冲击式机组轴线调整

1、- 1 -大发电站水轮发电机组轴线调整大发电站水轮发电机组轴线调整摘要摘要对水轮发电机组轴线检查的调整，俗称为“盘车”，按动力来源不同，分为机械盘车和电气盘车，按抱瓦方式不同，分为刚性盘车和弹性盘车。大发电站 1F 立轴悬吊冲击式水轮发电机组采用的是整体机械盘车，分析了在盘车过程中遇到的问题及处理方法，为同类型结构机组的盘车提供了借鉴。 关键词关键词大发电站 立轴悬吊冲击式 水轮发电机组 轴线调整 刚性盘车 弹性盘车- 2 -目录第一章第一章 前言前言 -4第二章第二章 轴线调整主要设备检修工艺轴线调整主要设备检修工艺 -52.1 推力轴承检修工艺推力轴承检修工艺-52.22.2 镜板检修工艺

2、镜板检修工艺-52.3推力头检修工艺要求推力头检修工艺要求 -62.4 导轴承检修一般工艺导轴承检修一般工艺-72.5 牵引力计算牵引力计算-7第三章第三章 盘车前的准备工作盘车前的准备工作 -73.1 推力头套入前调整镜板的水平推力头套入前调整镜板的水平-73.2 镜板和卡环受力面间隙检查镜板和卡环受力面间隙检查-73.3 水发联轴水发联轴-73.4 转动部分推中心转动部分推中心-83.5 推力轴承受力调整推力轴承受力调整-83.6 测量转动部分最小间隙测量转动部分最小间隙-83.7 分车盘点分车盘点,架设百分表架设百分表-83.8 固定主轴旋转中心固定主轴旋转中心-83.9 旋转法测量镜板

3、水平旋转法测量镜板水平-83.10 测量镜板端面跳动量测量镜板端面跳动量-83.11 检查轴自由状态检查轴自由状态-83.12 安装盘车装置安装盘车装置-83.13 润滑瓦面润滑瓦面-83.14 启动盘车装置旋转主轴，停点读数启动盘车装置旋转主轴，停点读数-8- 3 -第四章第四章 大发电站刚性盘车大发电站刚性盘车(只抱上导瓦只抱上导瓦)遇到的问题及处理方法遇到的问题及处理方法 -94.1 出现的问题出现的问题-94.24.2 产生的原因分析产生的原因分析-94.3 采取的处理措施采取的处理措施-9第五章第五章 大发电站轴线调整大发电站轴线调整 -105.1 判定轴线是否合格判定轴线是否合格-

4、105.2 根据轴线图根据轴线图,分析主轴倾斜折弯情况分析主轴倾斜折弯情况-115.3 轴线调整加垫的数量和方位轴线调整加垫的数量和方位-12第六章第六章 结论结论-14致谢致谢-14参考文献参考文献:-14- 4 -第一章 前言田湾河位于四川省甘孜州康定县、雅安市石棉县境内，为大渡河中游的一级支流，发源于贡嘎山西侧，主源莫溪沟与最大支流环河均于康定县境内。莫溪沟由北向南流，在魏石达先后有贡嘎沟和腾增沟分别自左、右岸汇入后始称为田湾河。下行至界碑石进入石棉县境内并有环河自右岸汇入，经草科、田湾在两河口注入大渡河。整个田湾河开发方案规划为干、支流“一库三级”开发。整个梯级从上至下依次由仁宗海、金

5、窝和大发三级水电站组成。大发水电站位于石棉县境内，工程为引水式电站，其首部枢纽与金窝水电站厂房衔接，引水隧洞长约 9.4km，地面厂房厂址位于大发沟对岸，距田湾河河口约 7km。大发水电站共安装 2 台发电机型号为 SF120-20/6500，水轮机型号为 C1520-L-295/625.6，六喷嘴冲击式水轮发电机组，单机发电工况额定容量为 120MW，额定电压 13.8kV，额定电流 5578.3A，额定功率因数0.90，总装机容量 240MW，机组设计额定水头 482m，单机设计引用流量 28.52m3/s，设计总引用流量 57.04m3/s，额定转速 300r/min，飞逸转速 555r

