水轮发电机组受力和轴线调整实践探究

水轮发电机组受力和轴线调整实践探究

唐文利

唐安徽响水涧抽水蓄能有限公司 安徽芜湖 241082

摘要：水轮发电机组的轴线调整是机组在安装中的一个关键环节，它的好坏将直接关系到机组的安装质量、运行振荡以及机组的可靠性与安全。本文围绕水轮发电机组安装中轴线调整的实践立题，从分析其结构特性入手，着重论述了其原理、方法以及具体的实现方法，并结合实际进行了分析、探讨和总结，为以后的水轮机组轴线调整提供参考。

关键词：水轮发电；机组受力；轴线调整

引言：在实际安装水轮发电机组轴线时，轴系加工、装配误差等原因，必须进行轴线测量、调整，确保轴线与转动中心线的相互偏差不超过允许值。用盘车法对发电机导轴承、连轴法兰、水轮机导轴承的摆度值进行了检测和确定。机组轴线不符合要求，必然导致在盘车过程中各个轴颈部位出现较大的摆度，其根本原因是各个轴颈的转动中心不符合要求，以及机组轴系转动中心与镜片工作面的垂直度不符合要求。在实际应用中，应根据机组的结构特性，在完成了机组的受力调节后，再结合盘车试验资料，灵活地采用推轴、加垫等方法。

1水轮发电机组结构

按配置形式，水轮发电机组可分为水平型和垂直型两种。水平机组适用于中小型、贯流式和冲击式机组，而垂直机组则适用于大、中、低速机组[[1]]。垂直装置根据其推力支座的位置，可分为悬挂型和伞型两种。在此基础上，悬挂机组的推力轴承位于转子的上面，而伞机组的推力轴承位于转子的下面。

2机组受力调整

2.1卧式机组受力调整

用工具千斤顶在正、反推力瓦上压紧后，用专用扭矩扳手将正、反支撑螺栓拧紧，力矩为100N·m，再将反支撑螺栓按照反推瓦和镜片的设计间隙，转动相应的支撑螺杆的周向长度，最后拧紧锁紧螺栓。立柱螺杆的周向长度由设计的空隙和支撑螺栓的尺寸来确定。

2.2立式机组受力调整

垂直机组的受力调节与水轮发电机推力支承结构密切相关，常用的支承形式为刚性支承（小机组）、刚性支承（抽水蓄能）、小弹簧束支承、弹簧罐支承。对于不同支承的支承结构，采用了以下几种具体的作用力调节方式：

2.2.1刚性支撑小机组受力调整

(1)将透镜面板的高度调节为0.02mm/m，在水轮导轨轴承的轴颈+Y、+X方向上分别安装一个百分表，并将其对齐；(2)将扳手插入支撑螺栓，并用手锤在扳手上敲打，每次敲打的力度都是一样的；(3)按顺序击打每根立柱，要求百分表的数据在一次击打后回零；(4)在水轮机导流支座百分表对零时，按相同的力度，依次对各支杆螺栓进行一次重锤，百分表回零，受力调整符合要求；(5)复测镜片的水平面为0.02mm/m[[2]]。

2.2.2刚性支撑抽水蓄能机组受力调整

(1)将转子装入机坑联轴器后，将测量棒固定在立柱螺栓上，然后在测量棒下面安装百分表，并对零；或配合压力传感器，由专门的测量仪器进行测量、读数；(2)将转子通过刹车使其下降，并将百分表的读数记录下来；(3)使用刹车将转子顶起，并按百分数计的读数使支撑螺栓转动；(4)反复调节，直到每个百分表的读数差异小于0.03mm。

2.2.3小弹簧束支撑机组受力调整

(1)把推进器和镜片吊放在推进器上，调节下车架，使推进器的顶部水平为0。10mm；(2)将下部框架的一条腿和底板之间的拉合螺栓松开，将百分计安装在支架上，使其对零，然后用液压千斤顶向上将其顶起0.30mm，并记录压力值；(3)按顺序将下车架的各个支脚抬起，并将压力值记录下来，并对支脚和底板的调整键进行调整，以使最终最大压力和最小压力差大于10%；(4)重新测量的推力头部高度不超过0.10mm。

