浅谈大藤峡左岸厂房水轮发电机组轴线调整

康伟方，陶 钻

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

大藤峡水利枢纽工程简称为大藤峡大坝，主要由黔江主坝、黔江副坝和南木江副坝组成。其水轮发电机组电站装机容量为1 600 MW，安装了8台单机容量为200 MW的轴流转桨式水轮发电机组。在左岸厂房水轮发电机组安装中，水轮机轴与发电机轴不弯曲运动，主要通过调整推力的大小，并结合镜板水平测量，完成水导轴承轴领的绝对摆度数据调整[1，2]。再调整上端轴的中心，完成上导轴承、受油器上操作油管及套管的摆度数据。

1 工程概述

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，坝址在广西桂平市黔江彩虹桥上游6.6 km处，地理坐标为东经110°01′，北纬23°28′，是红水河梯级规划中最末的梯级[3，4]。大藤峡水利枢纽是一座以防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合利用的流域关键性工程。水库正常蓄水位61 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，总库容34.79×108 m3，总装机容量1 600 MW，工程规模较大。

2 结构特点

水轮机由浙江富春江水电设备有限公司设计制造，水轮机转动部分包括转轮、主轴及操作油管、水导轴承、主轴密封和受油器。水轮机为立式轴流转桨式水轮机、混凝土蜗壳、弯肘形尾水管。水轮机主轴与发电机直接连接，俯视顺时针方向旋转[5，6]。水轮机主轴与发电机主轴采用法兰连接，其连接面高程为EL27.5 m。机组设置2台直缸式导叶接力器，接力器布置在+X轴两侧，接力器工作时一推一拉。

为了阻止任何工况下可能形成的真空，在支持盖上设有4个Φ400 mm的真空破坏阀。主轴密封水及机组渗漏水通过3台立式潜水泵（一主二备）排至尾水。鼻端固定导叶预留DN250自流排水孔。自流排水孔通过预埋管路接至电站渗漏集水井。每台机组设一个漏油箱、收集接力器、调速器及自动化元件。漏油通过漏油泵将油打至调速器回油箱。每台机组设置2台Φ600 mm尾水管盘形排水阀和2台Φ500 mm蜗壳盘形排水阀，用于机组检修时排水。

全厂设置2套操作盘形阀移动式电动油泵系统，供尾水管和蜗壳放空排水盘形阀操作用，操作油压4.0 MPa。机组设置分段关闭阀及纯机械过速保护装置，可在厂用电消失、机组出现过速情况下，安全关闭导叶以保护机组。大藤峡左岸水轮发电机由哈尔滨电机厂有限公司设计制造，形式为立轴、半伞式三相凸极同步发电机，发电机冷却方式为双路径向无风扇端部回风密闭自循环全空冷冷却方式[7]。

发电机采用三段轴（含转子中心体）结构，上导轴承布置在上机架中心体内，推力轴承布置在转子下方的下机架上，下导轴承布置在下机架中心体内。经计算分析，发电机与水轮机组装后轴系的临界转速可满足高于飞逸转速125 %的要求。

发电机转子中心体与主轴的外法兰通过螺栓连接，并且依据一定配合间隙的销段传递扭矩。发电机下机架在安装和检修时，通过定子铁心内径吊出，并可在不吊出转子和不拆除上机架的情况下更换定子绕组线棒和转子磁极，以及对定子绕组端部和定子铁心进行预防性检查。

为了防止轴电流通过主轴到底板形成环流，在上导轴承滑转子与顶轴之间设有特殊结构，其绝缘材料的电气和机械性能，可有效地预防轴电流。

3 机组轴线调整的目的

通过盘车工具使转动部件转动，分析各部轴承轴领摆动数据。确定轴与轴之间、轴与转子之间、转子与推力头之间的同轴度（摆度）通过稳定中心使各部油槽内挡油桶及轴瓦间隙满足要求，确保机组带负荷运行后，摆度及瓦温满足各项技术指标。

