CCS水电站主轴密封及导轴承安装

周玉龙

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装分公司，云南昆明650041）

CCS水电站主轴密封及导轴承安装

周玉龙

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装分公司，云南昆明650041）

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站（简称CCS水电站）安装8台套单机容量为205 MVA的立轴水斗式水轮发电机组，依据设计要求主轴密封装置在水轮机压气工况下运行时主轴密封才投入，防止压缩空气从主轴密封溢出；在正常运行（无压运行）时主轴密封切除。该电站水轮机主轴密封结构特点与其他机组结构形式不同，本文针对该电站主轴密封的结构特点和安装施工工艺进行详细阐述，供其他同类电站借鉴。

水电站；水斗式水轮机；主轴密封；导轴承；安装

1　概述

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站安装了8台套单机容量为205 MVA的立轴水斗式水轮发电机组，机组将在“无压状态”和“有压状态”两种状态下运行，即：当下游河道流量超过一定流量时尾水洞将变成有压洞，水轮机按有压运行方式运行，水轮机转轮室内将采用强迫补气压水措施，把尾水压到转轮可以正常运行的水位，满足水轮机最小排出高度的要求，此时需要将主轴密封投入运行防止压缩空气从主轴密封处溢出；当下游河道流量较小尾水洞为无压洞时，水轮机按无压运行方式运行，此时需要将主轴密封切除。主轴密封的投入与切除通过油压接力器进行控制，沿圆周方向均匀布置4个液压顶起装置及2个锁定装置，通过电磁阀进行控制。当在有压状态下运行时主轴密封接力器锁锭退出，主轴密封千斤顶落下主轴密封投入，并自动投入润滑水；当无压状态下运行时主轴密封千斤顶顶起，主轴密封接力器锁锭投入主轴密封退出。

主轴密封主要由抗磨板、密封环、浮动环、盖板、弹簧、千斤顶、锁锭装置、支撑块、形程开关、电磁阀、操作油管、润滑水管等组成；水导轴承采用稀油润滑的巴氏合金瓦衬的自润滑轴承，采用楔形调整块的分块瓦和可拆卸的轴承体组成。具体结构如图1所示：

图1　主轴密封及水导轴承总装配图

2　主轴密封安装

水轮机主轴轴线及中心等调整完成，并符合相关要求后进行主轴密封和导轴承的安装。根据冲击式机组自身的结构特点，主轴密封的安装对导轴承的安装是制约的，必须等到主轴密封的安装工作全部结束后才能进行导轴承的安装。主轴密封安装前根据厂家设计图纸在下风罩横梁上焊接4个吊耳，并悬挂4个5 t手拉葫芦将水导轴承及下油箱整体吊起，再用4个自制刚支墩将轴承体及下油箱固定牢靠。

2.1抗磨环安装

将分瓣到货的抗磨板表面清扫干净，用细砂纸或油石去除高点及毛刺，然后用刀尺检查法兰面的平整度。

按照出厂装配编号和设计图纸的装配半径尺寸将抗磨环装配在水轮机轴上。在调整时一定要保证抗磨环的外侧与主轴支撑止口外侧边缘紧贴，把紧螺栓到设计力矩，用0.02 mm的塞尺检查不能通过；用框式水平仪检查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺检查抗磨环分瓣接头位置无错台。

抗磨环的固定螺栓应凹进摩擦面2 mm以上。

抗磨板安装完成后，进行抗磨板波浪度的盘车检查，沿圆周方向布置4块百分表，盘车检查抗磨板内、外环工作面的波浪度≤0.02 mm。

2.2浮动环安装

将分瓣到货的密封环和浮动环表面清扫干净，用细砂纸或油石去除高点及毛刺，然后用刀尺检查组合面的平整度。在机坑外按照6个润滑水孔的位置进行预配并在浮动环上做好标记。

利用手拉葫芦将分瓣浮动环吊入机坑安装位置，按照图纸方位进行组装，组装时注意组合面按照图纸要求涂抹L515平面密封胶，组装完成后用0.02mm塞尺检查不能通过，并在浮动环侧面安装封堵螺塞。

浮动环组装完成后用手拉葫芦吊起一定的高度，按照预装时标记进行密封环与浮动环的组装，考虑到密封环的特殊材质，在组合螺栓拧紧过程中必须采用力矩扳手均匀打紧即可，防止过度用力将密封环损坏，检查密封环的固定螺栓应凹进摩擦面2 mm以上，组装完成后按照图纸方位将密封环缓慢落在抗磨板上。

