水電機(jī)組軸流式機(jī)組軸系調(diào)整工藝

水電機(jī)組軸流式機(jī)組軸系調(diào)整工藝

0混流式機(jī)組盤車工藝與軸線調(diào)整研究現(xiàn)狀通過(guò)調(diào)整水裝置的軸線，對(duì)機(jī)電工程的磁強(qiáng)和各軸的導(dǎo)瓦的力學(xué)有重要影響，直接影響機(jī)電工程的運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定性。在相關(guān)工程理論中,對(duì)混流式機(jī)組的盤車工藝與軸線調(diào)整的理論和應(yīng)用實(shí)例記載較多,而對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的盤車工藝與調(diào)整記錄極少。軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分結(jié)構(gòu)較混流式機(jī)組復(fù)雜,結(jié)構(gòu)上存在較大差異,盤車中遇到的難點(diǎn)和處理方法也不盡相同。本文以尼爾基發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組盤車過(guò)程難點(diǎn)分析與處理過(guò)程為例,結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組盤車的難點(diǎn)、要點(diǎn)進(jìn)行闡述,并對(duì)曾使用過(guò)的不同方法予以對(duì)比分析。1回轉(zhuǎn)軸水輪發(fā)電機(jī)組尼爾基發(fā)電廠位于嫩江干流中段,以防洪、城鎮(zhèn)生活和工農(nóng)業(yè)供水為主,結(jié)合發(fā)電,兼有改善下游航運(yùn)和水環(huán)境,并為松遼地區(qū)水資源的優(yōu)化配置創(chuàng)造條件的大型控制性工程。廠房裝設(shè)4臺(tái)同型號(hào)軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組,水輪機(jī)型號(hào)ZZA833-LH-640,發(fā)電機(jī)型號(hào)SF62.5-56/10850,總裝機(jī)250MW,2006年10月4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電。尼爾基發(fā)電廠屬東北電力調(diào)度中心直調(diào)電廠,參與并承擔(dān)東北電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用、負(fù)荷備用和基荷。機(jī)組結(jié)構(gòu)為半傘式,裝有上導(dǎo)、下導(dǎo)和水導(dǎo)共3部導(dǎo)軸承。因轉(zhuǎn)輪體與大軸連接法蘭滲油及受油器浮動(dòng)瓦磨損嚴(yán)重等問(wèn)題,2號(hào)機(jī)組在2013年12月至2014年3月進(jìn)行了A級(jí)大修。2主軸系盤車階段軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組較混流式,由于其主軸內(nèi)設(shè)有1組操作油管(見(jiàn)圖1),其盤車分2階段進(jìn)行。第1階段,主軸系盤車。此階段,忽略操作油管系統(tǒng),只對(duì)主軸系設(shè)監(jiān)測(cè)分析點(diǎn),并做相應(yīng)調(diào)整,其基本理論與混流式相同。第2階段,在主軸系盤車合格前提下,開(kāi)始對(duì)操作油管盤車。在操作油管盤車時(shí),主軸系部分不必再設(shè)點(diǎn)監(jiān)測(cè),只需監(jiān)測(cè)分析操作油管即可。根據(jù)水電機(jī)組安裝規(guī)范,對(duì)彈性油箱支撐推力軸承,選用彈性盤車較簡(jiǎn)單和縮短工期。