过工艺偏心和倾斜加工机座内圆及大齿压板，铁心随之倾斜叠装，适应由于转子挠度引起的轴线偏转和偏移，见图4，调整定子与转子之间气隙均匀在±8%设计值的范围内。

图4 定子机座倾斜

2.2 主轴水轮机和发电机侧均抬高的安装及调整方法

水导轴承结构采用球面自调节，轴承随着主轴上挠曲偏转与主轴良好接触。

(1)在上游侧管型座安装发电机轴承支架，根据轴系计算中导轴承下沉值(0.29mm)，调整轴承支架中心应高于管型座上游侧中心。

(2)调整导水机构中导流锥与内配水环调整同心，导水机构组合体整体翻转吊装就位，调整内配水环X-X 线高于管型座X-X 线一个抬高值(1mm)，调整内配水环Y-Y 线对正管型座Y-Y 线。

(3)主轴组合体通过管型座上游侧插入管型座并安装就位，用经纬仪在H1 和H2 两点测量主轴的高度;调整主轴高度使H2 的高度等于H1 的高度;调整轴承支架下的斜块和千斤顶，顶起轴承支架，理论上使H2 的高度高于H1 在设计抬高值和误差范围(H2 比H1 抬高3.0±0.20，)。

(4)根据测量管型座上游侧法兰铅垂方向的倾斜值，进行主轴水平度调整修正见图5(数据为假定值)，确定最终实际调整值。主轴抬高值和水平度计算值如表1 所示。

图5 管型座上游侧法兰倾斜

表1 主轴抬高值和水平度计算列表

(5)水平中心调整:在间隔180°水平两个点处用千分尺测量主轴和导流锥法兰之间的距离C1，偏差不超过0.10 mm(主轴中心偏差在0.05mm之内)。在间隔180°水平两个点处用千分尺测量轴承支架和管型座之间的距离C2，偏差不超过0.10mm(中心偏差在0.05mm之内)。

(6)主轴中心调整后，将楔块焊接到轴承支座上固定。

(7)转轮和转子与主轴组装后，用千分尺在间隔90°的四个点处测量镜板和轴承支架的距离G。

(8)调整主轴水平或调整轴承支架衬垫厚度，使距离G 符合设计平行度要求，(0.10mm)，调整推力螺栓使正、反推力瓦与镜板间隙符合要求。

(9)定子机座按设计进行了下游端面倾斜加工，法兰孔进行了偏心布置加工，见图6，调整定子与转子之间气隙均匀在±8%设计值的范围内。

(10)转轮室组装后，按设计间隙值进行安装调整。

图6 定子下游侧端面倾斜加工

3 机组盘车

通过盘车检查机组轴系，检查转轮叶片与转轮室的间隙符合设计要求，否则需调整转轮室圆度或位置;同时，检查定子与转子的空气间隙，各个位置空气间隙满足设计要求，否则调整定子圆度。

操作油管属于轴系的一部分，盘车检查操作油管摆度符合要求。盘车方式是在操作油管上等分8 点逆时针标记，通过高压油顶起主轴，顺时针盘车检查记录各点位置时的操作油管摆度，外操作油管摆度一般不大于0.10 mm，内操作油管和中操作油管摆度不大于设计要求或安装技术规范要求，否则需处理操作油管连接法兰或法兰加垫。操作油管盘车过程中，同时检查集电环的摆度，需满足标准要求。

4 主轴调整与导轴承间隙关系

灯泡贯流式机组轴系是卧轴结构，无论是在安装调整过程，还是在机组运行中，轴承承担着转动部分的重量;在机组安装阶段和运行期间停机时，主轴与导轴承之间在下方无间隙，在机组运行运行时，主轴与导轴承之间在下方仅存在油膜厚度;导轴承与主轴的设计有一定的总间隙(0.60 ～0.75mm)，这样，主轴的中心与导轴承及导轴承的固定部件中心始终存在导轴承1/2 总间隙的偏心差值，主轴中心与导轴承中心偏差。而机组中心是由轴系中心最终确定，轴系位置关系到转轮与转轮室的间隙以及转子与定子的间隙，导轴承以及固定导轴承的固定部件的中心不是机组真正中心，如轴承支架、导流锥或内配水环的中心，所以，在轴系计算中应包括导轴承1/2 总间隙差值，安装导轴承固定部件时相应调整导轴承1/2 总间隙差值。主轴与导轴承中心偏差见图7。

图7 主轴中心与导轴承中心偏差

5 结语

本文论述的灯泡贯流式发电机组轴系是目前较为常见的结构，但也存在着其它结构的轴系，但轴系安装调整过程大同小异，充分理解机组结构，通过计算精确调整，确保机组轴系达到最优状态，使机组安全稳定运行。

［1］ GB 8564—2003 水轮发电机组安装技术规范.

［2］ DL/T 5038—2012 灯泡贯流式水轮发电机安装工艺规程.

［3］ 白延年.水轮发电机设计与计算.北京:机械工业出版社，1982.

［4］ 水轮发电机安装.北京:中国电力出版社，2013.

［5］ 任艳燕，李志和.灯泡贯流式水轮发电机组轴系振动及静扰度计算分析.大电机技术，2003(3):17-20.

［6］ 韩俊杰.水轮发电机直流泄漏超标分析.防爆电机，2014.1.