水电厂发电机组轴线处理的几点体2

水电厂水轮发电机组轴线处理的几点体会

周云安 李刚

（安康水力发电厂，陕西 安康 725000）

摘要：

水轮发电机组在安装与大修过程中对轴线的处理是一项重要的机械工作。轴线处理的好与坏关系到整体机组安装水平和机组大修工作的总体质量，并直接关系到水轮发电机组的安全运行状态，它是衡量水轮机组整体运行水平的关键技术指标之一。本文是经过多次对水轮发电机组安装和扩大性大修的盘车及对水轮发电机组的轴线处理、实施、试验运行后的经验，用几次典型盘车数据分析得出的对水轮发电机组轴线处理几点体会和一些总结，希望能在实际工作中起到参考作用。

关键词：发电机 转子 水轮机 轴线 盘车数据 一：水轮发电机组轴线处理的重要性

我国当前以低碳经济，绿色经济作为经济的发展方向。水力发电再次被国家视为工业经济发展的重要基础，各种形式的水利资源被人类巧妙、充分、高效、重复的利用，其中以水力发电为主要目的的各种样式水轮发电机组层出不穷。在水力发电当中，水轮机发电机组是整个发电系统最基本，最重要的组成部分。无论水轮发电机组是在安装，还是在后续的历次维护性大修过程中，水轮发电机组轴线处理的好与坏都是关系到本台机组是否能够安全稳定运行最为重要到工作之一，必须在工作过程中给予足够重视。 二：水轮发电机组轴线处理几点经验

对轴线处理前需做到以下几点：

1：发电机转子和水轮机处在中心位置才能进行盘车。 2：镜板必须清理干净，不得有任何杂物。 3：上机架水平，镜板水平，推力头水平。 4：发兰面必须清理干净，做好保护措施。

5：水轮机上下止漏环环面处必需处理得当，并做好必要的防护措施。

6：必须把发电机上、下发兰分开进行裸体盘车（发电机上下发兰不分轴盘车可能会成功，但多数情况下不会成功，不建议这样做） 7：在加垫前必须进行裸盘。

这七点是在轴线处理前必须先做到以后，才能进行下一步的盘车数据记录，否则所有的数据不是真实的，是不能用的，且以上七点相互影响，顺序不要更换，否则也不能得到真实的盘车数据，使盘车工序混乱，浪费时间浪费人力浪费财物。

发电机轴线处理工作是建立在转子和水轮机处于中心位置以后才能进行的工作，应先把转子中心找到以后，然后就以转子的中心为中心联轴裸盘车，使水轮机处于悬空状态，这时如果转子和水轮机不能共同处于中心位置，而且固定原件上机架，定子，下机架，蜗壳又不可调的情况下，可以转子为中心并以转子的位置点位对水轮机进行逐点位置校核，让水轮机的点位和发电机镜板点位位置一致，找出偏离中心点位，根据工作经验，可以适当的牺牲发电机镜板水平来求得转子与水轮机的中心位置，但是要特别注意以下三点： 1：上导瓦、下导瓦、推力瓦、水导瓦的位置要匹配。

2：在镜板上升高或者降低1道，在水轮机导叶与蜗壳壁处最少应有10-30道变化量（由镜板到水导的长度计算出来的值） 。

3：发电机镜板上升或者降低最多不超过30道.