6、/min。电站一次接线，采用单元接线方式 ,主变型号为 SSP9-X-135000/220,电压 24222.5%/13.8kV，接线组别为 YNd11，220kV 侧为双母线接线，220kV 出线共四回，两回分别至金窝电站和仁宗海电站引入，另两回至石棉 500kV 变电站与电网连接。大发水电站工程已于 2003年开工。整个梯级水电站按“无人值班”原则设计，各电站均采用计算机监控系统，由梯级集控中心统一调度运行。大发电站是目前亚洲最大的六喷嘴冲击式水轮发电机组，属于大渡河中游的一级支流田湾河第三级梯级电站，发电机采用具有上下两个导轴承的立轴悬式结构，上下导轴瓦分别采用 8 块及 12 块支柱螺

7、丝偏心支撑方式的钨金瓦。推力轴承置于上导轴承上面的油槽内，采用双层瓦加托盘的刚性支撑方式的东方型弹性金属塑料瓦。水导轴承采用稀油自润滑筒式瓦，瓦面为巴氏合金。转轮：采用高焊工艺制造,与水轮机主轴采用液压预紧螺栓摩擦式连接。维奥提供。水导轴承及冷却方：为巴氏合金衬的自润滑轴承,冷却方式为内循环冷却。配水环管：采用高强度钢板焊接制作。配水环管在厂内预装，经检验合格后，分为 6 节运往工地（东电配水环管在节间设有 1 段凑合节），由承包人完成现场组装焊接和打压试验，同时按照制造厂要求保压保温浇筑混凝土。喷嘴：共 6 个喷嘴，喷针采用内藏式液压接力器操作。维奥提供。偏流器：共 6 个偏流器，其操作方式

8、为油压开启弹簧关闭。维奥提供。水轮机轴：采用锻钢制造。机壳：钢板焊接结构，分为上、中、下三段，每段分为 2 半，运至工地后组装焊接。转轮室里衬：钢板焊接结构，分为三段，每段分为 2 半，运至工地后组装焊接。稳水栅：焊接结构，工地装配。补气系统：在转轮室上、下部混凝土内均预埋有补气管，补气管与预埋在尾水洞顶部的进气管相连接形成完整的补气系统。转轮拆卸：转轮下拆后，从转轮室稳水栅运输道至球阀层安装有运输轨道。转轮运输专用小车由制造厂提供。转轮室进人道配有密封门。过速保护系统：安装在机组的主轴上，机组过速时可直接关闭偏流器和球阀。定子：定子机座采用分 3 瓣方式运至工地，在工地组装、叠片、下线。现场

9、机座组圆、叠片、下线和试验由机组制造厂完成。转子：转子由主轴、支架、磁轭和磁极组成。主轴带支架运至工地，在安装间装配磁轭和挂磁极。现场叠片、挂磁极和试验由机组制造厂完成。轴承：包括上导、下导轴承和推力轴承，均采用内循环冷却方式。大发水电站推力轴承支撑方式采用支柱螺丝弹性托盘支撑结构，不设高压油顶起装置，导轴承为内部自循环分块瓦自调式结构，瓦面为巴氏合金。上机架- 5 -采用辐射型结构，由中心体与 6 个支臂组成，其中 2 个支臂与中心体在工地组成一体。下机架均设有 6 个支臂，4 条支臂和下机架中心体在厂内焊接后整体运至工地，另外 2条到工地焊接。下机架可通过定子铁芯整体调出。本发电机采用电气

10、和机械联合制动，同时机械制动装置兼作液压顶起装置。本发电机采用水喷雾消防。第二章 轴线调整主要设备检修工艺2.1 推力轴承检修工艺2.1.1 推力轴承充排油前应通过阀门切换排充油管，并检查排油、充油管阀在正确的位置，确认无误后进行；2.1.2 在分解推力轴承冷却器排充油管、进排水管法兰时，应先将油水排尽，分解后应及时将各排充油管法兰管口和进水管法兰管口封堵好，以防进入杂物。2.1.3 推力/上导冷却器重装前应进行耐水压试验：压力 0.5MPa,保持时间30min，不得有渗漏现象；2.1.4 推力轴承分解过程应检查：2.1.5 严禁弹性金属塑料瓦瓦面与瓦面直接堆放,严禁修刮研磨表面；2.1.6