2.2.4弹簧油箱支撑机组受力调整

(1)采用均匀升降弹性罐撑杆螺栓，以调节安装高度，以防止由于单个推瓦力过大而导致推力瓦损坏；同时，对镜片的水平进行测量，并对其进行初步调整，以保证其高度不超过0.02mm/m；(2)对镜片的水平、大轴垂直度和旋转部件的中心进行检测；大轴的倾角不能超过0.02mm/m，反光镜的水平面不能超过0.02mm/m。(3)将测量棒安装在各个弹性罐的防护罩上，测量棒的直径应该是沿着放射方向的。在每根测量棒的下面放置两个测量计，测量头位于测量棒下面，并且应该垂直于测量棒；(4)四个上导瓦和一个水轮机导瓦，在机组轴系自由时，各抱紧瓦之间形成90度的夹角；(5)将转子抬起，使每根测量棒下面的百分表对零，再使转子平稳地下降，当旋转部件稳定时，将四块导轴瓦分开，按顺序读出百分表的读数；(6)对每个弹簧罐的中央压缩进行了计算，并要求每个弹簧罐的中心压缩值误差不超过0.15mm，镜片的水平值不超过0.02mm/m；(7)将弹性储罐撑杆螺栓调节至每个弹性储罐的中心压缩值和透镜面板的高度均满足所需。

3机组轴线调整

3.1卧式机组轴线调整

水平机组一般采用双导轴和一根轴的结构，所以，仅对发电机的轴进行调整就可以了，其余的转子、轴等部件都是厂家生产的，以确保连接的精确性，无需调节。集电环的摆度，按照国家规定的标准进行

[[3]]。如果摆度超过要求进行调节，则应按实际的摆度数值来调节，而不应分别对上环、下环进行调节。如果一定要将一个独立的环节进行调节，那么以多个电厂的经验来看，除非是集电环进行整体的处理，否则根本无法将其调节到最理想的状态。

3.2立式机组轴线调整

3.2.1刚性轴线调整

若每一导轨轴承的摆度和最优中心均不能满足设计要求，则必须对主轴进行调整。调节的方式多种多样，但要视其难度和要求而定。常用的方法：（1）在推力头与镜片之间加衬垫或修整推力头卡环；（2）使上端轴移动。罕见的处理方式：在发电机轴与水轮机轴之间加衬垫，这是因为在加工发电机和水轮机的轴时，没有对主轴进行联轴找摆。

3.2.2弹性盘车轴线调整

弹性盘车其实是在盘车时，用来检测两个导向轴承线和镜片的垂直度的不同。利用最优中心的公式，对镜片上的跳跃数据进行了换算，得到了最大摆幅的最大值和方向。镜片最大摇摆值与镜片直径之比为单导引支座运动距离与两导引支座之间的距离之比，由此可求出各导引支座的运动距离。一般地，一个导向轴承的运动是由一个滑动的上端轴完成的。

结束语

在水轮发电机组安装调试阶段，可能会出现很多问题，例如：单个导件的摆度较大，而其他部分的摆度一般或有规律，在某一测点之下或更高的测量值呈线性增加等。通过分析、讨论和总结了各种结构式水轮发电机组的受力和轴线调整实践，实现了机组的受力和轴向的调整。

参考文献：

[1]祝庭达.立式水轮发电机组轴线测量和调整在实践中的应用[J].机电信息,2021(25):29-30.

[2]雷恒,舒发兵.浅谈苗尾水电站4号水轮发电机组轴线调整实践探索[J].水电站机电技术,2018,41(09):14-15+33.

[3]叶惠娟.悬式水轮发电机推力受力及上导间隙调整浅析[J].水电站机电技术,2020,v.43;No.230(02):25-27+30.