4 轴线调整施工场地布置

4.1 转轮室布置

（1）转轮桨叶上布置安全网，将所有孔洞全部封堵，方便测量人员行走；

（2）转轮处布置木楼梯，可以下到桨叶处进行测量；

（3）转轮室两个对称方向布置照明，采用低压照明或灯带照明；

（4）清理杂物，避免影响盘车。

4.2 水车室布置

（1）主轴密封座需固定在大轴上，清理周围杂物，保证密封座随大轴转动不受影响；

（2）主轴密封大型附件需吊入下导流锥周围，但不得影响盘车；

（3）水导轴承油底盘吊入下导流锥周围布置，不得影响盘车；

（4）水导轴承外侧油槽及水导轴承座安装完成；

（5）水导轴承处两个对称方向布置照明；

（6）水导轴承轴领上+Y及+X架设两块百分表；

（7）焊接水发联轴保护罩处的测量样架；

（8）在水轮机轴及发电机轴保护罩中间位置+Y及+X架设4块百分表；

（9）清理杂物，避免影响盘车。

4.3 下机架布置

（1）下导轴承瓦托安装完成，具备抱瓦条件；

（2）考虑下导瓦为非沿轴线对称布置，在轴线两侧设置八块瓦，并用45#透平油润滑；

（3）在下导轴承轴领上+Y及+X布置两块百分表；

（4）下导轴承测量处两个对称方向照明；

（5）推力轴承高压油顶起管路安装完成，具备顶起条件；

（6）推力轴承高压油顶起泵站电气接线完成，具备顶起条件；

（7）推力轴承注45#汽轮机油约100 mm，满足高压油顶起循环条件[8]；

（8）在推力轴承镜板+Y及+X径向、周向布置4块百分表；

（9）在推力轴承镜板或者推力头上布置一台合像水平仪；

（10）在推力轴承测量处两个对称方向布置照明；

（11）清理杂物，避免影响盘车。

4.4 上机架布置

（1）在上导轴承轴领处以+Y为1#点，逆时钟方向等分8点；

（2）在上导轴承轴领+Y及+X方向布置两块百分表；

（3）在集电环+Y及+X方向布置两块百分表；

（4）在上导轴承测量处两个对称方向布置照明；

（5）安装完成盘车工具，并试车；

（6）清理杂物避免影响盘车。

4.5 受油器布置

（1）安装完成上操作油管；

（2）焊接上操作油管测量支架（注：不要焊接在行走平台上）；

（3）在上操作油管上部与下部+Y及+X方向分别布置4块百分表；

（4）清理杂物，避免影响盘车。

4.6 轴线调整施工电源布置

在主厂房EL38.0 m高程位置布置二级配电柜，在EL38.0 m高程段7#、8#机组之间布置1面三级配电箱，在下机架EL29.0 m高程布置一面三级配电箱，在水车室EL24.5 m高程布置一面三级配电箱，作为施工和照明电源，满足施工过程中焊接、照明及电气试验的用电需求。所有空气开关均带有漏电保护装置，电源箱采用三相五线制配电，且安排专职维护，并上锁。

5 工艺流程

机组轴线调整工艺流程如图1所示。

图1 机组轴线调整工艺流程图

6 施工准备

（1）转动部分处于中心位置。测量转轮、转子及各部位轴承间隙，通过数据分析机组中心；若不在中心，可以通过架表抱下导瓦，然后顶、落转子的方式调整，直至转动部分基本处于中心；

（2）推力瓦受力调整完成，镜板处于水平状态；

（3）8块下导瓦已安装到位，抱瓦的紧量暂定为0.01 mm；

（4）检查各固定部分与转动部分间隙，保证内部无杂物遗留。发电机定转子间隙用白布带拉一圈。水轮机转轮间隙目测检查。镜板和各瓦面洁净并已具备润滑条件，高压顶起装置已经具备顶起条件；

