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1、大朝山水电站机组盘车方法及摆度计算作者：何婷来源：科技资讯2011年第16期何婷（葛洲坝机电建设有限公司湖北宜昌443000）摘要：以大朝山水电站5号机组检修为实例阐述水轮发电机组的盘车方法及摆度计算方法; 机组盘车是检查镜板与机组轴线及机组各轴法兰间的垂直情况，轴线有无曲折及弯曲现象，盘车 记录是处理机组轴线的基本依据。关键词:大朝山水电站水轮发电机组盘车机组轴线摆度全摆度净摆度中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号：1672-3791（2011）06（a）-0135-031机组的主要参数大朝山水电站共安装有6台机组，是东方电机厂设计、制造的立轴半伞式水轮发电机组。水 轮机型号为HLD26
2、7-LJ-580,额定水头为72.5m,额定流量为345.87m3/s,额定转速为115.4r/min; 发电机型号为SF225-52/12800，额定出力为225MW。水轮发电机共设置有上导、水导两套导轴承 和一套推力轴承,上导有12块导轴瓦,水导有10块水导瓦;推力轴承位于上导和水导之间，采用 具有良好调节性能的多波纹弹性油箱支撑结构，装配有16块弹性金属塑料瓦，16个弹性油箱间 油路互相连通，可保证轴瓦受力均匀，推力轴承总负荷约17239kN。2盘车的目的水轮发电机组盘车是大型发电机组安装和检修过程中一道非常重要的工序，并且占用直线工 期，盘车即缓慢转动整个机组转动部分,调整机组轴线。通
3、常用机械或电动的方法使机组转动部 分缓慢旋转，在转动部分特殊部位用百分表进行测量，并记录各个方向的摆动值，然后按照这些数 据来分析计算机组倾斜方向机倾斜值，以便调整机组，确保发电机轴和水轮机轴在同一根轴线上， 主要进行检测的内容为：（1）大轴是否铅垂；（2）转动部件两连接部分件是否同心和曲折;（3）镜板 与主轴是否垂直；（4）转子中心体与上端轴、发电机轴是否垂直；（5）机组轴线是否合格。3有关盘车的几个几何尺寸大朝山水电站机组镜板直径为3750mm，水轮机轴长为4872mm,发电机轴长为4910mm,转轮 高度为3445mm,以大朝山水电站机组盘车各测点部位为实际参考，上导中心至镜板摩擦面间距
4、为 4625mm,镜板摩擦面与水轮机轴法兰间距为4195mm,上导中心至水轮机轴法兰距离为11607.5mm, 镜板摩擦面与水导中心距离为7082.5mm;补气头至水导距离为13606mm,集电环（上环）至水导距 离为12606mm,上导至水导距离为11606mm,转子下法兰至水导距离为7896mm,推力头至水导距离 为7696mm,发电机下法兰至水导距离为2987mm,水轮机轴上法兰至水导距离为2787mm,镜板至上 导距离4745mm,水轮机轴上法兰直径为2150mm,上端轴法兰直径为1660mm,转轮上止漏环间隙为 2.70mm3.10mm,下止漏环间隙为2.10mm2.50mm,发电定
5、、转子设计空气间隙为22.00mm,磁极 个数为52个。机组各轴系长度详图1:大朝山水电站机组轴系简图。4盘车前准备工作4.1盘车前的检查清扫工作机组盘车前，将水轮机轴上法兰、发电机轴上法兰和下法兰、上端轴法兰圆周面油漆清除干 净,检查无高点；检查旋转部件与固定部件间隙处应无杂物。将转子位于上游部位+Y方向磁极 定义为1号磁极，并依逆时针方向进行编号。4.2机组中心位置调整盘车前先调整推力轴承、弹性油箱,调解镜板高程及水平，并把机组转动部件推到迷宫环间 隙的中心位置,即调整转轮上、下止漏环间隙及空气间隙均匀。4.3弹性油箱受力调整在受力调整过程中，要始终抱紧上导和水导瓦,使机组轴线一直处于强迫
6、垂直状态，调整16 个支柱螺栓,使各弹性油箱的压缩变形值能够符合一定的规范。受力调整工作结束后，要复查镜 板的水平及转轮上下止漏环间隙及发电机空气间隙，并做记录，供准备盘车之用。5大朝山机组盘车5.1盘车方法大朝山水电站由于只有上导、水导两套导轴承和一套推力轴承，故只用上导和水导作为径向 支撑,为了使瓦不致和轴抱的太紧，但又不能抱的太松，所以要调整间隙以0.03mm0.05mm为宜, 太紧使轴不能自由转动,太松又可能使轴在转动过程中发生位移。盘车前要仔细进行检查，确保转动部分和静止设备之间要有一定的间隙，使各轴承挡油环和 轴要有一定的距离，并检查转轮止漏环间隙、空气间隙及风闸闸板间隙，防止转动
