长龙山抽蓄电站机组轴线调整

毕兴强，雷 恒

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

1 机组的相关参数

长龙山抽水蓄能电站装机规模2 100 MW（6×350 MW），其中1～4号机组为立轴空冷悬式水轮发电机组，机组额定转速500 r/min，额定水头710 m。发电电动机轴系采用一根轴结构，通过联轴螺栓与水轮机轴相连。发电机型号SFD 350/384-12/6150，设有上导轴承和下导轴承，各有16块巴氏合金导瓦，推力轴承设在转子上部，由上机架支撑。轴承均采用透平油进行润滑，上导轴承与推力轴承的油槽分开设置，设有高压油顶起装置。推力轴承采用低损耗非浸泡结构，由弹簧束进行支撑，设有12块推力瓦，瓦面材料为巴氏合金，轴承的总负荷能力为800 t；水轮机型号NHLD912-LJ-429，水导轴承设有10块巴氏合金导瓦。

2 机组轴线调整

2.1 机组盘车前准备工作

推力头热套完成后，在高压油顶起装置运行下完成转子受力转换，并对转子轴与水轮机轴连接螺栓按100%伸长值拉紧完成。

机组轴线盘车采用抱紧互成90°夹角4块上导轴承瓦的刚性机械盘车。盘车前测量水轮机上、下止漏环间隙（上止漏环测量4个点，下止漏环测量8个点），确定机组转动部件中心位置后抱紧上导轴承互成90°夹角的4块导瓦，并调整导瓦与轴领间隙至0.01 mm。盘车工具固定于推力头拆装工具上，利用人力推动转动部分使机组轴系旋转，测量方式为百分表摆度监测法，即在测量部位（推力头、上导轴承轴领、下导轴承轴领、转子轴下法兰、水机轴上法兰、水导轴承轴领）的+Y、+X方向各架设1套百分表监测盘车时的摆度，在镜板与转轮抗磨板轴向+Y、+X位置各架设1套百分表监测盘车时的轴向跳动量，以上各监测位置沿圆周方向划八等分点，轴系上、下各部位的等分点方位应一致，并按逆时针方向将盘车测点编为1～8号（上游侧+Y为1号点，+X为7号点），机组旋转方向为俯视顺时针。

2.2 机组盘车

为减小测量与读数误差，在正式读取百分表读数之前，先匀速旋转转动轴系两圈，转动过程中各部位监测人员应注意听有无异响，并检查各百分表归零情况。一切正常后将所有百分表重新调至“0”位，并记录初始读数，正式盘车采用连续点盘两圈的方式，并以第2圈百分表读数进行轴线分析。在高压油顶起系统启动后，缓缓转动主轴，每旋转至1个测点，停止转动并退出高压油顶起系统，待轴系停止晃动且百分表指针稳定后方可记录各监测部位+Y、+X百分表读数。

2.3 机组盘车数据分析

根据盘车数据（表1），得出各监测部位相对于上导轴承的偏心值如下：

表1 盘车数据单位：mm

（1）推力头Y向为0.03 mm，X向为0.05 mm，角度60°；

（2）下导轴承Y向为-0.09 mm，X向为-0.13 mm，角度-124°；

（3）转子轴下法兰Y向为-0.14 mm，X向为-0.16 mm，角度-130°；

（4）水机轴上法兰Y向为-0.16 mm，X向为-0.16 mm，角度-135°；

（5）水导轴承Y向为-0.28 mm，X向为-0.22 mm，角度-142°。

盘车数据分析可知，推力头偏心角度为60°，位于1号、8号点之间；下导轴承、转子轴下法兰、水机轴上法兰、水导轴承偏心角度集中在-120°～-142°，主要位于4号、5号点之间。在机组推力轴承受力与镜板水平均符合标准要求的情况下，机组轴线基本呈直线倾斜状态，等同于机组轴线垂直度不合格，即机组轴线处理主要针对轴线垂直度进行调整。

图1 偏心角度及机组轴线示意图

2.4 机组轴线处理方案确定

一般情况下，机组轴系可通过去除法（修刮和腐蚀）或加垫法进行轴线垂直度调整。结合机组推力轴承的结构布置，可处理3个位置来调整轴线垂直度：

（1）镜板与推力头之间的把合面；

（2）卡环与推力头之间的接触面；

（3）卡环与主轴之间的接触面。

考虑到推力头热套就位后，卡环在拔推力头专用工具的拉紧下，与主轴、推力头之间均处于贴紧状态，不易取出；卡环的修刮需制作专用刮刀；需采用与卡环接近的材料进行试刮；回装修挂后的卡环可能会在与主轴或推力头接触面出现局部间隙等因素。而镜板与推力头之间的把合螺栓和销钉易拆装，加垫简便。

