岩滩水电站扩建工程机组轴系安装调整

莫斌伟+李福兵+孙文

摘 要 岩滩水电站扩建工程机组轴线分多段、多法兰现场组装联接方式，本文结合岩滩水电站扩建工程6#机组轴系安装、轴线控制和调整工作，通过调试期的盘车数据、运行期的各部位摆度数据、各部轴承运行瓦温数据，反映施工期轴系安装、轴线控制和调整工作的可行性，以此为同类型机组轴线调整提供参考。

关键词 岩滩 轴系 摆度 同轴度

一、概述

岩滩水电站是一座以发电为主、兼有航运等综合利用效益的水电枢纽工程。在龙滩水电站建成后，水库总库容33.5亿m3，正常蓄水位223.0m时库容为26.0亿m3，调节库容4.25亿m3；水电站一期工程装机容量1210MW，扩建工程装机容量600MW，一期工程与扩建工程合计总装机容量1810MW。

岩滩水电站扩建工程水轮发电机组为立轴混流式机组。水轮发电机组轴系由水轮机转轮、水轮机主轴、发电机主轴、转子支架、上端轴、集电环等组成，轴系部分总长度为20545mm。其中转轮轴系部分高4230mm，水轮机主轴长度为4480mm，发电机主轴长度为6670mm，转子中心体轴系部分高2400mm，上端轴高2170mm，集电环高595mm。

水轮机转轮与水轮机主轴通过联轴螺栓把合，法兰面由厂家涂刷摩擦剂传递扭矩，由制造厂家在生产过程中通过内止口定位，保证联接的同轴度；水轮机主轴与发电机下端轴由哈尔滨电机厂和福伊特公司分别制造，由联轴销钉螺栓定位和传递扭矩，其联轴销钉孔通过镗模加工而成；发电机下端轴与转子中心体通过联轴销套定位和传递扭矩，该销套销钉孔通过镗模加工而成；转子中心体与上端轴通过偏心销套传递扭矩和定位，集电环与上端轴通过螺栓把合。在转子与推力头连接位置增加有卡环装配，用于调节转子部位的转动装配折线。