7、部分和静止部 分相碰撞，影响测量结果。大朝山水电站为电动盘车，在发电机转子励磁的情况下,对发电机定子三相绕组逐相轮换通 入直流电，使发电机转子在电磁力的驱动下发生转动。5.2测点分布弹性盘车不仅要反映出各转动部分的径向跳动值，而且还要反映出镜板的轴向跳动值，即轴 线与镜板间垂直情况。校核测点分布不仅要有水平测点，还要在镜板处布置有垂直测点。大朝山 机组盘车前,分别在补气头、集电环上环及下环、上导轴领、上端轴法兰、转子中心体下法兰、 发电机轴上法兰（即推力头）、镜板、发电机轴下法兰、水轮机轴上法兰、水导轴领等11个典型 部位的+X、+Y方向上各设一块百分表，用于测量上述部位的盘车摆度。其测量部件
8、测点序号分 布分别如图2所示,测点编号逆时针旋转，需注意的是，测点序号为机组未转动时的序号，各部位 测点对应一致。5.3摆度的计算方法大朝山水电站机组在每个测量部件间距90。方向上，各布置两块百分表，通常位于+Y和+X 方向上，百分表座吸在固定部件上，表头指针指在向转动部分，盘车时，每个部分的百分表都可以 准确的记录此部件各测点的相对摆度值。如图3摆度特性几何关系所示，假设百分表设于+x方向，显然，当大轴中心o1位于ox轴上, 百分表读数为e，当。1顺时针旋转一个角度0至。，有：% htf oa + ab gb海二 ecos ft足廿=（Eh - o-*! h -蚌七 in Pob =尺义时存
9、：一e - ecos i） 4- R* 喝%u】M 炭tir KlJt；S二讯岳_爪同理可得3方向匕的挖度值为，r二l “单日因此，对于每个每个测量部件，旋转一周，借鉴物理学里力的矢量分解和求和原理和方法，该 测点部位旋转摆度e为：式中,n=8,当求的旋转摆度e后，同样依据矢量分解的方法，可得测点部位旋转摆度对应的角 度值0o5.4盘车数据记录分析及调整以大朝山水电站5号机组A级检修盘车数据位实例，分析计算机组摆度值。表1和表2分别 为5号机组A级检修过程中第一次盘车时的记录值。表1和表2中的数据，只是各转动部件在+X轴和+Y轴向的相对摆度值,分析盘车结果好坏， 不但需要知道相对摆度值，更重要
10、的是要知道每一转动部件的实际旋转摆度值。根据国际GB8564-2003及有关水轮发电机组安装技术规范要求及第一次盘车的数据记录，得 出结论如表3所示。大朝山水电站机组轴系检查技术标准如下：(1)补气阀最大绝对摆度V0.30mm;(2)集电环最 大绝对摆度V0.45mm;(3)转子中心体及上端轴倾斜值V0.04mm/m;(4)发电机轴倾斜值V 0.04mm/m;(5)水轮机轴倾斜值V0.04mm/m;(6)镜板轴向摆度V0.20mm;盘车全摆度值应小于 0.04mm/mL计算值。盘车时抱住上导和水导，参量L为上导或水导到各测点的距离。根据旋转轴系的长度，可计算得出各分段轴的倾斜值，根据数据计算结
11、果，可绘制出旋转轴系 的折弯图，然后综合进行分析，得出机组轴系调整方法,本文不做阐述。由图1中的数据,计算转 子中心体及上端轴(视转子中心体与上端轴为一根轴)最大倾斜值为0.048mm/m;发电机轴最大倾 斜值为0.032mm/m;水轮机轴最大倾斜值为0.026mm/m;显然转子中心体及上端轴倾斜值超出规范 要求。根据第一次盘车数据，计算出各旋转部位的摆度值及各分段轴的折弯值，得出机组轴系调整 的方法，然后进行第二次盘车及数据记录分析，直至机组轴系调整符合相关规范要求。6机组盘车的体会(1) 大朝山水电站的盘车方法简单，现场容易操作,通过机组的运行实践证明，振动和摆度都 符合设计要求，说明此盘
12、车方法和摆度计算方法是完全可行的。(2) 盘车前需进行受力调整，使各弹性油箱的压缩变形值符合一定的规范值，机组转动部分应 处于中心位置,大轴应垂直，以免影响测量结果。(3) 盘车前转子应尽可能调至中心位置，使空气间隙均匀。(4) 每次盘车都旋转两圈，摆度计算时一般采用第二圈的测量数据进行盘车分析，因为在转动 部件旋转第二圈时,推力瓦与镜板间的油膜比较均匀，故计算出的摆度值误差相对较小。(5) 盘车时注意转动部分和规定部分之间不能相碰,特别是各轴承挡油环。因为机组轴线并 不是一条理想直线,盘车时，在较大电磁力的作用下，转动部分和静止部分相抗，会损坏推力瓦和 导轴瓦，甚至会扭弯上端轴。(6) 大朝
13、山电站5号机组A级检修盘车过程中，若上端轴从测点7向测点3平推了 0.15mm, 则镜板径向的全摆度值可能会更佳。(7) 盘车结束后，由于定转子剩磁较强，磁性物质很容易被铁芯吸引，故在机组首次启动前，需 要彻底检查定、转子空气间隙。(8) 本文中阐述的摆度计算方法同样可适应于发电机组安装中定、转子的圆度计算；尤其是 在转子组装完成后，通过此方法计算可得出转子的旋转摆度。参考文献1 刘云.水轮发电机故障处理与检修M.北京：中国水利水电出版社，2002.2 李焰，等.水轮发电机组平衡分析与实践J.水电站机电技术，2010(1).3 杨云，等.水轮发电机组盘车数据分析中的信息分离J.人民长江，2003(10).+T：59 2 SSL审当；件档点玮号布芬担