2.3盖板安装

在水轮机主轴轴线及中心调整、固定完成后先进行盖板的预装工作。将分瓣盖板吊入机坑，根据设计图纸半径控制尺寸调整盖板与主轴的同心度，测量盖板与主轴的同心度偏差≤0.5 mm。当盖板调整完成后按照图纸要求配钻定位销钉孔。

2.4弹簧的安装

检查浮动环与盖板的相对方位，将弹簧安装孔清扫干净，试装弹簧，保证弹簧的压缩均匀、顺畅，不允许有发卡现象，然后回装弹簧旋入丝堵压紧。

2.5支撑块、千斤顶、锁定装置的安装

盖板与浮动环的密封间隙沿主轴采用白布进行封堵防护。按照图纸对称安装浮动环定位调整板，用塞尺检查定位板与盖板定位销之间的间隙（0.05～0.10 mm），然后配钻定位板定位销，保证浮动环上、下活动时的径向偏移。

按照浮动环与盖板上的编号，将支撑块、千斤顶、锁定装置对号入座，装入厂内预配销钉，把紧螺栓。微量的调整支撑块的方位，确保支撑块上的顶起螺杆与千斤顶的活塞杆垂直，然后用力矩扳手拧紧支撑块的压紧螺栓，按照图纸要求调整4个顶起装置支撑块调节螺杆与千斤顶活塞杆之间的距离（12 mm），然后涂抹螺纹锁固胶将螺杆用螺母锁固。主轴密封千斤顶及锁锭装置如图2所示：

图2　主轴密封千斤顶装配图

在盖板上按照编号安装锁定装置垫板、锁定装置、支撑块，检查锁定装置与垫板的间隙是否满足图纸要求（0.4～0.8 mm），保证锁定装置的顺畅投退。见图3主轴密封锁定装置装配。

图3　主轴密封锁锭装置装配图

2.6附件的安装

按照图纸要求进行润滑水管、潜水泵、潜水泵管路、顶起装置及锁锭装置油管路安装。所以管路焊缝必须进行PT检查，润滑水管路按照图纸要求整体进行0.6MPa水压试验，潜水泵排水总管进行0.3MPa水压试验，顶起装置及锁锭装置油管路进行酸洗及1.5倍的工作压力试验，保压30 min不得有渗漏。

2.7顶起装置及锁定装置联动试验

管路安装完成后，利用油压泵通过操作电磁阀对千斤顶及锁定装置动作试验，检查实际工况时的联动性。即：4个千斤顶是否同步顶起浮动环，顶起过程中浮动环是否动作顺畅，锁定装置是否能投退自如，千斤顶及锁定装置缸体是否有漏油现象。

2.8浮动环顶起试验

在主轴密封盖板上对称布置4块百分表，向主轴密封供0.4 MPa的润滑水，检查浮动环的顶起是否水平及顶起量为0.10～0.15 mm。若浮动环顶起水平偏差较大需要分析原因进行处理调整。

3　水导轴承安装

水导轴承主要包括：下油箱、轴承体、内挡油圈、油盆底、冷却器、瓦座、水导瓦、调整斜楔、内油箱、密封板、外油箱、冷却器进出水管、油盆盖、接触式油挡、瓦温电阻、油温电阻、油位计、油混水位计等。

3.1下油箱及油盆底安装

主轴密封安装工作全部结束后，将水导轴承及下油箱整体用4个5 t葫芦吊起取出4个钢支墩，将上部机壳上精加工面清扫干净，用细砂纸或油石去除高点及毛刺。按照预装的方位缓慢同步降落4个5 t手拉葫芦将下油箱落至安装位置，并装入定位销钉。

按照图纸方位将清扫干净的下油箱油盆底组合后与下油箱进行组合，在组合缝涂抹L515平面密封胶，组合完成待密封胶凝固后用0.02 mm塞尺检查组合缝间隙不能通过，然后用手拉葫芦将内挡油圈与油盆底位置找正，放入密封条，穿入螺栓拧紧。

3.2水导冷却器水压试验

水导冷却器为扇形散热片结构，在安装前进行水压试验，试验压力为1.0 MPa，保压30 min不得有渗漏，若有渗漏必须进行检查处理。水压试验完成后，泄压安装挡油板。