二、机组轴系安装调整程序

岩滩水电站扩建工程水轮发电机组轴系安装调整，包括所有转动部件的分段组装、调整，以及整体盘车检查，最终以机组运行期的各部位摆度数据、各部轴承运行瓦温数据来反馈。

轴系包括（自下而上）：转轮、水轮机主轴、发电机主轴、转子、发电机上端轴。安装调整顺序如下：

转轮吊装就位调整；

水轮机轴吊装与转轮联轴后轴线检查；

发电机主轴吊装；

转子吊装；

转子与发电机主轴联轴；

转子及与发电机轴联轴轴线检查调整；

发电机轴与水轮机主轴联轴及联轴轴线检查；

上端轴安装；

机组轴系盘车调整。

三、轴系安装过程控制

（一）水轮机轴和转轮联接

1.水轮机转轮安装

根据转轮下止漏环间隙制作楔子板，用于转轮就位时中心调整。

在基础环平面上摆放4组楔子板，楔子板高度约20mm，调整楔子板上平面水平度≤0.50mm。

转轮吊入机坑，在进入下止漏环时，用楔子板固定转轮就位中心在机组中心。

用塞尺检查转轮下止漏环间隙，中心偏差小于0.40mm；用合象水准仪检查转轮上法兰面水平度，水平度偏差小于0.02mm/m。

如果上述数据存在偏差，提起转轮，在基础环上的楔子板上增加铜垫进行水平度调整；在转轮下止漏环位置调整楔子高度，进行中心调整，直至上述数据合格。

2.水轮机主轴安装及同轴度检查、调整

水轮机主轴安装前再次检查转轮下止漏环间隙、转轮上法兰面水平度，数据符合要求。

厂家到现场进行组合缝面摩擦剂喷涂。

吊装主轴与转轮连接，通过联轴螺栓进行导向，通过法兰面止口进行联轴定位。

检查主轴与转轮联轴合缝法兰面间隙，组合缝应无间隙；检查止口间隙，圆周间隙应均匀；检查主轴上法兰面水平度，应与转轮上法兰面水平度一致。

如果上述数据存在偏差，提起主轴，检查联接法兰面及止口，再次调整联轴及中心，直至上述数据合格。

在水轮机主轴及转轮外侧分4个方位吊钢琴线，检查水导轴承轴颈（分上、下2个部位）、转轮上止漏环同轴度，以此检查水轮机主轴及转轮的同轴度、水轮机主轴的垂直度。

如果上述数据存在偏差，提起主轴，检查联接法兰面及止口，再次调整联轴及中心，直至上述数据合格。

按厂家要求进行联轴螺栓预紧，联轴螺栓预紧应对称、分二次进行预紧，并记录螺栓拉伸伸长值及压力值。

螺栓拉伸完成后，再次检查主轴与转轮联轴合缝法兰面间隙，组合缝应无间隙；检查止口间隙，圆周间隙应均匀，且与螺栓拉伸前一致；检查主轴上法兰面水平度，应与转轮上法兰面水平度一致，与螺栓拉伸前一致。