11、检查瓦面磨损情况，有关参数和性能要求应满足 DL/T6221997 的有关规定；2.1.7 拆卸推力头与镜板的连接销钉、螺栓，做好相对记号标记，将推力头与镜板分别吊出。推力头安放在方木上，镜板吊出并翻转使镜面朝上放于木板上，镜面上应涂一层润滑油，贴上一层蜡纸并加盖毛毡 ，周围加遮拦以防磕碰；2.1.8 推力油槽应彻底清扫干净，耐油漆完整。推力瓦架对地绝缘电阻（1000V）应5M，油槽最后清扫处理完毕后，应顶起转子，在推力瓦和镜板不相接触的条件下，测其绝缘电阻，应不小于 1 M。推力瓦温度计的绝缘测定，要求每个温度计对推力瓦绝缘电阻（500V）应50M，总电阻值不小于 0.5 M。2.2 镜板检

12、修工艺2.2.1 镜板面的研磨可在专门的地点进行，应防止落下异物划伤镜面；2.2.2 镜板放在研磨机上应调整后镜板的水平和中心，其水平偏差不大于0.05mm/m，其中心与研磨中心差不大于 10mm；2.2.3 研磨平板不应有毛刺、高点，并包上厚度不大于 3mm 的细毛毡，再外包工业- 6 -用呢绑扎牢靠；2.2.4 镜板的抛光材料采用粒度为 M5M10 的氧化珞研磨膏 1：2 的重量比用煤油稀释，用细绸过虑后备用。在研磨的最后阶段，可在研磨膏液内加 30的透平油，提高镜面的光洁度；2.2.5 研磨前，可用天然油石除去镜板上的划痕和高点，天然油石只能沿圆周方向研磨，严禁径向研磨；2.2.6 更换

13、研磨液或清扫镜板面时，只能用洁净白布和白绸缎，严禁用棉纱和破布。工作人员禁止戴手套；2.2.7 镜板研磨合格后，镜面的最后清扫应使用无水酒精作清洗液。镜面用细绸布擦净，待酒精挥发后，涂上猪油，中性凡士林或透平油等进行保护。2.3推力头检修工艺要求2.3.1 推力头吊入前，在推力瓦面不涂润滑油的情况下测量镜板的高程和水平，其水平偏差应在 0.02mm/m 以内；2.3.2 推力头热套时，加温温度以不超过 70为宜；2.3.3 测量检查推力头孔与主轴配合尺寸。在同一室温下测量推力头内孔径与主轴的直径，推力头与主轴的配合应为过盈 0.010.02mm。套推力头时加热温度不宜超过100，与轴装配好后轴

14、向间隙应小于 0.03mm，联接平键键研磨光洁度 46m。镜板与推力头联接时装定位销时应对号入位，对称均匀地紧固螺栓；2.3.4 推力头热套后安装卡环，卡环受力后，应检查其上、下受力面间隙，用0.02mm 塞尺检查，不能通过，否则应抽出处理，不得加垫；2.3.5 绝缘电阻要求：推力轴承底座及支架 500V 兆欧表测绝缘值5M；推力轴承总体 500V 兆欧表测绝缘值1M；2.3.6 推力瓦受力调整应在机组轴线处于垂直、镜板水平、转子和转轮处于中心位置时进行；2.3.7 采用抽拉测力钢带的方法调整受力。先将测力钢带径向放置于每块推力瓦中心位置上，钢带尾部应突出推力瓦外边 10cm 左右，再落下转子

15、，根据抽拉测力钢带的松紧程度选取受力较大的推力瓦，拆下其瓦背抗重块，进行打磨处理，处理后再将其装回瓦背，落下转子再重复进行受力检查，直到所有钢带松紧程度均匀，可判断推力轴承受力调整到位；- 7 -2.3.8 推力轴承最终调整定位后，固定推力瓦压板、挡板。2.4 导轴承检修一般工艺2.4.1 导轴承排充油：通过阀门切换至正确位置并严格检查后进行；2.4.2 导轴承分解时，均要进行轴位测定，测量校核的误差不超过 1mm；2.4.3 测量导轴瓦间隙，并做好记录；2.4.4 分解、检查、处理、清洗导轴承各部件；2.4.5 导轴瓦检查：2.4.6 导轴承装复后应符合下列要求：2.5 牵引力计算 由于转子

