赵晓东，张西克，刘晓伟

（1.国网新源控股有限公司检修分公司天津分部，北京 100068；2.山东泰山抽水蓄能电站有限责任公司运维检修部，山东泰安 271001）

1 概述

泰山抽水蓄能电站发电电动机为立轴、半伞式结构，与水泵水轮机通过主轴直接相连。两个导轴承分别位于转子上方和下方，推力轴承位于下机架上，与下导轴承组成组合轴承，采用带空气冷却器的密闭式通风系统。发电电动机总重量为700.8。由福伊特—富士公司生产，中国水利水电第四工程局现场安装、调试。

2 上机架结构

发电电动机上机架上部支撑发电机基坑盖板、

碳刷架和集电环罩，下部悬挂定子上挡风板。上机架中心体内布置16块导轴承瓦，导轴承为油浸式、自循环、分块瓦可调式结构。上机架为辐射型框架钢板结构，由中心体和六个径向臂构成[1]。中心体为圆盘形式，支臂为工字梁形式，直径11.56m，重41t，采用钢板焊接结构，是水轮发电机较为重要的结构件。

上机架支臂为浮动支臂，与混凝土基础通过楔形凸键、弹簧板、限位键、基础垫板相连（见图1）。弹簧板宽450mm，高650mm，厚65mm。材质为35CrMo，强度极限大于980N/mm2，屈服点大于835N/mm2，延伸率大于12%。机组运行时，上机架通过弹簧板的变形吸收因温度、振动等原因造成的位移。

上机架安装质量控制要求见表1。

图1 支臂连接结构图

表1 上机架安装质量控制要求

3 上机架回装

3.1 转动部分定中心

以转轮上止水漏环间隙实测中心为基准，将转动部件推至上止漏环中心，复测上止水漏环间隙，数据见图2。其中迷宫环水流向为1.45mm，背水向为1.65mm。

图2 水轮机上止漏环间隙（mm）

转轮止漏环设计设计间隙为1.5mm，四个方位间隙实测平均值计算为1.63mm。

根据标准要求转轮止漏环各间隙与实际平均间隙之差不应超设计间隙的±10%，见表2。数据显示机组转动部位中心调整满足标准要求。

表2 止漏环间隙计算表 mm

3.2 盘车检查

采用刚性盘车法对轴线进行检查。以下导为支撑点，把下导间隙调至0.03～0.05mm，推力瓦支撑呈刚性状态，连续盘车，定点读数[2]。盘车数据见表3。

滑环—下导最大净摆度发生在1～5点为0.12mm，滑环至下导距离为6m，计算得到0.02mm/m；规范要求集电环相对摆度不超过0.3mm/m。

上导—下导最大净摆度发生在1～5点为0.03mm，上导至下导距离为4.84m，计算得到0.0062mm/m；规范要求上导轴承相对摆度不超过0.02mm/m。

水导—下导最大净摆度发生在4～8点为0.06mm，水导至下导距离为8.625m，计算得到0.0070mm/m；规范要求水导相对摆度不超过0.04mm/m。

表3 盘车数据表 0.01mm

3.3 机架高程水平中心测量

将上机架吊回基坑，放落至机架支臂上，用支臂调整螺栓将机架调平至小于0.08mm/m要求。用全站仪测量转子与定子间高程差，高差为0.72mm，满足标准要求。

3.4 机架中心固定

以转动部分中心为基准，将机架推至中心处[3]。并按照以下步骤进行机架中心固定：

（1）测量并记录支臂弹簧板与固定块之间间隙。

（2）沿待固定的一对支臂方向架设两只百分表，监测支架与轴之间位移情况。

（3）在对称支臂分别架设一对10t千斤顶，千斤顶另一端顶在弹簧板上，移动千斤顶。当千斤顶移动距离为1/3组合楔形键厚度时，对称在支臂两端打入组合楔形键，打入深度为1/3组合楔形长度。依次进行另外两组对称支臂的固定。

（4）再次在对称支臂分别架设一对10t千斤顶，千斤顶另一端顶在弹簧板上，移动千斤顶。当千斤顶移动距离为2/3组合楔形键厚度时，在对称支臂两端打入组合楔形键，打入深度为2/3组合楔形长度。依次进行另外两组支臂的固定。

（5）再次在支臂分别架设一对10t千斤顶，千斤顶另一端顶在弹簧板上，移动千斤顶。当千斤顶移动距离为3/3组合楔形键厚度时，在对称在支臂两端打入组合楔形键，打入深度为3/3组合楔形长度。依次进行另外两组支臂的固定。