三：水轮发电机镜板上和发电机上下发兰处加垫位置，厚度和长度计算分析

转子和水轮机处于中心位置以后，可以对轴线进行处理，按照上述7点逐步进行，通过下列几例盘车数据，详细的讨论轴线处理的加垫位置，厚度和长度计算过程。

图1是某水轮发电机组简易机械安装尺寸（本文出现的计算分析数据全以此图数据为准）。

上导0.22 米2.154 米镜板下导上法兰下法兰2.815 米2.869 米5.684 米水导3.717 米

镜板直径：D＝640mm

R=320mm

L= 640X3.14=2009.6mm

L ? =2009.6/360=5.58道/度

3：1不可用的盘车数据

例１：这是一组没有分轴，镜板没有处理的盘车数据、通过数据分析看，这是典型违背上述第2、3、6点且工作中有侥幸想法。（在下列各表中的所有测量数据单位是道） 如表1

轴号 摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 10 17 17 12.5 6 -2 -2 2 0.5 -4.5 0.3 2.5 0 4.5 -0.5 0 -0.5 -5 0．2 -13.5 0.2 -13.5 0.8 -12 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 0.5 0 0.2 1 1 1.5 发电机下法兰 全摆度 +X +y -4 10 1-5 5 17.5 6 17 2-6 0.2 0.3 12.5 17 16 19.5 2-6 12.3 16.7 15.8 19.2 0 11 -5 5.5 3-7 -0.5 -0.2 18 19 19 19 3-7 18.5 19.2 19.5 19.2 -13 -2 -13 -2 4-8 -1 -1.3 12 10.5 11 9 4-8 13 11.8 12 10.8 -11 2 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机下法兰 净摆度 +X 下导 +y 发电机下法兰 +X +y +X +y 0.8 1 0.5 4 1 4.5 1-5 -0.3 3 0.2 3.5 由表1中的数据分析不出规律，看不出加垫位置，也不能进行有效的计算，这是一组不能用的数据。

处理方法如下：

1：打开上、下发兰。 2：清理镜板杂物。

3：调节上机架水平，镜板水平，推力头水平。 按照以上方法施工发现镜板表面有杂物，用酒精清理后重新按装进行分轴盘车，数据如表2：

轴号 摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机下法兰 全摆度 +X 上导 +y 下导 +X 1.6 -3 1.5 7 0 13.5 -1 11.5 +X +y 4 -7 2 1-5 1.2 11 0 9 12 3.5 10 2-6 0.5 10 0 10 5 -2 5 3-7 0 0 -6.5 0 -2 -10 -2 4-8 -1 -0.5 -11.5 -1 1.8 -5 1.5 0 0.8 3.5 0 0 0.2 -2 0 -7 0.8 -10 1 -11.5 1 2 3 4 5 6 7 8 1.5 1.5 1 0.5 0.3 1 1 1.5 +y 发电机下法兰 净摆度 +X 下导 +y 发电机下法兰 +X +y +X +y -1 -5 -3 1-5 -4.2 -2.6 -6.2 -4.6 11 6.5 9 2-6 6.5 9.5 6 7.5 14 13.5 12 3-7 13.5 14 13.5 12 10.5 11.5 11 4-8 12.5 11.5 12.5 12 3：2：在发电机镜板处加铜垫位置，厚度和长度计算 A：确定加铜皮的位置分析：

根据表2：发电机盘车摆度数据显示在下导3点位置上的X轴是是3.5道,Y轴上12道。在4点位置X轴是0道，Y轴位置是10道。与之对应的7点位置上的X轴是－10道,Y轴上－2道，8点位置上的X轴是是－11.5道,Y轴上0.5道。

在分析摆度数据时要仔细，由摆度数据确定出加铜皮位置，具体分析时要结合实际情况，如3点和4点与7点和8点成对出现，不可能到其它位置， 7-8点向下凹，3-4点向上凸，因此就应在镜板7，8两点位置上加铜皮。如图2

（图2）

B:计算加多少道铜皮。

根据表2发电机盘车下导的净摆度数据分析在1－5中的X轴是－4.2道Y轴是－2.6道，在3－7中的X轴是13.5道，Y轴是14道。这是根据钢体运动理论中规定每米旋转钢体小于3道的标准进行计算，求出在X、Y轴上的最大值。 如本例：根据数据计算

L1=√（17.64+196）= 14.6道（在X轴方向上的最大值） L2=√（6.76+182）=13.78道（在Y轴方向上的最大值）

L1-2=14.17 道（在XY轴上取最大值的平均值） M=（0.64×4.17）÷（2×2.154）＝2.079道（加的道数）

根据工作经验和实际工作需要，考虑加铜垫时必须使用的阶梯原则，一般应在计算出的道数

上加0.5－1道，根据工作中材料情况，决定本例最终确定加3道。 C:加铜皮长度的计算

根据表2发电机盘车下导的净摆度数据分析在1－5中的X轴是－4.2道Y轴是－2.6道，在3－7中的X轴是13.5道Y轴是14道。把以上数据加入正坐标系中。 如图3: 1：理论计算过程 OA=19.44 OB=4.9 AB=19.02

