水轮发电机组轴线偏差调整与应用探讨

水轮发电机组轴线偏差调整与应用探讨

【摘要】水轮发电机组轴线调整俗称“盘车”，是水轮发电机组大修必不可少的环节，但传统的调整方法实施困难，轴线偏差量的计算公式推导繁琐，安装工人不易掌握。笔者结合自身多年水轮发电机组轴线调整实践经验，介绍一种新的轴线偏差调整思路，并通过具体的应用实例加以阐述，为同类型机组轴线调整提供了借鉴。

【关键词】水轮发电机组；轴线调整；倾斜偏差；中心偏差；应用实例

近年来，随着社会用电需求的不断上升，水电事业也得到了一定发展。水轮发电机是水电站最为关键的设备。水轮发电机组轴线的调整俗称“盘车”，是机组安装后期最重要的一项工作，机组大修也必须经过盘车检查，机组轴线的好坏综合反应了加工制造和安装检修质量，更会直接影响机组的运行稳定性。而传统的调整方法实施困难，轴线偏差量的计算公式推导繁琐，安装工人不易掌握，这直接水轮发电机组大修的质量，对发电机组的正常运行造成了严重的影响。因此，加强对水轮发电机组轴线偏差调整的研究具有重要意义。

1.轴线调整目的

水轮发电机组的轴线调整，对于卧轴混流式水轮发电机组是调整水轮机大轴与发电机大轴的同心度、倾斜度，使水轮发大轴同轴度、大轴联结法兰面倾斜度、大轴各部摆度和推力头（含正、反方向）各部端面振动量符合水轮发电机组安装技术规范及制造厂技术要求，从而保证各轴承的间隙、瓦温、油温在规定范围内。

2.轴线调整

卧轴混流式水轮发电机组轴线偏差既有中心偏差又有倾斜偏差，在轴线调整过程中应该两者兼顾，同时调整。

2.1轴线倾斜偏差调整

发电机组轴线倾斜偏差调整可用传统百分表测量调整，即旋转发电机大轴测量出倾斜偏差，经计算各轴承座倾斜值之后，根据轴的长度再调整。由于这种方法在轴线调整中不容易操作，在实际调整过程中，一般使用方形水平仪和游标卡尺分别测量出大轴垂直方向倾斜量和大轴水平方向倾斜量，通过千斤顶、楔子板调整使发电机组大轴倾斜偏差符合设计要求。这种方法的特点是比较直观，操作简单，好学、易懂，工作人员容易掌握。

2.2轴线中心偏差调整

由于发电机组轴线倾斜偏差采用简单工具游标卡尺、方形水平仪已经调整合格，所以轴线中心偏差可用一个百分表测量即可。

（1）数据采集

发电机转子用行车或者其它动力依照水轮机旋转方向转动5～7周（转动前给2个径向轴瓦与大轴轴颈之间加上水轮机透平油润滑，防止转动时大轴与轴瓦发生干摩擦损坏瓦），检查发电机大轴与径向轴瓦之间接触良好，无蹩劲。按照图1所示方法把百分表磁性座吸附在发电机大轴法兰盘正上方，经过固定的百分表（记作A）测杆安装在水轮机法兰上。

为了与A表测量数值作比较，按照同样的方法在与其相差90°的方向再安装一个百分表（记作B）。在水轮机大轴法兰0°、90°、180°和270°4个等分测点做好标记。平稳转动发电机大轴一周分别在90°、180°、270°和360°4个位置读取数据，测量结果

记录见表1。

表1 测量结构记录表

（2）数据分析

为了检验测量数据的真实性，将所测得的数据代入下列公式，应该满足实验数据处理的要求。

由于实际测量中可能存在人为误差，如果上面等式不成立，可将测量数据代入下面的不等式中，若满足，即认为测量数据真实可用。

用此方法测量的A、B两组数据，可任取一组数据进行后面的计算。将测量数据代入下式，计算发电机大轴法兰处中心偏差量。

若计算值Y为正，则需将轴承座或者发电机基础板降低；若为负，则需将轴承座或者发电机基础板抬高。若计算值X为正，则需将轴承座或者发电机基础板左移（面向水轮机端，下同），若为负，则需将轴承座或者发电机基础板右移。轴承座或基础板的调整轴承座或基础板的空间位置可以用千斤顶、厂内桥式起重机、楔子板、紫铜皮等进行调整。调整时，先移动偏差较大的方向，复测完4点摆度后再调整另一个方向。

3.应用实例

某水电站安装了1台卧轴混流式水轮发电机组，转轮直径938mm，发电机有1个径向轴承，1个推力径向轴承，轴承座均布置在基础板上。在2011年3月份的检修完工后，水库没有水，未进行调试，待到来水后开机发现，机组带负荷不满，且存在瓦温过高，振动、摆度较检修前加大，如是机组停机，进行轴线调整工作。应用此方法，机组盘车过程如下。

3.1轴线倾斜偏差调整

经过用方形水平仪和游标卡尺测量，大轴垂直方向倾斜度0.15mm/m（方形水平仪气泡偏向水轮机侧），两联轴法兰水平方向相差0.28mm。在方形水平仪和游标卡尺监测下，用千斤顶、楔子板调整，先把发电机基础板靠近水轮机侧降低，再将发电机基础板远离水轮机侧向左平移。最后经过复测，大轴垂直方向倾斜度0.18mm/m，两联轴法兰水平方向相差0.016mm，符合规范和设计要求。本台机组由于水导轴承座采用球绞可动形式，对于大轴水平方向倾斜偏差要求较低。

3.2轴线中心偏差调整

轴线倾斜偏差调整后，按照上述方法测量大轴中心偏差数据见表2。

表2 大轴中心偏差数据表

将数据代入公式进行真假检验：

经过检验，测量数据真实可用。将测量数据代入公式计算联轴法兰处中心偏差值。

由于计算值Y为正，需要将轴承座或者发电机基础板降低；计算值X为负，需要将轴承座或者发电机基础板右移。用千斤顶、厂内桥式起重机、楔子板、紫铜皮等调整轴线中心偏差量，将发电机基础板整体降低0.34mm，并向右侧移动0.25mm。经过2次上述调整，机组轴线偏差量符合规范和设计求。按照此方法进行轴线调整最终记录如下：大轴倾斜偏差量经过调整，垂直方向在大轴轴颈处测量小于0.02mm，水平方向在大轴两轴联结法兰之间测量小于0.01mm，符合规范和设计要求。

大轴中心偏差最终测量数据见表3。

表3 大轴中心偏差数据表

数据真假检验：

将测量数据代入公式计算联轴法兰处中心偏差值。

卧轴混流式水轮发电机组安装规范规定，联轴法兰处摆度小于0.10mm为合格，小于0.05mm为优良。所以，机组联轴法兰处摆度为优良。机组在轴线调整后的试运行和带满负荷运行中，机组运行平稳，推力轴承座处振动、摆度分别为0.015，0.01mm。水导轴瓦、推力径向轴瓦和转子下游侧径向轴瓦温度分别为23，32，28℃，监测值均符合规范要求。实践证明，应用此方法对卧轴混流式机组轴线调整，能够简化计算，提高了工作效率。安装人员容易掌握调整要领，便于推广应用。