（5）上机架固定牢靠，千斤顶临时固定牢靠；

（6）盘车工具安装到位；

（7）制动管路顶起及复位管路形成，能通入使用；

（8）桨叶与转轮室间隙、空气气隙等，转动部位与固定部位间隙检查；

（9）各记录表格准备到位，各部测点标示明确、一致。

7 轴线调整流程

机组轴线调整百分表架设如图2所示。

图2 机组轴线调整百分表架设图

7.1 盘车前的准备

（1）在上机架四个方位设置四块百分表，开动盘车工具。当盘车工具带负荷时，检查上机架是否有位移变化，如无变化继续盘车工作；如有变化，则对上机架再次进行加固，直至盘车工具带负荷时上机架无位移变化后通入正式盘车；

（2）在水导、水轮机轴上法兰、发电机轴下法兰、下导、推力镜板、上导、集电环、上操作油管上下两端部+Y、+X径向方向分别架设百分表，在推力镜板+Y、+X轴向方向架设百分表。所有架设百分表应将大指针对零，小指针对5；

（3）在推力轴承镜板或推力头上放置合像水平仪，以测定镜板水平；

（4）启动盘车装置，带动发电机转子旋转，如果听到有异样响声应立即停止其旋转，无异常后旋转一周，这时不记录百分表读数。

7.2 正式盘车

（1）各测点处人员全部到位，开始轴摆度的测量及调整；

（2）开启高压油顶，启动动盘车装置，按俯视顺时针转动转动部分；

（3）每转到各个测点，停止高压油顶后，各部位记录百分表的读数；

注：桨叶间隙、转子气隙在盘车时监测，确认没有碰触即可，在轴线调整合格后再进行精确测量；

（4）重复以上步骤2～3次，从中选择一次最好的数据作为测定结果；

（5）经过计算采取相应措施调整，循环盘车直至轴线满足要求；

当摆度测量满足要求后，精确测量转轮桨叶与转轮室间隙、转子气隙，结合两组数据找正机组中心（注：通过分析数据，架表抱偏下抱瓦，再通过顶、落转子两次，旋转一圈，重新测量两部位间隙，直至机组中心满足要求）；

（6）以1号磁极对准+Y，圆周均布测量16个磁极部位空气间隙，测量转轮桨叶与转轮室间隙；

（7）顺时针旋转180°，再次测量16个磁极处的空气间隙，间隙偏差不应大于实际平均间隙值的±8 %，同时测量转轮室间隙，偏差不能大于实际平均间隙±10 %；

（8）数据合格，申请验收。

7.3 机组轴线调整目标

机组轴线调整控制目标如表1所示：

7.4 质量保证措施

表1 机组轴线调整控制目标

（1）严格按照图纸和规范要求，根据大藤峡左岸机组轴线调整特点，对各个环节进行控制，确保安装质量受到全面有效控制。主要包括：质量体系、文件与资料的控制、采购和材料质量控制、工艺质量控制、过程质量控制、检验与试验质量控制、检验、测量和试验设备的控制、检验和试验状态、纠正和预防措施、搬运、贮存、防护的控制、质量记录控制、培训等；

（2）施工工序严格按照施工方案进行，每道工序进行自检，上道工序不合格不得进行下道工序施工。对参与机组轴线调整的管理人员及工作人员进行技术交底，并且进行相应的培训教育，贯彻执行质量标准、操作要点、安全文明注意事项等；

（3）做好过程控制各项记录，使用经监理工程师批准的验收表格，真实、及时地提供各项质量控制检查验收资料。

8 结语

随着科技的不断进步，水轮发电机组的大轴加工精度较高，轴线调整也变得更加简单。为了提高大藤峡水利枢纽工程水轮发电机的安装质量，研究大藤峡左岸厂房水轮发电机组轴线调整方法。在大藤峡左岸机厂房水轮发电机组安装中，根据调整推力的受力情况，结合镜板水平测量，完成水导轴承轴领的绝对摆度数据调整，通过调整上端轴的中心，实现上导轴承、受油器上操作油管及套管的摆度的数据调整。