COS∠COB=0.19 ∠COB =79°

L=78.8×5.58=439.7mm=441mm

（图3）

2：实际施工计算过程

tg∠COD =14/13.5=arctg∠COD=46.04° L1=46.04×5.58=256mm

tg∠EOB =2.6/4.2=arctg∠EOB =31.75° L2=31.75×5.58=177.16mm ∠COB=∠COD +∠EOB + =77.79° L=77.79°×5.58=434.06=435mm

结论：在镜板上以8点为中心顺时针加256mm 3道的铜皮,按照阶梯原则止于6点位置加2道铜皮，以8点为中心逆时针方向加177mm3道的铜皮,止于1点位置加2道铜皮。 通过以上工作后盘车数据如，表3： 轴号 摆度 +X 上导 +y 下导 +X 0.5 6 0.6 5 0.3 4.5 0 0 -0.2 -1.5 0 0 0 2.5 0.2 4 1 2 3 4 5 6 7 8 0.2 0.5 0 0 -0.5 -0.5 0 0

+y 发电机下法兰 全摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机下法兰 净摆度 +X 下导 +y 发电机下法兰 +X +y +X +y +X +y 5 10 6 1-5 0.7 0.7 7.5 7 10 8 1-5 6.8 6.3 9.3 7.3 5 8 4 2 5.5 0 2-6 1 0.6 5 5 5 4 2-6 4 4.4 4 3.4 0 1 -3 -2 0 -2 3-7 0 0.3 2 -1 -3 -5 3-7 2 -1.3 -3 -5.3 0 3 0 3 8.5 5 4-8 0 -0.2 -4 -5 -9 -11 4-8 -4 -4.8 -9 -10.8 5 10 8 数据显示转子盘车数据合格。

下一步把发电机下发兰联结起来裸盘车数据如，表4

轴号 摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机下法兰 水轮机上法兰 +X +y +X +y +X 水导 +y 全摆度 +X 上导 +y 1 0.6 0.4 -0.2 4 1-5 0.5 5.5 0 2-6 0.4 0 -0.5 3-7 0.2 2 5 4-8 -0.5 7 4.5 -1 3.5 0 5 0 7 -1 6 0 6 -4 5 -1 1 -1 1 -3.5 3 -4 -1 -4 1 -5.5 0 -6 -0.5 -4 0 -5 -0.5 -7 0 -4 2 -2.5 1 -5 2 -3 3 0 3 -3.5 4.5 -3.5 4.5 -1 1 -2 1.1 -1 1 0 0.5 -4 0 -6.5 0.5 -7.5 0.6 -7 0.7 -5 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0.2 0 -0.5 -0.5 -0.2 -0.2 0 +X 下导 +y 发电机下法兰 水轮机上法兰 +X +y +X +y +X 水导 +y 净摆度 +X 下导 +y 发电机下法兰 +X +y +X 水轮机上法兰 +y 4.5 4.5 5 4 4 5 5 4.5 1-5 4 3.5 4.5 3 3.5 6.5 7.5 6 6 4 4 -1.5 3.5 2-6 6.1 6.9 5.6 5.4 3.6 7 4 4 -1 2 -2 -3.5 -5 3-7 6.8 3.6 3.8 -1.4 1.8 1 0 -0.5 -5.5 -0.5 -3.5 -4.5 -7 4-8 1.5 0.2 0 -5.3 0 4 3.4 -2.4 -3.3 +X 水导 +y 4.5 3.5 -1.9 2.9 -3.7 -5.4 -4 -6.8 分析：在表4中

下导＝7.11道（最大值） 水导＝7.433道（最大值） 上下发兰＝6.25道（最大值）。最大值为水导7.433道，这是我们希望出现最大值的地方。根据要求水道最大偏差应该是18.94道（3×6.32＝18.94道）。由表4的盘车数据说明联轴盘车数据合格。