因此,機(jī)組主軸系選用彈性盤車方法。由于內(nèi)操作油管支撐與下段管連接法蘭由螺栓把緊,近似為剛性支撐,所以,操作油管的盤車采用剛性盤車方法。2.1軸向擺度調(diào)整主軸系盤車在推力瓦受力調(diào)整合格后進(jìn)行,此時(shí)盤車可能產(chǎn)生的擺度超標(biāo)原因可排除推力瓦受力不均因素。鏡板和推力頭等在安裝前各參數(shù)均調(diào)整為合格,也可不計(jì)影響。軸與法蘭加工合格可認(rèn)為垂直。此情況下軸系產(chǎn)生擺度的主要原因?yàn)楦鞣侄屋S連接法蘭處未實(shí)現(xiàn)上下完全同心,存在分段軸垂直不夠或兩法蘭錯(cuò)牙中心不一致。一般2個(gè)原因同時(shí)存在,根據(jù)影響權(quán)重不同,應(yīng)以先主后次的原則逐個(gè)處理。處理軸線傾斜或有較大折線一般采用如下方法:在推力上下2部導(dǎo)瓦抱緊,強(qiáng)迫導(dǎo)瓦處軸豎直后,其傾斜或折線情況就反映到彈性盤車標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的鏡板外緣軸向擺度上。若此軸向擺度不合格,可先按法蘭處設(shè)表讀數(shù)分析法蘭處上下法蘭不同心情況并進(jìn)行處理。處理合格后,在鏡板水平及法蘭上下同心的情況下,鏡板的軸向擺度可利用與連接法蘭位置幾何關(guān)系,將其分解到連接法蘭處,折算為軸線傾斜值,計(jì)算出需要加墊或研磨的位置和數(shù)值。2.2身份確定和內(nèi)操作油管擺度檢驗(yàn)操作油管的剛性盤車,在主軸系彈性盤車合格后進(jìn)行。假設(shè)整體條件未變,即推力上下(上導(dǎo)、水導(dǎo))2部各坐標(biāo)軸上4塊導(dǎo)瓦仍抱緊,在上導(dǎo)處設(shè)2塊百分表監(jiān)測(cè)主軸位移,作為內(nèi)操作油管部分?jǐn)?shù)據(jù)分析的基準(zhǔn),可由之得到由主軸帶來(lái)的內(nèi)操作油管擺度值,此部分無(wú)法消去。在內(nèi)外操作油管軸線重合并與法蘭面垂直條件下,可假設(shè)外操作油管對(duì)應(yīng)下浮動(dòng)瓦處擺度與內(nèi)油管中瓦處擺度一致,且小于中瓦處數(shù)值。即凈擺度反映扣除軸線偏移后單獨(dú)由法蘭面不平造成的擺度,絕對(duì)擺度減去凈擺度反映軸線偏移造成的擺度。按數(shù)值特點(diǎn)分別處理軸線偏移和法蘭面不平。3軸流導(dǎo)向擠出工藝和分析3.1測(cè)點(diǎn)設(shè)置與測(cè)量面布置尼爾基廠2號(hào)機(jī)組為半傘式結(jié)構(gòu),設(shè)有上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)3部導(dǎo)軸承,盤車前須將上、下2部導(dǎo)軸瓦抱軸,軸瓦單側(cè)間隙控制在0.03~0.05mm以內(nèi)。下部軸承可以是發(fā)電機(jī)下導(dǎo)軸承,也可以是水導(dǎo)軸承。一般為檢測(cè)發(fā)電機(jī)軸與水機(jī)軸連接后軸系彎折程度,采用水導(dǎo)軸瓦抱軸。測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在內(nèi)操作油管上、中浮動(dòng)瓦處、滑環(huán)、上導(dǎo)軸領(lǐng)、鏡板摩擦面外側(cè)、下導(dǎo)軸領(lǐng)、主軸連接法蘭、水導(dǎo)軸領(lǐng)位置。在各測(cè)量面沿圓周均勻8等分,以+Y方向?yàn)?號(hào),順時(shí)針編號(hào)1~8號(hào),如圖2。每個(gè)測(cè)量面的-X和+Y方向分別架設(shè)1塊百分表。