水电站机组智能盘车系统设计与应用

水电站机组智能盘车系统设计与应用

杨怀荣1海一波2杨红程3张鹤峰4

（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂1,2云南大理675702；

华能澜沧江水电股份有限公司乌弄龙•里底水电厂3,4云南大理675702）

摘要：水电机组是水电厂的关键设备，机组运行状态的好坏直接影响水电厂的安全运行。随着越来越多水电机组的投运，自动化盘车系统大量应用于机组检修。但这些盘车系统仅解决了自动转动问题，并不能提高盘车的速度与工艺，且已有自动化盘车系统造价高、维护复杂，无法得到很好应用。本文从水电站机组盘车的实际情况出发，研究了自动测量以及自动出具调整方案的方法，开发出一种实用的智能盘车系统。

关键词：水电站；机组；智能盘车；应用

“自动盘车装置”在机组实现一人一键智能配置，规范了水电机组轴系调整的驱动工艺，为完善检修工艺标准准备了条件。随着水电事业的不断发展，特别是计算机优化设计和机加工行业的发展，使得结构设计有了长足的进步，而且机加工精度也有所提高。机组结构的特殊性决定其盘车方式的特殊性，同时也对传统的盘车方式提出质疑，对大型电站的机组安装具有一定的借鉴作用。笔者结合实际经验，从机组轴系构成及上机架结构分析入手，对机组的盘车可行性，及其机组盘车轴线处理调整方式与计算提出了几点思考。

1机组轴系构成及上机架结构

水电站机组为半伞式机组，有上导、下导、水导三部导轴承，推力轴承位于转子下方，机组轴系由顶轴、转子中心体、发电机轴、水轮机轴和转轮组成，为五段轴结构。其中下导轴承为发电机主承载轴承，主要支撑推力负荷和作为主要的径向荷载轴承。

上导、下导轴承安装在上、下机架中心体内，均为分块瓦结构，共有各12块导轴瓦，导瓦支撑方式为楔子板结构，设计抱瓦间隙0.15--0.20mm（单边）。水导瓦轴承安装在顶盖中部，也为分块瓦结构，共有八块导轴瓦，导瓦支撑方式亦为楔子板结构，设计抱瓦间隙0.20--0.35mm（单边）。

上机架由中心体和四个支臂组成，整个上机架是井字型钢板焊接结构，支臂为十字对称垂直分布的支脚，四个支脚通过八个切向键与机坑预埋支点结合，径向端面有间隙，支臂截面为工字钢型。这种结构支脚与预埋支墩通过切向键传递径向力，使得上机架径向可以自由膨胀（小范围），在上机架有热膨胀变形时不会受约束而产生热应力，支点处切向平面与基础板切向键紧接触（经研配为面接触），约束其切向变形，从而改变了上机架和机坑混凝土受力方式，使得径向力变为切向力传递给机坑混凝土，改善了混凝土基础的承载情况，同时上机架所受径向力在上机架内部部分转化为内应力，上机架在垂直方向，通过8个圆柱形支墩安置在定子机座的环板上，8个圆柱形支墩承载着上机架全部的轴向负荷和部分径向负荷。这种结构曾经在天生桥电站成功应用。

2机组的盘车可行性研究

2.1机组改造前进行盘车

以机组盘车中心来确定所改造部件的中心在理论和实际上是可行的。对于混流式机组，机组盘车后的中心应符合以下要求:机组轴线符合国标要求；止漏环间隙均匀；镜板水平符合要求；定、转子空气间隙均匀；各导轴承盘车摆度在合格范围之内。

对于轴流式机组，机组盘车后的中心应符合以下要求:机组轴线符合国标要求；转轮室间隙均匀；空气围带间隙均匀；镜板水平符合要求；定、转子空气间隙均匀；各导轴承盘车摆度在合格范围之内。

盘车合格后，应明确以哪个部件为基准进行返点，从而确定新部件的安装中心。该部件应遵循以下原则:（1）该部件不属于改造范围之内；（2）该部件刚强度较好，所产生的变形较小而且是可测量的；（3）该部件离转轮室较近，因为整个机组的安装中心都是以转轮室或者座环为基准的；（4）该部件应有精确的定位销或者定位止口，在回装以后，径向和圆周方向的位移量较小。葛洲坝电站12号和15号机组发电机改造增容定子中心就是以机组改造前盘车后的水导轴承中心为基准的。