3：3在发电机上下发兰处加铜垫的位置，厚度，长度计算

例２：下面是一台机组在转子轴线合格后的联轴裸盘车数据，如表5

轴号 摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y +X 发电机下法兰 +y 水轮机上法兰 +X 0 4 7 6 7 12 10 12 6 6 2 4 1 -1 0 0 0 3 4 3 4 9 5 10 4 6 2 4 2 -1 1 0 0 2 0 1 -0.5 4 -1 5 -1.5 3 -1.5 2 -1 0 -0.5 0 1 0 2 0.5 3 0 4 -0.5 5 -0.5 6 -1 7 0 8 0 +y +X 水导 +y 全摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y +X 发电机下法兰 +y +X 水轮机上法兰 +y +X 水导 +y 净摆度 +X 下导 +y +X 发电机下法兰 +y +X 水轮机上法兰 +y +X 水导 +y 0 14 0 6 27 24 1-5 0.5 1.5 -1 -4 -3 -6 -2 -6 -16 -26 1-5 -1.5 -5.5 -3.5 -7.5 -2.5 -7.5 -16.5 -27.5 7 45 32 2-6 1.5 1.5 -1 2 -1 5 2 6 11 19 2-6 -2.5 0.5 -2.5 3.5 0.5 4.5 9.5 17.5 9 47 36 6 30 26 3-7 0 0.5 4 2 10 6 13 7 46 36 3-7 4 1.5 10 5.5 13 6.5 46 35.5 0 16 5 0 -1 -4 4-8 -0.5 -0.5 5 4 10 10 12 10 46 44 4-8 5.5 4.5 10.5 10.5 12.5 10.5 46.5 44.5 -1 1 -8 A：确定加铜皮的位置分析： 在表5中水导的摆度数据中3点（45，32），4点（47，36）是这组数据的最大值，在7点（－1，－4）8点（1，－8）是这组数据中的最小值。加垫位置3，4两点，这和转子的加垫位置分析正好相反。如图4：

（图4）

B:计算加多少道铜皮。

在表5中水导的净摆度数据中7-8的净摆度数据最大（46.5，44.5）1-5的净摆度数据最小（-16，-27.5）。计算方法和上述方法相同。 法兰直径：D＝450mm

R=225mm

L= 450X3.14=1413mm

L ? =1413/360=3.925道/度

L1=√（46.5+27.5）= 53.77道（在X轴方向上的最大值） L2=√（44.5+16.5）=47.58道（在Y轴方向上的最大值）

L1-2=50.615 道（在XY轴上取最大值的平均值） M=（0.45×50.615）÷（3×2.815）＝2.7=3道（加的道数） C:加铜皮长度的计算

根据表5中联轴盘车水导的净摆度数据分析在1－5中是（-16，-27.5），在7－8中是（46.5，44.5）。把以上数据加入正坐标系中 如图5:

图5

1：理论计算过程 OA=64.36 OB=31.38=OC AB=77

COS∠AOC =-0.23 ∠AOC =-103°

L=103×3.925=404mm=404mm 2：实际施工计算过程

tg ∠AOD =44/46.5=arctg ∠AOD =43.74° L1=43.74×3.925=172mm tg ∠COF =27/16=arctg ∠COF =59.34° L2=59.34×3.925=233mm ∠AOC = ∠AOD + ∠COF =103.08°

L=103.08°×3.925=404.589=405mm

结论：在法兰上以4点为中心逆时针加233mm 3道的铜皮,按照阶梯原则止于6点位置加2道铜皮，以4点为中心顺时针方向加172mm3道的铜皮,止于2点位置加2道铜皮。 经过联轴盘车后数据合格。

总结：在计算过程中应特别注意在发兰面上加铜皮的位置、多少、长度计算，计算方法和在发电机镜板处加铜垫位置，厚度和长度计算方法基本相同，但要注意发兰处加铜皮位置是在上导，下导，发电机下发兰，水轮机机上发兰，水导摆度数据的最大正值处，而镜板处加铜皮位置是在上导，下导和发电机下发兰摆度数据的最大负值处。

3：4发电机上下发兰处加铜垫的位置，厚度，长度失败计算总结 例3：下面是一台机组在转子轴线合格后的联轴裸盘车数据，如表6：:

轴号 摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机 下法兰 水轮机 上法兰 +X +y +X +y +X 水导 +y 全摆度 +X 上导 +y +X 下导 +y 发电机 下法兰 水轮机 上法兰 +X +y +X +y +X 水导 +y 6 -13 -23 -19 9 15 19 17 21 0 8 16 10 18 12 -15 4 7 -3 8 -2 -23 -4 -7 -16 -7 -16 -18 0 8 -1.5 10 -2 3 -1 -3 15 1-5 -0.5 3 0 2-6 -1 4 9 3-7 -1.5 16 23 4-8 -1 23 3 0 12 0 11 0 2 1 7 0 6 -7 0 -4 0 -4 0 -10 -3 -11 -5 -12 -6 -10 -6 -15 -7 -17 -10 0 -6 -15 -3 -18 -6 8 -4 -11 3 -12 2 13 1 -4 11 -5 10 8 0.5 0 0 1 0 -2 0 -6 0.5 -8 1.5 -9 2 -5 1 -3 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 -0.5 0 0.5 1 1 1

