水輪發(fā)電機組軸線檢查與處理一、軸線處理與調(diào)整的目的水輪發(fā)電機組是一個由水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械能，又由旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)換為電能的機器。因此水電機組在運轉(zhuǎn)中受有水、機械、電磁等多種力的作用，從而引起機組的承重機架部分發(fā)生水力、、機械、電磁等多種振動。當振動幅植超過允許范圍時，就有可能導致機組部件的損壞，給水輪發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行帶來嚴重的威脅。機組振動與擺度幅值的大小是衡量機組質(zhì)量最主要的標準之一,它反映了設(shè)計、制造、安裝、檢修工藝的水平，所以是一個綜合性的標準。產(chǎn)生機組振動的主要原因：（1）水力干擾。這主要是由于水渦輪葉型不對稱、轉(zhuǎn)動與固定止漏環(huán)圓度不好及轉(zhuǎn)輪中心位置不正等原因引起。（2）轉(zhuǎn)輪重量不平衡。一般在制造廠都進行水蝸輪的靜平衡試驗與配重處理，因此水蝸輪的重量不平衡力都較小。（3）發(fā)電機轉(zhuǎn)子重量不平衡。在進行發(fā)電機轉(zhuǎn)子組裝時，為使其重量分布均衡，輪環(huán)鐵片的堆積及掛裝磁極都是稱重后對稱配置的，但由于轉(zhuǎn)子的直徑和重量都很大，往往難以達到平衡。一般還需要通過在機組安裝后的試運行中,進行動平衡試驗與配重處理,才能解決。（4）電磁干擾力。這主要是由于定子與轉(zhuǎn)子圓度不好或發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心位置偏差較大造成的氣隙不均勻等原因引起。（5）軸線處理與調(diào)整質(zhì)量不良。上述原因都會導致機組旋轉(zhuǎn)部件的擺動增大，傳至軸承與機架引起振動，這種振動主要是一種機組轉(zhuǎn)速頻率的振動。綜上所述，軸線處理與調(diào)整的目的，也就是為了使機組所受的外干擾力減小，從而減小振動與擺度，給機組的安全穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件，這是機組安裝、檢修中一項十分重要的工作。軸線處理與調(diào)整,可分開來講：（1）軸線處理的目的是通過處理使之軸中心線(即軸線)對鏡板面的不垂直度達到允許的標準，當發(fā)電機軸與水輪機軸的法蘭出現(xiàn)彎曲，也應進行處理，使水輪機軸的擺度達到允許標準。（2）軸線調(diào)整的工作有二：一是將發(fā)電機轉(zhuǎn)子中心和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動止漏環(huán)中心位置，盡可能分別調(diào)到發(fā)電機定子中心與水渦輪固定止漏環(huán)中心同心。這樣可使由于發(fā)電機氣隙不均和止漏環(huán)間隙不均而引起的磁力與水力干擾減??；二是合理調(diào)整推力各瓦的受力使其均衡，調(diào)整各導軸承同心并與主軸旋轉(zhuǎn)中心線一致，以減小機組運轉(zhuǎn)中軸承的憋勁力。二、軸線測量的方法及基本原理1、軸線測量的方法軸線測量是給進行軸線處理提供計算依據(jù)的。前面已談到軸線處理的目的，是要通過軸線處理工作使主軸中心線對鏡板鏡面的不垂直度達到允許標準。從而可以理解，軸線測量的成果應能求得主軸中心線對鏡板鏡面的不垂直度。當主軸有幾根軸聯(lián)接而成時，還需能求得法蘭處的彎曲。因此，通過軸線測量，應能獲得主軸各部的擺度（擺動的最大輻值）及其方位的成果。軸線測量的方法現(xiàn)在主要采用的是盤車法。有機械盤車和電氣盤車兩種，它一般是利用廠內(nèi)吊車牽引的機械力或磁場的作用力使主軸旋轉(zhuǎn)，同時在主軸各部安設(shè)百分表，即可獲得主軸各部擺度的方法。2、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性如軌跡旋轉(zhuǎn)立體圖所示：繪制了當主軸中心線（以下簡稱軸線）與鏡板鏡面不垂直時，在盤車過程中軸線的運動軌跡，這時軸線運動的軌跡為一圓錐形，在截面Ⅰ處所截得圓的直徑2A既為Ⅰ處的擺度，同理2B為Ⅱ處的擺度，可見在軸線的不同部位上其擺度是不等的，距離推力瓦面越遠其擺度值越大（不考慮法蘭彎曲）。這樣由主軸某部位的擺度值及該部位到推力瓦面的距離，即可求得軸線對鏡板鏡面（它與推力瓦面重合）的不垂直度，從而可使軸線得以處理。如主軸旋轉(zhuǎn)水平投影圖所示：機組主軸沿公轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，其自轉(zhuǎn)中心也旋轉(zhuǎn)一周。擺度最大點1，在自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的共同作用下，沿公轉(zhuǎn)中心在旋轉(zhuǎn)過程中始終最大。（可見通過盤車，不管在任何位置我們都可以找到最大擺度點）我們可以在任何位置架設(shè)百分表測量軸號1點的擺度，同時位置不變相隔1/2個旋轉(zhuǎn)周期后測量軸號3點的擺度，兩個擺度相減，即為主軸的最大擺度值。其軸線傾斜度（j=最大擺度/2.）