3.3水导瓦安装

分瓣瓦座清洗干净后在机坑内组装完成，将瓦座与轴承体按照图纸方位进行组合，然后利用外径千分尺测量瓦座、轴承体与主轴轴领对称4点距离，检查瓦座与轴承体的同心度，按照图纸要求确保瓦座与主轴轴领的间隙控制在0.6～0.8 mm。

用导向螺杆配合4个手拉葫芦缓慢降落瓦座与轴承体，在降落过程中确保瓦座与轴承体的水平度，防止与主轴刮碰。轴承体降落就位后按照预装时的标记安装定位销及组合螺栓，组合螺栓的力矩为1291 N·m。最后再次检查瓦座与主轴轴领的间隙控制在0.6～0.8 mm。

采用酒精、清洁泥等相关材料将水导瓦、轴承体内部、轴领清洗干净，按照图纸和出厂时的预配编号将水导瓦吊装就位。

在轴承体上沿圆周方向对称架设4块百分表监测调瓦过程中主轴中心的位移。根据水导瓦的数量按照水导瓦的方位布置10块百分表，监测水导瓦调整与主轴接触情况，水导瓦调整时采用对称两块瓦为一组同时对称调整方式进行，通过压板、调整螺杆和斜楔调整水导瓦与主轴的接触情况，对称紧固调整螺杆上的调整螺母，当发现彼此对方百分表指针有轻微变动时表明此两块瓦抱紧，再转入下一组，直到全部全部调整完成，最后用0.02 mm塞尺检查水导瓦与主轴轴领是否完全接触点。

用内径千分尺测量10块压板的厚度，再用深度尺测量斜楔顶部与压板顶部的距离，根据斜楔的比例1：50及水导瓦需调整的间隙0.24 mm，计算需加工套管的长度值。计算公式为：斜楔顶部与压板顶部的距离-压板的厚度-需调整瓦间隙（0.24 mm）换算的长度（套管总长为12 mm）=套管加工后的长度。

套管加工后用游标卡尺进行复测，若有少量偏差进行修磨处理。将套管清扫干净，拆除之前调整时安装的压板，将套管套入调整螺杆，再回装压板，然后通过旋紧调节螺杆上的螺帽将斜楔提起，直到套管在斜楔与压板之间压紧为止，最后锁紧定位螺帽。

水导瓦调整完成后，按照图纸和水导瓦编号安装测温电阻并做好标记，然后检查电阻的绝缘值应满足要求。

3.4附件安装

将之前预存在机坑内的外油箱用手拉葫芦倒至轴承体上，对组合面用砂纸、锉刀、刀尺检查处理干净，组合面涂抹L515平面密封胶进行组圆，然后用环形吊车葫芦将外油箱整体提起，清扫外油箱下法兰面及轴承体把合面，安装密封条，再将外油箱落下穿入螺栓按力矩要求打紧。

将水导瓦、瓦座、轴领检查清理干净，按照方位安装内油箱盖板，内油箱盖板安装完成后安装密封板，密封板与主轴的间隙控制在0.5～0.7 mm，用塞尺检查整圈间隙应均匀。

油盆内彻底清扫干净，用刀口尺、锉刀检查外油箱及油盆盖组合面无高点、毛刺，用手拉葫芦将油盆盖吊装就位，调整油盆盖的方位及油盆盖与主轴同心度满足要求拧紧组合螺栓，配钻定位销钉孔。

按照图纸要求安装油位计、油温计、油混水位计、空气滤清器、观察窗等相关附件，并满足要求。

4　小结

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站安装8台套单机容量为205 MVA的立轴水斗式水轮发电机组，该机组主轴密封设计结构与国内同类型机组及其他类型的机组结构形式不同，并且运行工况特殊。因此，主轴密封及水导轴承的安装质量控制非常严格，按照此施工工艺完全保证了安装质量要求。目前厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站前4台机组已经进入调试运行阶段，并且运行稳定、可靠。通过本文对主轴密封和水导轴承施工工艺的阐述，希望可以为其他类似电站提供参考。

TK730.3

B

1672-5387（2016）09-0022-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.008

2016-04-15

周玉龙（1980-），男，工程师，从事水电站机电设备安装及质量管理工作。