3.2啟動(dòng)車輛流程和數(shù)據(jù)分析3.2.1軸向擺度測(cè)定盤車第1圈,得到1組數(shù)據(jù),為確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠,決定隨即進(jìn)行第2圈盤車,完成后發(fā)現(xiàn)2次同等條件下的盤車數(shù)據(jù)基本一樣,認(rèn)為測(cè)量可靠,并以第2組數(shù)據(jù)為準(zhǔn)計(jì)算鏡板邊緣軸向擺度。數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。計(jì)算絕對(duì)擺度見(jiàn)表2。按GB8564—2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》,對(duì)液壓支柱式推力軸承,在抱緊推力上、下部導(dǎo)軸承后,對(duì)鏡板直徑2.0~3.5m(2號(hào)機(jī)組鏡板直徑3.1m),其盤車標(biāo)準(zhǔn)為軸向擺度不大于0.15mm。按表2,-X方向測(cè)值計(jì)算和+Y方向測(cè)值計(jì)算結(jié)果基本一致,表明所測(cè)數(shù)據(jù)基本正確,數(shù)據(jù)有效。最大鏡板軸向擺度發(fā)生在2點(diǎn)和4點(diǎn)方向0.05mm遠(yuǎn)小于0.15mm,可以認(rèn)為主軸軸線盤車合格,不需調(diào)整。3.2.2實(shí)際盤車試驗(yàn)調(diào)整在內(nèi)操作油管上、中浮動(dòng)瓦處分別設(shè)2個(gè)測(cè)量平面,每個(gè)面-X和+Y方向設(shè)2塊百分表測(cè)量,以彼此驗(yàn)證。對(duì)操作油管第1次盤車數(shù)據(jù)求絕對(duì)擺度見(jiàn)表3。按GB8564—2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》,具有浮動(dòng)瓦結(jié)構(gòu)的操作油管盤車擺度不得大于0.30mm。據(jù)表3,回裝后的操作油管擺度所有點(diǎn)均大幅超標(biāo),最小值為1.23mm,需對(duì)內(nèi)操作油管作調(diào)整。同時(shí),以中浮動(dòng)瓦處測(cè)點(diǎn)讀數(shù)為基準(zhǔn),計(jì)算上浮動(dòng)瓦測(cè)點(diǎn)對(duì)之的凈擺度,分析擺度成因。計(jì)算相對(duì)中浮動(dòng)瓦位置的凈擺度見(jiàn)表4。按表3和表4,以Y方向數(shù)據(jù)為例,發(fā)現(xiàn)上部擺度相對(duì)中部擺度接近,沒(méi)有較大出入,凈擺度占絕對(duì)擺度極小一部分,表明上下一起偏移為擺度主要來(lái)源,即主要由內(nèi)操作油管和中操作油管軸線偏移所致,同時(shí)因凈擺度不為0,表明法蘭結(jié)合面不平也是一個(gè)原因,但因數(shù)值較小,為次要原因,暫不考慮,以中浮動(dòng)瓦測(cè)點(diǎn)全擺度為依據(jù)調(diào)整操作油管軸線。因現(xiàn)場(chǎng)對(duì)平移操作的監(jiān)測(cè)與平移本身存在矛盾,即百分表為測(cè)量準(zhǔn)確要求被測(cè)件不宜劇烈振動(dòng),而平移需要在松開(kāi)部分把合螺栓后打擊移動(dòng),且移動(dòng)后的不同部位螺栓把緊順序和緊度對(duì)實(shí)際平移值有較大影響,故實(shí)際平移操作存在較大不確定性,可按實(shí)測(cè)最大擺度4點(diǎn)~8點(diǎn)方向,向8點(diǎn)方向平移4~8方向全擺度的一半,即2.02mm,應(yīng)移至小于2mm。同時(shí),為防止移軸時(shí),定位止口和螺栓阻擋,按計(jì)劃移軸距離實(shí)測(cè)止口尺寸,加工車削到合適尺寸,或?qū)υ菘撞糠謹(jǐn)U孔,移軸時(shí)設(shè)表監(jiān)視。經(jīng)上述方法移軸和盤車幾次后得到結(jié)果,見(jiàn)表5。據(jù)表5,擺度值大幅減小,表明移軸有效。計(jì)算全擺度見(jiàn)表6。