2.2根据盘车结果对中心进行返点

机组盘车合格后，对所选择的基准部件与大轴的中心进行精确测量，测量误差一般不大于0．02mm。待所有部件拆卸完成后，将基准部件进行回装，利用求心器———钢琴线法对其中心进行测量调整，直到钢琴线位于盘车后基准部件的中心为止，调整偏差一般不大于0．05mm。该钢琴线位置就可以作为整个改造部件的基准，所有改造部件均以该中心进行返点调整。

葛洲坝电站12号和15号机组发电机改造增容在所有部件拆卸完成后，利用求心器———钢琴线法找出改造前盘车后的水导中心，以该钢琴线为基准将中心返点至定子层，从而确定定子中心柱的中心位置。

2.3对所安装部件中心进行校核验证

改造设备施工完成后，可以通过修后盘车或其他方式对所改造设备安装中心进行校验。例如，验证定子铁心改造后的安装中心与机组旋转中心是否一致，可以采取如下方式:先对机组进行盘车，使各项参数在合格范围之内，然后测量空气间隙是否均匀。

3机组盘车轴线处理调整方式与计算

3.1轴线调整方式

水轮发电机组轴线的调整通常采用在推力头与镜板之间加铜或钢垫、刮削推力头与镜板之间绝缘垫、中间联轴法兰面之间加铜或钢垫和刮削中间联轴法兰接触面四种方式。

（1）推力头与镜板之间加垫。此种调整方式操作简单、易行，速度快，修正量易掌握，反复调整次数少，节省调整时间。但在推力头与镜板之间加金属垫，易破坏推力头与镜板之间的绝缘，当发电机转子绝缘下降时，推力瓦与镜板之间极易形成轴电流，造成推力瓦烧蚀或润滑油变质。另外，金属垫与镜板之间接触面小，易引起镜板变形。（2）刮削推力头与镜板之间绝缘垫。此种调整方式安全、可靠、易行。但调整速度慢，修正量不易掌握，需反复多次调整，对调整人员业务素质要求高。此种调整方式较为常见。（3）中间联轴法兰面之间加铜或钢垫。此种调整方式操作简单、易行，速度快，修正量易掌握，反复调整次数少，节省调整时间。此种调整方式也较常见。（4）刮削中间联轴法兰接触面。此种调整方式操作难度大，速度慢，需专用设备，修正量不易掌握。一般不采用此种调整方式。

3.2轴线调整计算

不论总轴线曲折情况如何，只要法兰及水导处摆度均符合规定即可。如果轴线曲折小，而摆度较大，可采用刮削推力头底面或绝缘垫的方法综合调整；若采用上述方法调整仍达不到要求时，才处理法兰结合面。

水导轴颈处的倾斜值:

式中：Jca为水导轴颈处的倾斜值，mm；Φc为水导处的全摆度值，mm；Φa为上导处的全摆度值，mm；Φca为水导处的净摆度值，mm。

（1）刮削推力头或绝缘垫底面的最大厚度：

式中：δ为推力头或绝缘垫最大刮削厚度，mm；L为上导测点至法兰测点的距离，mm；L1为水导测点至法兰测点的距离，mm；L2为上导测点至水导测点的距离，mm。

（2）处理法兰结合面时，需刮削或加垫的最大厚度：

式中：δφ为法兰结合面应刮削或垫入的最大厚度，mm；Jc为由法兰结合面与轴线不垂直造成水导处的曲折倾斜值，mm；Dφ为法兰盘直径，mm；Jcba为按法兰处倾斜值成比例放大至水导处的倾斜值，mm；Jca为法兰处实际倾斜值，mm。δφ为正值时，该点法兰处应加金属垫，或在它对侧刮削法兰面；δφ为负值时，则相反。

参考文献：

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[2]电动盘车装置的原理与应用实例剖析[J].罗清萍.黑龙江水利科技.2013(04)

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