在一般盤車中，主軸一水平截面我們對軸的編號為8個點，將軸逆時針（與機組旋轉(zhuǎn)方向相反）八等分編號為1#-8#。為相互校驗，我們一般在+X和+Y方向，各架一塊百分表。只要百分表的測頭對準主軸旋轉(zhuǎn)中心o，則在盤車過程中，旋轉(zhuǎn)軸上同一截面不同方向所安設(shè)的百分表所得各軸號處的讀數(shù)，其相對值是一樣的。也就是說若以軸號為橫坐標，百分表讀數(shù)為縱坐標則繪制而成的平面曲線是相同的。這條曲線為一近似的正弦曲線。如圖。波峰在軸號1，波谷在軸號5，其最大輻值即軸號1與5的百分表讀數(shù)之差值，等于該水平截面處的旋轉(zhuǎn)軸擺度2A。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性可歸納如下：（1）軸在旋轉(zhuǎn)過程中，軸上各點的運動軌跡為以旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓；（2）以百分表所測得的軸表面各軸號的讀數(shù)為縱坐標，軸號為橫坐標，可繪制成一近似的正弦曲線；（3）上述正弦曲線的輻值即為擺度，故叫做擺度特性曲線；（4）擺度最大方位是指由旋轉(zhuǎn)中心至軸中心偏差方向所指的那個軸號，也即擺度曲線的波峰所示的軸號位置。3、軸線測量的機械盤車法（對于懸式機組）機械盤車法是在推力瓦面抹以豬油后，利用吊車牽引使主軸在旋轉(zhuǎn)一周中，在主軸圓周等分的八處停留，測得主軸各部百分表的讀數(shù)，從而可求得主軸的各部擺度值。機械盤車法的工作程序如下：（1）軸位編號：一般可從發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁極1號開始，與機組旋轉(zhuǎn)方向相反，將圓周八等分，編號為1-8。并在推力頭、上導、下導及水導等處各測量部位分別作好明顯編號。（2）設(shè)表：一般可在上導、下導、法蘭及水導等測量部位的X、Y兩方向裝設(shè)百分表，這樣每轉(zhuǎn)一圈能得到兩組數(shù)據(jù)，以供相互校核。同一方向各部位的百分表應安設(shè)在同一徑向垂直面上，并應與主軸表面垂直，設(shè)表工作應慎重對待，否則會帶來較大誤差。（3）上導軸承間隙應縮小至0.05-0.10毫米為宜，以使在盤車過程中，主軸無過大的“平移”現(xiàn)象。同時將下導及水導拆除，檢查其它固定部位應與轉(zhuǎn)動部分無相碰的可能，主軸處于自由狀態(tài)。（4）盤車時每點停留位置應盡量做到準確，停止后應將鋼絲繩放松，在水導軸承處推軸檢查主軸應自由，然后再進行百分表讀數(shù)記錄。（5）盤車記錄一般應連續(xù)兩圈，一般第二圈測量數(shù)據(jù)較為正確。注意：盤車前應將主軸盡量移到機組中心，防止盤車過程中出現(xiàn)碰撞或蹩勁現(xiàn)象。三、軸線測量成果的分析與軸線處理1、擺度特性曲線的繪制：由于繪制擺度特性曲線（簡稱擺度曲線）的方法，能根據(jù)它是否符合“正弦曲線”的規(guī)律，對個別誤差較大的讀數(shù)可酌情考慮甚至刪去，這樣從擺度曲線求得的最大擺度值及其方位，其準確度要比向量合成的計算法為高，且易于掌握，故在機組安裝和檢修中已被廣泛采用。機組安裝過程中應先對發(fā)電機單獨進行盤車，根據(jù)盤車數(shù)據(jù)通過刮削絕緣墊的方法處理機組軸線。當數(shù)據(jù)較小時，可以連軸再進行水輪發(fā)電機組盤車，根據(jù)盤車數(shù)據(jù)再次處理絕緣墊，已使機組擺度值在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于在盤車過程中，軸線除了旋轉(zhuǎn)還存在有“平移”，計算中可將上導的百分表讀數(shù)看作“平移”值，則從法蘭、水導等處百分表讀數(shù)中減去相對應軸號的上導處讀數(shù)后，就得到了以上導為零點的法蘭、水導等處的擺度了。木座電站發(fā)電機單獨盤車記錄：木座電站2F水輪發(fā)電機組主軸盤車擺度記錄日期2007年7月1日Y表2次盤車記錄(單位：0.01mm)測點1234567(起始）8百分表讀數(shù)上導軸頸處a00000000下導軸頸處b1119242413403上法蘭d1327373923802凈擺度′下導軸頸處Φba′1119242413403上法蘭Φda′1327373923802相對點1——52——63——74——8全擺度上導軸頸處Φa0000下導軸頸處Φb-2152421上法蘭處Φd-10193737凈擺度下導軸頸處Φba-2152421上法蘭處Φda-10193737