净摆度 +X 下导 +y 发电机 下法兰 水轮机 上法兰 +X +y +X +y +X 水导 +y 1-5 8.5 9 15.5 19 17.5 21 0.5 6 2-6 11 9.5 17 11.5 19 13.5 -14 -11.5 3-7 4.5 6 8.5 -1 9.5 0 -21.5 -21 4-8 -2 -3 -6 -15 -6 -15 -17 -18 根据表6盘车数据用例２的方法找出加垫位置，计算出加垫的厚度和长度，在5-6两点加8道的铜垫，但是加8道铜皮后又一次盘车后，在5-6两点又出现了这种同样数据，这就意味着加铜皮的位置，多少，长度计算是错误的，理论与实际工作相矛盾，出现理论上无立足点，实际工作无方向的僵持局面，经过检查发现，在水导止漏环的表面上有250mm长3mm高的金属杂物，无论如何躲就是躲不开，只有重新分解轴瓦，吊转子，吊水轮机，清理，打磨等工作。

把水导止漏环的表面清理光滑后重新安装，这就是相当于机械大修又工作重新开始。按照上述程序重新计算转子的中心，轴线。再联轴计算，最终确定在上下发兰5-6点处加3道铜皮，通过盘车数据分析，轴线处理合格，

分析：这是一次典型水导止漏环清理不彻底的而造成的工作失误 ，让理论计算的不到真实数据从而导致加垫位置，算出的加垫厚度和长度数据全错，使整个盘车过程出现混乱，后果就是一项很复杂，工作量很大的重复性工作，不仅延误工期，浪费财力，物力，而且是重复的重体力劳动。

根据多次盘车经验看：只要计算方法正确，计算过程正确，加垫工作仔细，经过盘车后，如果计算使用的数据出现在同一点位有俩次以上且数值变化不大，那么计算使用的盘车数据肯定是假的。这时基本上都要重新分轴，重新仔细检查，问题一般都出现在发电机转子和水轮机是否在中心位置；镜板是否清理干净；上机架，镜板，推力头是否水平；发兰面是否干净平整；水轮机上下止漏环环面处理是否得当这些方面，找出问题后必须重新分轴盘车，联轴盘车，计算加垫位置，加垫的厚度和长度工作。 四：开机试验运行：

以5％发电机额定转速运行，听机组声音是否正常，运行3-5分钟后，检查油系统，水系统，风系统的运行情况。

以30％的额定转速运行时密切关注水导的瓦温，对于低转速水轮机组，10分钟之内水导瓦温不应有20度以上的变化量；对于高转速水轮机组，3－5分钟之内水导瓦温不应有20度以上的变化量。

以30％的额定转速运行20分钟后，水导瓦温变化不大时，则以80％的转速运行5－10分钟后，则开至空转，从现在开始计时，要特别注意推力瓦温，下导瓦温不应有（10度/10分钟）以上的变化； 90分钟以后推力瓦温，下导瓦温，上导瓦温，水导瓦温不在有较大的上升（1度/10分钟）；180分钟以后推力瓦温，下导瓦温，上导瓦温，水导瓦温的温度应趋于稳定，趋于直线；240分钟后推力瓦温，下导瓦温，上导瓦温，水导瓦温的温度最大变化量应在（0.5度/10

分钟）范围内变化且不在上升。 五：结束语

水轮机发电机组的轴线处理方法很多，实际工作当中会遇到到各种各样的情况，具体情况要灵活分析，只要在工作过程中，把以上7点经验扎实运用并计算出加铜垫的正确位置、厚度、长度，是完全可以解决水轮机发电机组的轴线处理工作的。

作者简介：

周云安，男，安康水力发电厂工程师。

联系地址：陕西省安康水力发电厂（邮编 725000） 电话：13992599007

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