综合考虑施工的便捷性与处理效果的安全可靠性，最终确定采用在镜板与推力头之间加垫的方式调整机组轴线。

2.5 确定加垫量

根据各部位偏心角度及偏移量进行计算得出：加垫最大角度为38°，加垫最大量为0.04 mm，从互补性、综合性角度出发，考虑到加垫部位镜板与推力头的接触面积与可能存在的间隙，故采取在加垫部位的两侧进行轻微过渡，镜板与推力头之间的加垫量如图2所示。

图2 镜板与推力头之间加垫量示意图

3 机组轴线调整结果

加垫完成后均匀对称把紧推力头与镜板的把合螺栓，复测水轮机上、下止漏环间隙（上止漏环测量4个点，下止漏环测量8个点），调整机组转动部件中心位置后抱紧上导轴承互成90°夹角的4块导瓦，并调整导瓦与轴领间隙至0.01 mm。再次对转轴进行盘车，盘车结果如表2所示。

表2 盘车结果单位：mm

从盘车数据上看，机组轴线仍未达到理想状态，各部位相对于上导轴承的偏心值如下：

（1）推力头Y向为-0.01 mm，X向为0.05 mm，角度97°；

（2）下导轴承Y向为0.03 mm，X向为-0.10 mm，角度-74°；

（3）转子轴下法兰Y向为0.02 mm，X向为-0.10 mm，角度-79°；

（4）水 机 轴 上 法 兰Y向 为0.01 mm，X向 为-0.10 mm，角度-83°；

（5）水导轴承Y向为-0.05 mm，X向为-0.13 mm，角度-112°。

盘车数据分析可知，推力头偏心角度为97°，位于1号、2号点之间；下导轴承、转子轴下法兰、水机轴上法兰、水导轴承偏心角度集中在-74°～-112°，集中位于5号点附近。

图3 偏心角度

通过盘车数据计算可知各部位绝对摆度值，见表3。

表3 各部位摆度值

4 机组轴线再次调整

4.1 确定加垫量

根据各部位偏心角度及偏移量进行计算得出：加垫最大角度为68°，加垫最大量为0.015 mm，从互补性、综合性角度出发，考虑到加垫部位镜板与推力头的接触面积与可能存在的间隙，故将原来0.04 mm的垫改为0.05 mm，并在1号位置增加0.04 mm垫片作为过渡，同时平衡推力头97°的偏移方向。镜板与推力头之间的加垫量如图4所示。

图4 镜板与推力头之间加垫量示意图

4.2 机组轴线调整结果

加垫完成后均匀对称把紧推力头与镜板的把合螺栓，复测水轮机上、下止漏环间隙（上止漏环测量4个点，下止漏环测量8个点），调整机组转动部件中心位置后抱紧上导轴承互成90°夹角的4块导瓦，并调整导瓦与轴领间隙至0.01 mm。再次对转轴进行盘车，盘车结果如表4所示。

表4 盘车结果单位：mm

各监测部位相对于上导轴承的偏心值如下：

（1）推力头Y向为-0.01 mm，X向为0.02 mm，角度125°；

（2）下导轴承Y向为0.02 mm，X向为-0.02 mm，角度-40°；

（3）转子轴下 法兰Y向 为0.01 mm，X向为-0.02 mm，角度-57°；

（4）水机轴上法兰Y向为-0.01 mm，X向为0.01 mm，角度-128°；

（5）水导轴承Y向为-0.03 mm，X向为0.01 mm，角度164°。

盘车数据经计算可得：推力头绝对摆度为0.047 mm，下导轴承0.051 mm，转子轴下法兰0.038 mm，水机轴上法兰0.025 mm，水导轴承0.069 mm，轴线摆度达到水轮发电机组安装技术规范要求。详见表5。

表5 各部位摆度值

5 总结

影响机组轴线的因素很多，在安装、调整阶段遇到的问题千变万化，要逐一排除各个影响因素，并根据实际情况及时分析。由于加垫的过程存在一定的偏差以及轴线本身的不规则变化，机组轴线调整的效果相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。通过长龙山2号机组轴线调整，充分理解和掌握机组轴线调整的技术，并对盘车数据进行准确计算，综合分析轴系各部位偏心角度及偏心量，灵活应用加垫的调整方法，最终实现轴线各测量位置摆度在标准范围内，顺利、高效地完成了机组轴线调整。