結(jié)合盤車記錄和凈擺度曲線，可知機組下導和法蘭的最大擺度點在軸號3偏軸號4（因為同軸，兩位置最大擺度點應在同一位置，否則大軸有彎曲現(xiàn)象），45度方向，法蘭的最大凈擺度值是0.38mm，下導最大擺度0.25mm。2、刮削絕緣墊厚度的計算：如圖：△ABC相似于△DEF則有刮削絕緣墊厚度δ=D推J/L位置和最大擺度方向相同。若采取加墊的方法，加墊的位置和最大擺度的方向相反。

如圖所示：結(jié)合木座電站先前的盤車擺度分別計算相對下導絕緣墊的刮削值和相對上導絕緣墊的刮削值。δ下導=0.125×1100/3853=0.04mm；δ法蘭=0.19×1100/5332=0.04mm故絕緣墊在盤車點3偏4方向刮削絕緣墊的厚度為0.04mm。在機組安裝過程中，當發(fā)電機單盤合格后，連水輪機軸。采取相同辦法綜合考慮水導、和下法蘭的擺度值和擺度方位刮削絕緣墊。3、絕緣墊的現(xiàn)場刮削如圖：現(xiàn)場根據(jù)機組盤車點號在絕緣點上分別標記1-8點。然后現(xiàn)場松開推力頭與鏡板把合螺栓，使用風閘頂轉(zhuǎn)子，讓鏡板和推力頭分離，拆下絕緣墊?，F(xiàn)場沿最大擺度方向（3偏4點45度方向）作一直線。然后將此直線3等分（可現(xiàn)場根據(jù)擺度大小確定等分數(shù)），分別做垂線，將絕緣墊劃為3個區(qū)域。分別對應0.04mm，0.02mm，0mm。完畢后回裝再盤車校驗。四、機組定中心及推力瓦受力調(diào)整1、機組中心機組中心線主要指定子中心與固定止漏環(huán)中心的連線。一般轉(zhuǎn)子的中心位置可用上機架中心值(即在X、Y、-X、-Y四個方向測得的主軸與上導軸承壁之間的距離)來控制，其調(diào)整值的確定可按安裝記錄中的上支架中心值進行。水輪機的中心位置一般采用止漏環(huán)間隙值確定其調(diào)整位置。2、機組定中心及推力瓦受力調(diào)整的步驟(1)測量上機架中心值，根據(jù)已確定的上機架中心調(diào)整值，定出主軸需移動的方位及數(shù)值；(2)測量水輪機中心值，根據(jù)已確定的水輪機中心調(diào)整值，定出主軸需移動的方位及數(shù)值；(3)兼顧上機架和水輪機的中心值，定出主軸需移動的方位及數(shù)值；(4)在上導與水導互成90°的X、y方向，各設(shè)置兩塊百分表，以監(jiān)視主軸的移動數(shù)值；

(5)根據(jù)移動數(shù)值，在上導處用推瓦的方法推軸，推軸過程中利用上導和水導處的百分表進行監(jiān)視。推軸完畢后用12鎊大錘依次打緊各瓦扛重螺栓，受力較小的可酌情多打1—2錘，逐漸以相同的錘擊力依次錘擊約10—20遍后，在水導處觀察每錘擊完一個推力扛重螺栓，百分表讀數(shù)變化在0.01—0.02毫米左右，而每錘擊完一遍，百分表指針又基本回到原處，這樣有三四遍，即可認為推力各瓦受力已均衡。(6)受力調(diào)整完畢，可根據(jù)(1)-(5)的步驟在次確定機組中心。(7)轉(zhuǎn)動部件中心調(diào)整合格后，在上導水導處互成90o以安裝兩只千分表以監(jiān)視主軸徑向位移，然后再下迷封環(huán)間隙中十字方向輕輕打入四條小楔鐵，將主軸固定。應保證四條楔鐵打緊后，水導的兩千分表回零位，不回另值，不應大于±0.02毫米。

以便下一步進行機組瓦隙調(diào)整。五、軸承間隙圖解計算（以木座為實例進行講解）木座電站2F水輪發(fā)電機組主軸盤車擺度記錄日期2007年7月10日X表第2次盤車記錄(單位：0.01mm)測點1234567(起始)8百分表讀數(shù)上導軸頸處a00000000下導軸頸處b32-4-6-7.5-402.5上法蘭d45-1-2-7-303水導軸頸處g-1.56813840-2凈擺度′下導軸頸處Φba′32-4-6-7.5-402.5上法蘭Φda′45-1-2-7-303水導軸頸處Φga′-1.56813840-2相對點1——52——63——74——8全擺度上導軸頸處Φa0000下導軸頸處Φb10.56-4-8.5上法蘭處Φd118-1-5水導軸頸處Φg-9.52815凈擺度下導軸頸處Φba10.56-4-8.5上法蘭處Φda118-1-5水導軸頸處Φga-9.52815根據(jù)盤車記錄和凈擺度曲線，我們可以知道水導最大擺度為4點偏5點方向5度，凈擺度值為0.15mm，則主軸傾斜值為0.075mm。1)水導