（二）发电机下端轴临时安装

在水轮机主轴上法兰面安装约30mm厚楔子板，楔子板水平度≤0.50mm。

临时吊装发电机下端轴，并安装4颗联轴螺栓临时固定。

用刀口尺检查水轮机主轴及发电机下端轴联轴法兰面同轴度，两法兰面应无错牙。

用合象水准仪检查发电机下端轴上法兰面水平度，水平度应小于0.02mm/m，且与水轮机主轴上法兰面水平度一致。

如果上述数据偏差，吊起发电机下端轴，在楔子板上加垫铜垫进行水平调整；检查定位销钉螺栓，调整同轴度，直至上述数据合格。

（三）推力頭及镜板安装

推力头及镜板在安装间把合成整体。

热套推力头至发电机下端轴上法兰面。

检查推力头与发电机下端轴上法兰面的平面度，合缝位置错牙，使其满足要求。

配钻定位销钉并固定。

（四）转子与发电机主轴联接

转子吊入机坑后，进行转子与发电机下端轴联接工作。

利用2个液压拉伸器将发电机下端轴提入转子中心体下止口。endprint

调整转子中心体与下端轴同心度不大于0.03mm，安装检查销套，并对定位销套孔进行同轴调整。

安装联轴销套及联轴螺栓，并按照设计要求进行联轴螺栓预紧。

安装转子与推力头把合螺栓，并按设计要求进行预紧。

（五）水轮机轴和发电机轴联轴后检查

转子与发电机下端轴联轴完成，转子落在推力轴承上。

安装联轴提升工具，用厂家提供的4套联轴提升工具提前水轮机主轴及转轮，将水轮机主轴提入发电机下端轴下止口内。

核对水轮机轴和发电机轴联接螺栓孔编号应一致。

检查联轴销钉孔错牙情况，法兰外侧环面错牙及合缝间隙情况。

安装联轴螺栓，并通过晃动联轴销钉螺栓检查销钉螺栓与销轴孔间隙情况。

对称预紧4颗联轴螺栓至50%拉伸值，用刀口尺检查法兰外侧环面错牙，法兰面外侧应无错牙；用塞尺检查组合缝间隙，组合缝应无间隙。

若上述数据不合格，松掉联轴螺栓，用提升工具将水轮机主轴及转轮降低，检查合缝法兰面情况及销轴孔情况，仔细清理检查，再次提升联轴，直至上述数据合格。

按厂家要求进行联轴螺栓预紧，联轴螺栓预紧应对称、分二次进行预紧，并记录螺栓拉伸伸长值及压力值。

联轴螺栓预紧完成后，再次用刀口尺检查法兰外侧环面错牙，法兰面外侧应无错牙；用塞尺检查组合缝间隙，组合缝应无间隙。

（六）上端轴与转子联接

吊装上端轴，移至转子中心体上方，缓慢下落，直至进入止口，应注意上端轴的方位。

利用螺旋千斤顶调整上端轴与转子中心体同心度不大于0.03mm，穿入偏心销套、联轴螺栓，并对称拉紧联轴螺栓。

按设计要求进行对称、分次拉伸，拉伸完毕后用0.02mm塞尺检查把合面不能通过，注意拉伸过程中注意监测其与转子同心度应不变。

（七）机组盘车及轴线调整

1.机组整体盘车前准备

以水轮机上、下止漏环为基准，应将转动部分的中心推到机组中心上。

转子顶起系统已形成，并调试完毕，满足盘车要求。

轴线盘车检查位置：上导、推力头、镜板、下导、发电机法兰、水轮机轴法兰、水导轴领、滑环。每个部位架设2块百分表，百分表表架和百分表等准备就绪。

在转动部件每个盘车测量部位按逆时针方向平均分成8等分，相应各测点上、下对应，每个断面8个测点。

下导轴承瓦表面已涂透平油，已按0.03mm间隙抱紧。

盘车数据测量表格已准备好，盘车人员已就位。

盘车辅助工具已准备完成。

2.机组盘车

检查机组固定部分和转动部分（除推力轴承和下导轴承瓦外）应无接触，满足盘车要求。

用盘车装置将转动部分启动，然后将转子旋转1圈后转至第1点，在转动过程中应注意检查转动部分和固定部分无摩擦等异常情况。

将X、Y方向的百分表对0，然后转至2#测点部位，记录各部位百分表读数。

继续依次转动转子到第3、4、5、6、7、8测点，在每个测点处记录所有百分表读数，然后转至第1测点重新将百分表对零。

重复上述步骤，再盘车一圈，记录各盘车部位百分表读数，若两圈盘车数据出入不大，则可以将盘车数据汇总在一起。

根据各部位盘车数据分析结果，判断盘车结果是否符合满足设计要求，决定是否进行调整和重新盘车。

若不满足要求，应根据盘车数据分析轴系折线、倾斜的方位，视数据的大小采取如下措施：第一，根据联轴螺栓预紧力的不同调整微量的轴系折线及倾斜。要注意预紧力不应超过设计值的±7%。第二，采用打磨推力头卡环，调整转动折线。第三，移上端轴来改善轴系上部折线。第四，轴系折线或盘车摆度远大于设计和国家标准时，若通过上述方式不能明显改善轴系折线，则可以采用下述措施：一是通过在推力头把合法兰面或水、发大轴把合法兰面位置先采用模拟加垫的方式，将轴系找正，盘车检查各部位摆度满足设计要求后，将联接螺栓松开，打磨加垫相反方位的法兰面，打磨数据为加垫数据，轴线处理完成后，重新检查盘车数据，但该种方式所需工期较长，打磨数据测量控制难度大，且很难保证打磨精度；二是若采取打磨法兰面的方式，则应做好测量数据的准备，尽量保证其接触面，而对于加垫来说，则应做好垫片的过度，保证垫片安全可靠。

轴线处理完成后，盘车检查各部位摆度应满足设计要求。

在盘车检查轴系摆度的同时，在每一点上应测量转子、定子圆度，以空气间隙测量的方式进行，并同时检查转轮上、下止漏环间隙。

四、实施效果

（一）过程控制效果

岩滩水电站扩建工程6#机组轴系设备安装，重点控制各转动部件安装的时的圆度、同轴度、联轴部位的平面度检查，以及定位、联轴销钉、螺栓安装及预紧施工。施工中，仔细检查各转动部件的外形尺寸，在轴系联轴时，以各止口、定位销钉进行同轴度定位，并对工作面进行轴线同轴度测量，确保联轴后的轴线同轴、同心。联轴螺栓预紧时，严格按照厂家工艺，分2～3次对称进行拉伸预紧，预紧力及螺栓伸长值严格按照厂家技术要求进行施工，确保了机组轴线施工的质量，同时也保证了机组轴系盘车一次性完成。

（二）机组运行效果

岩滩扩建工程6#机组试运行期间各部轴承轴瓦及油槽温度见表1所示：

岩滩扩建工程6#机组试运行期间主轴摆度与机架振动混频幅值如表2：

五、結语

岩滩水电站扩建工程水轮发电机组，主要以加工精度来保证轴线的结构，在安装过程中通过轴系各部位安装过程控制、各段轴线同轴度控制，机组轴线安装质量得到了保证。其他机组采用类似的结构，需要严格控制制造厂的加工精度，检查数据符合要求后到现场安装，在轴系每一步安装过程中，加强安装精度控制，分段调整控制，才可以确保整体轴系安装受控。

（作者单位为中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局）endprint