16、其他部分的摩擦阻力与推力轴承的摩擦力相比很小，因此只考虑与推力轴承的摩擦阻力 F/ 。 已知 F/= Gf ， 式中 ，G 为转子转动部分重量 ，单位 kN ；f 为摩擦系数，（一般弹性金属塑料瓦 f 值在 0.020.03 范围之间）。摩擦力的力臂为转子轴心到摩擦力在转子镜板平均集中作用点的直径 D，即推力轴承平均直径。因此摩擦转矩为M/= F/D = GfD ，以大发电站 SF140-6/5800 型机组为例 ，将 G= 3000kN，D = 0.75 m ，f = 0.03 代人上式中计算得 ， 摩擦转矩 M/= 67.5 kN.m 。以东方电机厂生产的液压自动盘车装置为例，接力器起动推

17、力为 式中，R 是推力点到转动中心半径，N 是牵引点的个数。将 R= 0.8m，N=1 代入式中，接力器起动推力 F=84.38kN。油泵起动压强 式中，S 为接力器活塞面积，将F=112.5kN，S=3.140.0750.075mm2 代入式中，P=4.78Mpa。第三章 盘车前的准备工作盘车前的准备工作 盘车，是针对轴上的测点，让主轴逐点转动，用百分表检查轴线情况的过程。前提条件是推力轴承已经安装并调整合格，主轴能在中心位置不变的情况下逐次旋转。盘车前的准备工作包括以下几点：3.1 推力头套入前调整镜板的水平在推力瓦面不涂润滑油的情况下测量其水平偏差应在 0.02mm/m 以内。3.2 镜

18、板和卡环受力面间隙检查将转动部分负荷交换到推力轴承上后，用 0.02mm 塞尺检查卡环上、下受力面的间隙不能通过，用 0.03mm 塞尺检查镜板与推力头组合面的间隙不能通过。NRDfGF.SFP - 8 -3.3 水发联轴随着制造厂家加工精度的不断提高，机组一般采用整体盘车。3.4 转动部分推中心根据转动部件与固定部件的设计间隙，结合空气间隙，综合考虑移轴方向。3.5 推力轴承受力调整采用锤击抗重螺钉的方法调整刚性支撑推力轴承的受力时，在水导轴承 X、Y 方向处，用百分表监视大轴，锤击力应使大轴平均约有 0.02mm 的倾斜，并在打完最后一圈受力后，X、Y 方向百分表读数回“0”。3.6 测量

19、转动部分最小间隙在水导轴承处采用螺旋千斤顶推轴测量转动部分与固定部的最小间隙，保证最小单边间隙不小于 1.5mm，满足盘车基本要求，否则将最小间隙处的固定部件拆出，然后盘车。3.7 分车盘点,架设百分表在镜板、上导轴颈 、下导轴颈 、法兰 、 水导轴颈处分五层架设百分表。每一层均应在相同的高度上，沿 X、Y 轴线各设一支百分表。就不同层次而言，上下的百分表应对正，处于同一铅垂平面内，如都在+X 或+Y 轴方向上。 3.8 固定主轴旋转中心对称或全部抱紧距离推力头最近的上导瓦，瓦隙 0.02mm0.03mm。3.9 旋转法测量镜板水平在推力头外环上平面安设框式水平仪，测量镜板水平。3.10 测量

20、镜板端面跳动量在推力轴承座上架设垂直镜板的百分表，测量镜板轴向摆度值（端面跳动量）。3.11 检查轴自由状态在水导轴承处，用手推动主轴 ，在没抱上导瓦前，百分表全幅摆度在 1mm 左右。在抱上导瓦后，百分表全幅摆度在 0.30mm 左右，表明主轴处于自由状态。3.12 安装盘车装置大发电站采用了液压自动和电自动两套机械盘车装置。3.13 润滑瓦面- 9 -顶转子，在镜板与推力瓦面、轴颈与上导瓦面涂抹透平油。3.14 启动盘车装置旋转主轴，停点读数按照机组旋转方向缓慢转动，并在各测点准确停止，解除盘车装置传动力和外力的影响，然后通知各百分表监护人员记录读数 ，如此逐点测出旋转一圈八点的读数。 第

