卡鲁玛水电站弹性盘车工艺浅析

张红军,刘 涛

(中国水利水电第八工程局有限公司,湖南 长沙 410004)

1 引言

乌干达卡鲁玛水电站安装有6台100 MW水轮发电机组，额定水头60 m，额定转速142.86 r/min，水轮机为混流式结构，水轮发电机为半伞式结构。

转轮与水轮机轴通过销钉螺栓联接、止口定位，摩擦剂传递力矩；水轮机轴与发电机轴通过销钉螺栓联接、止口定位；发电机轴与转子采用销套定位、螺栓联接；推力头与转子采用螺栓联接、销钉定位，其中转子上的销孔直径比连接销钉直径大1 mm，推力头水平方向可平移量为0.5 mm；上端轴与转子采用螺栓联接、止口定位。水轮机轴长3475 mm，发电机轴长3940 mm，转动部分重约438 t。推导混合轴承布置在下机架上，其中弹性油箱布置在下机架基础环上，弹性油箱支撑推力瓦，推力瓦直接与推力头配合。弹性油箱为液压无支柱结构，厂内组装且试验合格后整体发货，现场不可拆卸[1]。

2 盘车

2.1 盘车方式

弹性盘车的特点是机组轴线处于强迫垂直状态，而刚性盘车机组轴线则处于自由状态。卡鲁玛水电站水轮发电机为阿尔斯通设计制造，其弹性油箱利用液压连通原理使各推力瓦垂直度、水平度保持在标准范围内，从而减小机组振动、摆度，保证机组安全正常运行[2]。弹性油箱内部结构决定了机组盘车时只能进行弹性盘车。弹性油箱承受着轴向推力负荷，推力瓦由弹性油箱支承，弹性油箱对整个机组转动部件起自平衡调整作用，其调整能力在一定范围内随受力不均匀的增大而增大。弹性油箱对镜板与轴线间不垂直及沿半径方向轴向力起自平衡作用[3]。

本工程弹性油箱为液压无支柱结构，采用抱4块下导瓦和4块水导瓦的方式来检查上导处摆度，采用抱4块下导瓦和4块上导瓦的方式来检查水导处摆度。盘车前，不安装集电环，在上端轴上安装厂家提供的盘车工装，采用机械盘车方式进行盘车。推导混合轴承结构如图1所示。

图1 推导混合轴承结构

2.2 盘车工艺

(1)用2个5 t葫芦和钢丝绳一端与盘车工具相连，一端与发电机层的预埋板相连[4]。葫芦作为盘车时的启动动力源，转动部分开始转动后，用人力推动盘车工具进行盘车。盘车工具安装如图2所示。

图2 盘车工具安装示意

(2)盘车前，将水导轴承、下导轴承、上导轴承的轴颈处、推力头及镜板圆周面清扫干净，检查无高点，转动部件与固定部件间隙处应无杂物。

(3)分别在上导轴承、下导轴承、发电机组下法兰、水轮机轴上法兰、水导轴承5个测量断面，以+Y方向为1#点，俯视顺时针均匀标出8个测点，要求上下方位一致，并在各测量断面的+Y、+X架设一块百分表。

(4)盘车前利用制动顶起系统顶起转子约10 mm，把干净的经过过滤的猪油或牛油涂抹在推力头与推力瓦之间，然后缓慢落下转子。

(5)利用深度卡尺检查转子下法兰与推力头上法兰的同心度，粗调对称方向偏差控制在0.20 mm以内，否则，则松开转子与推力头的连接螺栓，然后将顶起转子，架设百分表用下导瓦对推力头进行调整。

(6)推力头与转子下法兰同心度粗调合格后，在正式盘车前，先空转一周，再开始测量各部位摆度。

(7)对称抱紧4块上导瓦和4块下导瓦，调整导瓦与轴颈间隙为0.02 mm至0.05 mm，并在轴颈上涂抹干净的透平油。

(8)检查水导摆度，当水导摆度超出标准要求时，优先考虑平移推力头的方式来调整水导摆度，其次考虑在设计允许范围内调整转子与发电机轴的螺栓拉伸量来调整水导摆度。

(9)对称抱紧4块水导瓦和4块下导瓦，调整导瓦与轴颈间隙为0.02 mm至0.05 mm，并在轴颈上涂抹干净的透平油。

(10)检查上导摆度，当上导摆度超出标准要求时，优先考虑平移上端轴和在设计允许范围内调整转子与上端轴的螺栓拉伸量来调整上导摆度，再考虑修磨转子上法兰止口并再次平移上端轴或在上端轴与转子上法兰间加垫的方式来调整上导摆度。

(11)盘车过程，检查推力头镜面的轴向跳动，需符合标准要求。

3 摆度过大原因分析

水轮发电机组摆度产生的原因主要有以下3种。

(1)三部导轴承位置的旋转中心不重合，导致水导轴承和上导轴承处产生摆度。这类摆度最为常见且调整起来较为快捷。

(2)转动部分轴线与镜面不垂直，导致整个转动部分倾斜，从而在水导轴承和上导轴承处产生摆度[5]。这类摆度出现次数不多，需在下机架预装和弹性油箱、推力瓦、推力头安装阶段控制好推力头的最终水平，盘车阶段若出现此类问题，则需在推力轴承上选择一个部位进行加垫处理。

(3)轴线本身存在弯曲，导致机组轴线产生摆度。此类问题出现的概率较小，属于制造问题。

4 机组轴线调整

根据卡鲁玛水电站的实际情况，在盘车过程检查各部位摆度后，优先考虑平移法(1)来调整水导轴承和上导轴承处的摆度。

(1)因为转子与推力头的连接销钉直径比转子上的销孔直径小1 mm，即推力头在径向方向有0.5 mm的可调量。故在检查调整水导轴承的摆度时，根据摆度方向平移推力头，使推力头的旋转中心和水导轴承测量端面的旋转中心尽量重合，以此来调整控制水导轴承摆度。

(2)由于上端轴与转子的连接定位是通过销钉螺栓来实现的，故实际上上端轴的可平移量并不多。但在实际盘车过程中，上导轴承的摆度情况较好，就算超标也不多。故在盘车过程发现上导轴承摆度有轻微超标时，在安装完成所有的销钉螺栓后，优先尝试平移上端轴和调整连接螺栓拉伸量的方法来调整上导轴承摆度。对于现场钻铰上端轴定位销钉的机组来说，平移上端轴来调整上导轴承摆度则更加合适[6]。

5 盘车结果

卡鲁玛水电站经过上述方案调整机组轴线后，盘车测量数据如表1～4所示。

表1 盘车记录

表2 全摆度

表3 净全摆度

表4 相对摆度

从表1～4可以看出，水导和上导的绝对摆度、相对摆度均满足国家标准要求。

6 结语

本文以卡鲁玛水电站为例，介绍了弹性盘车的工艺，分析了机组摆度产生的原因，也探讨了通过平移法来调整上导轴承与水导轴承摆度的方法，可为今后同类型机组的安装提供借鉴。