老挝南湃水电站事故转子现场检测及分析

王志强

（北方国际合作股份有限公司，北京100040）

1 概述

1.1 转子概述

南湃水电站SF43-10/3900型发电机转子由重庆水轮机厂有限责任公司制造，主轴为20 SiMn合金钢锻制而成，滑转子与主轴整锻为一体。上导轴承轴颈、下导轴承轴颈（滑转子）及水轮机导轴承轴颈系以精配螺栓孔及止口为基准进行加工，可将三档轴颈的不同轴度控制在极小范围内，为机组稳定运行及安装时找正中心创造了有利条件。

2号发电机转子主轴和磁轭装配整体运输至现场时，因道路湿滑且碎石较多，运输车辆发生侧滑造成货物坠落，转子重量66 t，车身高度将近1.3 m，可能对转子造成一定损伤，需对转子的损伤情况进行检测，判断转子损伤程度，是否需要返厂处理，或现场能处理的情况下后期的处理方案。

1.2 成立转子检测专项小组

根据转子检测需要，为了快速、准确的检测出转子大轴损伤情况，判断现场是否具备处理条件，是否需要返厂处理，特成立转子检测专项小组。

1.3 主要技术参数

转子最大外形尺寸：2180 mm；

转子主轴长度：6375 mm；

转子重量：66 t；

顶部测点到下导测点的距离L1：4195 mm；

下导测点到法兰测点的距离L2：1310 mm；

镜板直径D：1350 mm；

绝缘垫到下导轴承监测点距离L3：3740 mm；

绝缘垫到转子法兰监测点距离L4：5220 mm。

2 转子初步检测

转子初步检测的方法就是把转子在安装间竖立，调整好垂直度，在大轴顶端6个方向挂6根垂直方向的钢琴线，分别测试上、中、下3个部位，6个方向的垂直度，以此来判断转子大轴的弯曲程度，下面介绍具体的方法。

2.1 检查前准备

（1）熟悉厂家图纸及有关技术要求。

（2）将转子法兰面清洗干净。

（3）根据转子重量及长度选取转子立轴钢丝绳。转子重量为66 t，选用32 mm的钢丝绳8股起吊（考虑6倍安全系数），根据转子大轴长度，现场制作起吊钢丝绳。

（4）专用工器具准备。清洗转子起吊专用工具，测量工具、木方等工器具的准备。

（5）计算转子中心体底部到地面高度，用DN200的无缝钢管和20 mm钢板制作转子调水平支墩。

2.2 外观检查

观察本体各部位外观有无机械损伤，转子大轴及中心体有无明显的变形、碰撞痕迹、有无锈蚀情况，焊缝有无裂纹、清点联接螺栓是否齐全，用木榔头、扳手检查螺栓紧固是否良好、磁轭拉进螺杆有无断裂情况，并做好记录。

2.3 转子立轴

用准备好的钢丝绳配合转子起吊工具，按厂家起吊示意图，缓慢将转子吊为垂直状态，将转子法兰垫好木方，摆放好转子调平支墩及楔子板，慢慢降落转子至木方上，当桥机重量显示仪剩余20 t重量停止降落，用3个32 t螺旋千斤顶进行水平初调，同时敲击转子调平支墩上的楔子板。

2.4 转子轴线测量

（1）精调大轴水平。用32 t螺旋千斤顶、楔子板配合框式水平仪调整大轴水平至0.02 mm/m。

（2）在大轴顶部安装转子吊钢琴线支架，用内径千分尺配合耳机的方法测量上导轴承、下导轴承、法兰的轴线度和磁轭圆度（见图1）。在转子大轴顶部均分6个等分点，在6个等分点上安装测量用挂钢琴线支架，然后在6个支架上挂钢琴线及重锤，用内径千分尺配合耳机的方法测量每个测点上的上导轴承、下导轴承、法兰的轴线度并做好记录（见表 1）。

图1

表 1 单位：mm

（3）根据表1数据分析转子受损程度，判断现场是否具备处理条件，决定是否需要返厂处理。

数据分析：由表1数据可知，在测点2与测点5对称方位大轴自身存在倾斜，如图1标识可算出大轴轴线是否弯曲：

以下导轴承测点为基准折算法兰位置倾斜值

因此，测点1与测点4方向法兰位置倾斜值计算为：

法兰测点实测为18.07 mm，两者相比较测点1与测点4方向存在折线0.12 mm，大轴轴线偏向于4点方向，同理计算：

法兰测点实测为17.80 mm，两者相比较测点2与测点5方向无折线，同理计算：

法兰测点实测为18.9 mm，两者相比较测点3与测点6方向偏差为0.06，基本无折线。

3 转子初步检测结论

转子本体各部位：外观局部有轻微碰撞痕迹，局部有轻微凹陷、变形情况；转子大轴及中心体无明显的变形、碰撞痕迹、无锈蚀情况；焊缝无裂纹、联接螺栓齐全且紧固良好。从外观上判断受损轻微，现场具备处理条件。