21、四章 大发电站刚性盘车(只抱上导瓦)遇到的问题及处理方法在大发电站 1 号机组大修时，首先使用的是电动机作驱动力，齿轮传递转矩的电自动机械盘车装置（山东青州通利电力配件厂生产）盘车，输出转矩为 Mr=100kNm。此盘车装置主要由机架、驱动电机、减速机构、连轴机构、离合机构等 5 部分组成。机架安装在发电机推力油槽上，连轴机构安装在发电机轴上端顶部。起动电自动机械盘车装置，主轴没能转动。然后，使用液压油泵作驱动力，齿轮传递转矩的液压自动机械盘车装置（东方电机厂生产）盘车。此盘车装置主要由油泵、接力器传动机构、短轴及中心齿轮等 4 部份组成。接力器传动机构和油泵安装在推力轴承风罩上，短轴安装在发

22、电机轴顶部，中心齿轮套在短轴上。起动液压自动机械盘车装置，油泵压强达到 18Mpa 时，主轴才开始旋转。4.1 出现的问题4.1.1 起动转矩大。说明转动部分不止存在推力轴承摩擦阻力，还存在其它摩擦阻力。4.1.2 镜板端面跳动量超标。镜板轴向下沉量 0.12mm，远远超过技术规范要求，说明推力轴承除承受转动部分的重力外，还承受其它轴向力，导致镜板下沉。4.1.3 主轴出现倾斜现象。盘车时，推力头径向偏移 0.8mm，水导轴颈径向偏移1.5mm，且方向相板，说明主轴已经倾斜，不是悬吊自由状态。4.1.4 镜板旋转水平度超标。旋转水平最大值为 0.14mm/m，盘车前水平为0.02mm/m，说明

23、镜板已经倾斜。4.1.5 镜板 X 表摆度始终为负值。说明镜板存在平面位移。4.1.6 X、Y 表盘车数据最大值及方位差别大。说明主轴不是在悬吊自由状态下测得数据，此盘车数据无效。4.1.7 X、Y 表起始点不能回零。说明主轴存在倾斜或平面位移现象。4.2 产生的原因分析4.2.1 经分析，在盘车过程中，主轴存在倾斜和平面位移现象，而且起动转矩很大，出现以上问题的原因是：(1)由于两套盘车装置的受力点都作用在发电机轴顶部，而且液压盘车装置是单点受力，所以当起动盘车装置时，主轴极易产生倾斜与平移现象。4.2.2 经检查，转轮上面的挡水筒与水轮机转轮联接法兰的最小单边间隙为1.5mm，而且水发联轴

24、后轴系长达 13.7m，因此当主轴产生倾斜时，挡水筒内壁与水轮机转轮联接法兰极易产生较大摩擦力。4.2.3 由于固定旋转中心的上导瓦距离镜板 1.77 米，距离盘车装置 3.47 米，所以在盘车停点时，当主轴已经产生倾斜后，极不易回到自由悬吊状态。，4.2.4 经检查，在推力瓦面涂抹透平油落下转子后，当再次顶起转子时，发现瓦面透平油已经全部被挤出，所以盘车装置起动转矩很大。- 10 -4.3 采取的处理措施为了控制主轴倾斜与平面位移，产生轴向与径向摩擦力，采取了以下措施：4.3.1 拆出挡水筒，防止主轴转动时，水机主轴法兰与挡水筒内壁接触而产生较大摩擦力。4.3.2 弹性盘车，对称同时抱紧上导

