水轮发电机组轴线调整研究

邓德智 王龙

摘要：水力发电站的核心设备是水轮发电机组，科学、合理的安装可以使其运行更加稳定。水轮发电机组的轴线测量与调整是机组检修中一项很重要的工作，轴线调整质量的优劣，将会直接影响机组的安全经济稳定运行。以某水电厂立式机组轴线测量与调整为实例，介绍了机组轴线处理过程和调整工艺，阐述了机组轴线质量与振摆、瓦温的关系，有助于在今后的运行实践中遇到同类问题时能及时、准确的进行分析、判断和处理。

关键词：立式水轮发电机组;轴线检测;轴线调整;工艺

1案例概述

某水电厂电厂装机容量4×250MW，机组为混流式水轮发电机组，立轴半伞式结构，3个导轴承，轴系为多段轴，推力轴承为弹簧油箱支承。推力头、发电机轴上端法兰把合于转子中心体下圆盘上。

投运几年来，在同等工况下，3号机组下导轴瓦平均温度较其他机组高5℃左右，其中11号瓦最高温度达到62.1℃，接近瓦温设定的65℃报警值，给机组安全稳定运行带来一定隐患。經技术人员初步测量分析，机组旋转中心轴线倾斜是造成下导瓦受力过大、下导轴承瓦温整体偏高的主要原因。

针对此问题，技术人员通过盘车测量相关部位的摆度值和振动值，将所获得的数据进行整理和分析，以上端轴法兰加垫的方式，最终使机组的旋转中心线与机组固定部分的几何中心线基本平行或重合;然后重新分配瓦间隙，从而彻底解决了机组下导瓦温偏高的问题。

1.1机组盘车轴线检查

立式水轮发电机组主轴轴线、旋转中心线、机组固定部件中心线一致重合即常说的“三线合一”，是机组轴线调整理论上的理想状态，在理想状态下运行，机组摆度为零。但机组各连接部件由于制造加工精度、安装误差等原因，三者不可能完全重合，机组轴线存在着不同程度的倾斜或曲折。正是这种偏差，使机组在实际运行中产生摆度，对导轴承产生较大径向作用力，并导致导轴承瓦温升高。

（1）盘车的目的与原理

机组盘车是检验机组轴线是否合格的重要手段，其目的是检查机组全轴各段折弯程度和方向，以及轴线在空间的几何状态;确定旋转中心线，按旋转中心线和轴线的实际空间位置，调整轴线和各部导轴承间隙，保证各导轴承与旋转中心线同心，从而有良好、均匀的润滑，保证机组的长期安全稳定运行。

（2）机组盘车进行轴线测量的方法

在上导轴承处将轴领沿圆周均分8个点，操作盘车装置使盘车架转动2～3点，检查机组转动部分和静止部分有无异常情况;若有异常情况，则立即停止盘车进行检查处理。

继续操作盘车架转动，指挥人员熟悉停留的每一个测点所需要克服惯性的提前预量，根据判断及时喊停。盘车架转动1圈后，检查百分表长针是否归零;若不是零位，则将百分表归零。

以1号点作为起始点（固定部分+Y方向，上导10号瓦右侧边缘），正式盘车;每盘转一点，待转动部分完全停止后，通知各部位监视人员进行读数记录。完成8点读数记录后，检查百分表应基本回零，力求准确，不得反转。

盘车一次完毕后，将所有测量记录进行分析计算，并检查测量迷宫环间隙是否均匀，检查轴线偏移情况，然后进行第二次盘车;所得数据与第一次数据进行分析对比。

因该机组推力轴承为弹性油箱结构，盘车过程中，采取组合抱紧下导、水导瓦（各4块，±X、±Y方向）形式进行。盘车应至少进行3次，以第二次或第三次的数据进行分析检查机组轴线。

2机组轴线调整

2.1盘车数据分析

3号机组在轴线调整前对称抱紧4块下导、水导瓦后组合盘车，记录数据。经分析，上导处净全摆度偏大，机组轴线上端轴处曲折，且上导相对摆度为0.0378mm/m，已超标（国标0.03mm/m）。处理方法是在16号螺栓附近增加紫铜垫来调整。

2.2上端轴加垫处理

3号机组轴线优化调整采用加垫法进行处理。通过计算，可以得到需要处理的上端轴法兰的加垫厚度

2.3加垫后重新盘车检查轴线情况

上端轴经过加垫处理后，重新盘车检查各处摆度。上导相对摆度0.0132mm/m<0.03mm/m，达到优良标准。

3机组轴线调整效果

机组轴线合格后，再次盘车提取数据分配轴瓦间隙。盘车过程中上导、下导为限位轴承，水导处为自由状态。轴瓦间隙分配原则：上导、下导处瓦间隙均布，其中上导按照单边0.19mm均布，下导按照单边0.22mm均布，水导按照盘车数据计算后分布，以总间隙0.44mm计算。

3.1轴线处理后的盘车检测

因为卡环修刮的过程存在一定的偏差以及轴线本身的不规则变化，机组轴线处理的效果同比理论计算会存在一定偏差，需要吸取这个偏差，叠加到下一次轴线处理中。后续相继进行了3次轴线处理，分析原理以及处理方案跟第一次处理一致，最终实现轴线各测量位置摆度在标准公差范围内，轴系几何中心线和轴系旋转中心线相互偏差在技术规范要求范围内。

3.2机组调试运行过程中振动、摆度、瓦温情况

调试运行过程中，机组轴系振动、摆度以及瓦温都表现出很好的效果。首次开机瓦温热稳定试验完成后，未进行动平衡配重试验便直接进行机组机械过速试验，这在高转速悬式抽水蓄能机组中实属罕见。后续机组调试过程中，经动平衡配重试验配合调整、完善，机组轴系振动、摆度以及瓦温均实现同类型机组精品标准。水轮发电机组的轴线对机组的振动、摆度及安全稳定运行影响很大，其检查与调整是检修中一项非常重要的工作。对于实际运行中发现类似瓦温过高的问题，既要考虑瓦间隙分配与瓦温相互的关系，还要注意机组轴线对振摆的影响，从而系统性地解决相应问题。

结束语

综上所述，在水电站立式水轮发电机组得到了广泛的使用，针对立式水轮发电机组轴线的分析与探讨，结合某水电站具体案例，顺利、高效地实现了机组轴线调整，从而系统性地解决相应问题。

参考文献：

[1]赵海军，王新洪.悬式水轮发电机组轴线调整研究[J].大电机技术，2014（4）：5.

[2]李红义.水轮发电机组轴线调整工艺研究[J].水电站机电技术，2021，44（9）：4.