（6）支臂固定过程中注意监视百分表移动情况。

（7）测量弹簧板背板与基础板限位块之间间隙，计算弹簧板挠度变形量，确保挠度值在满足0.28±0.05mm要求。

（8）复测上导轴承瓦架支撑至上端轴领间隙，监测机架中心移动情况，数据如图3所示，数据显示在机架中心固定过程中，机架中心发生偏移。机架中心由1号上导瓦移向9号瓦方位，中心最大偏移0.22mm，但中心偏差满足小于0.8mm要求。

图3 上导轴领至上机架瓦架距离

（9）复测上导轴承油箱铜齿至轴领间隙，间隙测量如图4所示。测量验证机架中心确实存在偏移，中心偏移趋势与轴领至上机架瓦架中心偏移趋势相同。最小铜齿间隙满足0.5±0.25mm要求。

图4 上导轴承油箱铜齿至轴领间隙

4 问题分析

机架中心固定是在上机架高程、水平、中心调整合格后进行的。并且在支臂固定过程中，百分表未显示支臂中心有较大的偏移。

但中心固定后上导轴承瓦架支撑至上端轴领间隙、上导轴承油箱铜齿至轴领间隙显示，在机架中心固定过程中，机架中心存在偏移。

分析认为：中心固定过程中，千斤顶顶杆与弹簧板接触面积较小，造成在千斤顶加载过程中，机架支臂存在一定旋转角度。而此时百分表架设在转轴上，接近支臂中心，百分表无法反映出支臂的旋转变化。

为了验证分析正确性，对弹簧板背板与上下限位键之间间隙进行测量，测量数据如图5所示，数据显示弹簧板两侧变形量不均匀。说明支臂的固定过程中支架与弹簧板之间存在偏移。

图5 弹簧板背板与上下限位键之间间隙

在上机架2、5号支臂方位上进行机架中心重新调整，调整采用打键方式。打松2号支臂固定组合键，打紧5号支臂组合键。调整过程显示机架中心移动不明显，此时组合键移动的距离，完全被弹簧板变形所吸收。

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鉴于各项数据测量均在标准规范之内，且工期较为紧张，不再对机架中心进行重新调整。

5 改进措施

千斤顶在机架中心固定过程中，存在三次加载卸载过程，且千斤顶顶杆接触面积较小，加上组合键打键过程，支臂存在旋转不可避免。

为了克服机架固定过程中支臂旋转造成的中心偏移，下一步将采用如下改进措施：

上机架落调平后，在6个支臂上分别加装M36顶丝，每个支臂上安装4个M36顶丝。依照转动部件中心，用顶丝将上机架推至中心。同步调整6个支臂顶丝，确保机架中心不发生移动，在调整过程中确保弹簧板变形量一致。

分别在6个支臂左右处加装导向板，导向板一端与基础板焊接固定，另一端与支臂之间预留50mm间隙，安装一组楔形键。架设百分表，底座固定在导向板上，表针指示在支臂上。在顶丝移动过程中，监测支臂是否旋转，并根据支臂旋转量，用楔子板将支臂推至原位置。

当弹簧板达到设计变形量后，在进行组合键的打键，打键过程监测百分表指针变化。

具体安装工序按照以下进行：

（1）上机架吊入机坑上方调整好方位后，平稳落至6个支柱法兰上面，调平上机架后，用24个M16的螺栓将上机架水平方位固定。

（2）在6个支臂左右处加装导向板，导向板一端与基础板焊接固定，另一端与支臂之间预留50mm间隙，安装一组楔形键。架设百分表，底座固定在导向板上，表针指示在支臂上。监测支臂旋转。

（4）同步调整6个支臂顶丝，确保6个支臂方位百分表变化均匀一致。

（5）测量6个弹簧板变形量，当变形量达到0.28mm后，进行组合键打键。

（6）在6个支臂间打入组合键，打键过程用百分表监测支臂旋转情况，并根据旋转量，在支臂左右两侧用打键方式，将支臂推至原位置。

（7）回装过程中部分示意图如图6所示。

图6 回装过程中部分示意图

6 结束语

本文针对泰山抽水蓄能电站4号机组上机架回装及中心调整工作，提出的一些具体工序做法。并根据具体安装工作遇到的问题，提出了一些改进措施，以确保机架中心固定时，中心不发生移动。同时通过改进措施，可以纠正机架中心固定过程中支臂偏移，为今后上机架中心调整提供了相关参考。

[1] 白延年.水轮发电机设计与计算[M].北京：机械工业出版社，1972.

[2] 黄景湖.准确把握水电机组“摆度”的涵义[J ].水电站机电技术，2004，1:4-8.

[3] 王玲花.水轮发电机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2012.