25、瓦（瓦隙 0.03mm）与下导瓦（瓦隙 0.05mm），控制盘车时主轴倾斜与平面位移量。4.3.3 推力与导轴瓦面改涂抹凡士林润滑，提高润滑效果，减小摩擦力。4.3.4 盘车点停位后，松开下导瓦，顶起、落下转子，水导处晃动主轴，使主轴在自由悬吊状态下读数。4.3.5 盘下一点时，再次抱紧下导瓦（瓦隙 0.05mm），重复步骤（4），依次盘完剩下各盘车点。采取以上措施后弹性盘车, 两套盘车装置都能转动主轴，液压自动盘车装置油泵起动压强 5Mpa，在转动过程中，油泵压强为 2Mpa 左右，X、Y 表盘车数据最大值及方位一致, 起始点基本能回零。经电自动盘车装置(输出转矩 Mr=100kNm)校核，

26、盘车数据一致。加垫前盘车数据(+x 方位)见表 1：表表 1 1 加垫前盘车数据加垫前盘车数据(+X(+X 方位方位) 0.01mm0.01mm第五章 大发电站轴线调整大发电站轴线调整 5.1 判定轴线是否合格大发电站机组推力头外径 D=1.99m，法兰外径 d=1.49m，发电机轴长 L1=8.1m，法兰到水导瓦中心距离 L2=2.6m，法兰到上导瓦中心距离 L3=6.33m，下导瓦中心至上导瓦中心距离L4=4.7m，下导瓦中心至镜板距离 L5=6.5m，允许的全摆度如下：下导 b=26.5=0.13(mm)法导 c=28.1=0.162(mm)水导 d=410.7=0.428(mm)盘车点

27、12345678上导 a+10-20+0.5-2-2-1下导 b-0.5+2+6+11.5+14.5+20+16+8法兰 c-1+2+11+24+30+40+30+14单摆度水导 d+11+8+5+20+43+62+59+40相对点1-52-63-74-8上导 a+0.5+20+1下导 b-15-18-10+3.5法兰 c-31-38-19+10全摆度水导 d-32-54-54-20ba-15.5-20-10+2.5ca-31.5-40-19+9da-32.5-56-54-21净摆度dc-1-18-35-30- 11 -技术规范规定：转速在 250r/min600r/min 以内的机组，水导轴

28、承处的绝对摆度值不超过 0.25mm。实测的最大值为：下导 |b2-6|=18b法兰 |c2-6|=38c水导 |b2-6|=54d由此判定该轴线不符合要求。5.2 根据轴线图,分析主轴倾斜折弯情况机组实际轴线的倾斜情况,由不同部位净摆度的最大值画出平面投影图来表示。净摆度最大值及方位计算公式如下：T1 和 T2 为相邻两个方向的净摆度值，而且 T1T2，T 为净摆度最大值, 为 T 与 T1 之间夹角。5.2.1 法兰-上导 ca 净摆度最大值及方位： (6 点偏 5 点 6.480) (丝)5.2.2 水导-法兰 dc 净摆度最大值及方位： （7 点偏 8 点 11.970） (丝)5.2

29、.3 下导-上导 ba 净摆度最大值及方位： (丝) (6 点偏 5 点 5.480)5.2.4 机组实际轴线在水平面上的投影见图 1:) 1(1221TTtg26.40048. 6cos40maxca035230197.11) 1(tg78.35097.11cos35maxdc02025 .15148. 5) 1(tg09.20048. 5cos20maxbacos1TT 04025 .31148. 6) 1(tg- 12 - 图图 1 1 实际轴线在水平面上的投影图实际轴线在水平面上的投影图5.3 轴线调整加垫的数量和方位从图 1 看，机组轴线是倾斜的折线，但发电机轴与水轮机轴都斜向同一侧

30、，可以选择加铜垫整体处理的方法。5.3.1 由图 1 知,轴线向外倾斜的最大值为=1800-450-6.480-11.970=116.550（0.01mm）5.3.2 由(1)知,加垫厚度为 (0.01mm)5.3.3 由图 1 知, 轴线向外倾斜的最大值方位为（6 点偏 7 点 23.190）5.3.4 以下导净摆度最大值计算,加垫厚度为 (0.01mm)(232maxLLDadcos2maxmaxmax2max2max2dccadccaad022max255.116cos78.3526.40278.3526.40 ad7 .64maxadcos2maxmaxmax2max2max2dacadacadc067.2900019.2348. 667.292 . 7)6 . 233. 6(27 .649