从测量的数据看，大轴可能存在一定弯曲，但在现场可处理的控制范围内，因主轴轴线规范要求精度高（0.02 mm/m），初步检测工具简陋，测量误差大，只能初步判断大轴受损程度轻微，在现场具备处理条件，不需返厂处理。

为保证转子正式安装工作的顺利开展，需进一步精确的测量大轴弯曲的具体程度，以便最终确定事故转子处理方案，结合现场条件，特采用“简化盘车”的方式进行下一步的精确测量。

4 转子大轴轴线精确检测

所谓“简化盘车”，就是发电机固定部件全部预装完成，转子不挂磁极，保持现有状态，吊入基坑，套入推力头，通过盘车，检查转子上、中、下几个部位的同轴度，以此来确定事故转子大轴弯曲的具体程度，再拆卸推力头，把转子调出基坑，进行轴线弯曲处理和磁极的挂装。

4.1 轴线检测前具备的条件（前期需完成工序）

下盖板预装完成；

下机架预装完成；

定子预装完成；

转子保持现状吊入机坑；

上机架预装完成；

推力轴承安装完成；

制动器管路安装完成。

4.2 轴线检测

（1）上导瓦全部装入。利用抱瓦专用工具，抱瓦间隙0.03～0.05 mm。抱瓦时，应在转子磁轭上部、转子磁轭下部、下导、法兰X、Y轴线架表监视，保证转动部分无移位。

（2）利用高压油泵顶起转子涂抹机油精、落下转子，回复风闸。

（3）各测量部位人员就位，在转子磁轭上部、磁轭下部、主轴法兰、下导+X、+Y方向各装1只百分表，法兰轴向装2块百分表。盘车过程中，各部分操作均按现场指挥人员命令执行，包括：顶转子，落转子，盘车装置起、停，盘车走点，读数记数等。

（4）再次检查各部分间隙，保证转动部分基本位于机组中心上，保证各个间隙处无异物，无卡阻。

（5）投入盘车装置，顺时针空转1～2圈，检查各部分无异常，包括各转动部分与固定部分间隙处，上导顶瓦螺栓。

（6）读数

1）各测量部位百分表对零，注意小针读数。

2）依次顺时针按8点盘车。

3）转动至点位时，退出盘车装置，保证转动部分无外力作用。

4）各个测量部位读数、记数，注意百分表小针读数。

5）重复以上过程，连续盘车两圈。

（7）数据汇总，综合分析轴线检测数据及轴线情况。现场根据实际施工进度在完成定子、上下机架、制动系统、推力轴承以及上导轴承的安装后，对转子中心体进行盘车，各轴颈处摆度监测原始数据记录见表2。

4.3 转子轴线数据分析

（1）数据初步分析：从轴线检测数据中分析转子轴线在测点2、3～6、7测点方向存在倾斜或者折线（方向为由测点3往测点7方向的倾斜或者折线）。

（2）由表 2中数据可知，在测点 2、3～ 测点 6、7对称方位大轴自身存在倾斜或者折线，根据各测点的测量数据计算出绝缘垫需要的刮削量。分别以下导轴承测点和法兰测点为基准，折算出各摆度点相对应绝缘垫的刮削量进行对比，见表3。

表 3 单位：0.01 mm

本次盘车分析：通过下导轴承测点和法兰测点为基准折算绝缘垫刮削量基本一致，本次测量大轴存在倾斜，可能存在轻微折线，为了便于分析大轴弯曲状况，消除转子整体倾斜误差，根据表3计算的数据刮削绝缘垫后，再次按照轴线检测步骤进行轴线检测并记录（数据见表4）。

本次轴线检测数据分析：转子轴线在测点2、3～6、7测点方向存在轻微的倾斜或者折线（方向为由测点6、7往测点2、3方向的倾斜或者折线），可在后期的安装过程中通过研刮绝缘垫调整。

5 结论

老挝南湃水电站因车辆侧翻的事故转子，在现场的各种测量方法及数据分析中得出以下结论：

表 4 单位：0.01 mm

（1）本体各部位外观局部有轻微碰撞痕迹，局部有轻微凹陷、变形情况；转子大轴及中心体无明显的变形、碰撞痕迹、无锈蚀情况；焊缝无裂纹、联接螺栓齐全且紧固良好。从外观上判断受损轻微，可在现场后期安装时通过磨、挫、焊接等方式处理，不需返厂处理。

（2）从测量的数据看，大轴存在轻微的弯曲，可在后期安装时通过刮削绝缘垫的方式进行处理来达到规范要求，不影响后期安装和使用，无需返厂处理。

本台机组于2017年5月投产，至今已运行3个多月，机组振动、摆度正常，运行良好，证明了现场检测转子是否存在损伤的方法是可行的。

本文介绍了现场检测转子是否存在损伤的一些措施方法、过程分析，判断是否需要返厂处理，保证了南湃电站施工现场的工期进度，降低了返厂检测的各种费用，对电站投产发电产生了直接的经济效益，在其他水电站同类型事件中具有参考价值。