據(jù)表6,+Y方向和-X方向計(jì)算結(jié)果相近,表明測(cè)量可靠。以+Y方向數(shù)據(jù)為例分析。上、中位置最大擺度都在1點(diǎn)方向,實(shí)測(cè)最大擺度值0.48mm,考慮到實(shí)際最大值不在此8點(diǎn)上可能性更大,且因測(cè)量斷面不可能絕對(duì)光滑而有測(cè)量誤差。理論上應(yīng)求出實(shí)際最大值,可采用做正弦曲線圖或公式擬合方法。但考慮到即便按做圖或公式計(jì)算出理論最大值,但因現(xiàn)場(chǎng)加墊厚度為可選用既定銅皮的整數(shù)倍,且加墊位置為計(jì)算位置附近,因工期等原因無(wú)法精確分區(qū)處理,理論準(zhǔn)確值計(jì)算反而不如采用由2套測(cè)量數(shù)據(jù)彼此驗(yàn)證而可認(rèn)為準(zhǔn)確的實(shí)測(cè)最值方便且實(shí)用,故在本盤車調(diào)試操作中,全部采用實(shí)測(cè)絕對(duì)擺度的最大值方向數(shù)據(jù),分析處理。整個(gè)盤車調(diào)整過(guò)程,因?qū)嶋H因素忽略不少和偶然因素作用,而帶有一定試驗(yàn)性。為確保加墊對(duì)內(nèi)操作油管法蘭結(jié)合面水平具有效用,加減墊須在止口上方,否則可能會(huì)無(wú)效。求得最大加墊厚度后,在法蘭密封面外緣加厚度相近銅片,把緊連接螺栓后盤車試驗(yàn)。經(jīng)幾次調(diào)整,一般即可合格。最后在上、中部擺度合格后,在下浮動(dòng)瓦處操作油管上加設(shè)一測(cè)點(diǎn),得到上中下浮動(dòng)瓦處油管擺度數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。2組數(shù)據(jù)基本一致,以+Y方向數(shù)據(jù)為例。上浮動(dòng)瓦處操作油管實(shí)測(cè)最大擺度為0.09mm,中浮動(dòng)瓦處實(shí)測(cè)最大擺度為0.13mm,下浮動(dòng)瓦處實(shí)測(cè)最大擺度為0.10mm。均小于規(guī)范要求的0.30mm。認(rèn)為操作油管盤車合格。4付款時(shí)4.1主軸系及操作油管軸線的校核和調(diào)整取得了顯著的高效尼爾基電廠2號(hào)機(jī)組A級(jí)大修中,采用上述彈性與剛性盤車相結(jié)合的方法進(jìn)行了主軸系及操作油管軸線的校核和調(diào)整,現(xiàn)場(chǎng)反映非常好,不僅工藝簡(jiǎn)單,計(jì)算速度快捷,精度高,而且提高了盤車效率,縮短了機(jī)組大修的直線工期,收到了很好的效果。4.2方式盤車檢查機(jī)組根據(jù)GB/T8564—2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》要求:在條件允許時(shí),彈性推力油箱也應(yīng)按剛性方式盤車檢查機(jī)組軸線各處擺度,同時(shí)也應(yīng)將推力軸承上下部軸瓦抱緊進(jìn)行彈性盤車,檢查鏡板外緣軸向擺度。直接采用上導(dǎo)和水導(dǎo)軸瓦抱軸的彈性盤車方法檢查調(diào)整軸線,其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,無(wú)需計(jì)算,從鏡板上測(cè)點(diǎn)的軸向擺動(dòng)數(shù)值,能直觀地看出軸線是否合格,這對(duì)校核大修前擺度和振動(dòng)良好的機(jī)組的軸線起到事半功倍的作用。4.3直接經(jīng)濟(jì)效益1)經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)約機(jī)組安裝、檢修的直線工期至少2天,按尼爾基電廠單機(jī)6.25萬(wàn)千瓦容量,上網(wǎng)電價(jià)0.387元/kWh計(jì)算,可獲得直接經(jīng)濟(jì)效益2×24×62500×