何强锋，陈 媛，何 佳

（中国长江电力股份有限公司，湖北省宜昌市 443002）

0 引言

制动系统由制动器、油气管路、手动、自动控制装置组成，是水轮发电机组机械部分的重要组成部分[1]，也是机组大修时不可缺少的辅助设备。某大型电站某型机组制动器为油气分离三腔三活塞形式，布置在转子磁轭下方的12个水泥支墩上，每个支墩布置3个制动器[2]。在机组检修期间，通过顶转子油泵将高压油打入制动器顶起转子，将机组转动部分的重量转移到制动器的缸体上，并传送到机坑基础上。

1 问题发现

2018～2019年冬季枯水期，该大型水电站26F水轮发电机组大修进入修后盘车调整推力头与转子中心体下法兰同心度阶段。调整工艺[3]为：

（1）完成盘车前准备工作，在推力头与转子下法兰的外圆处分别架设百分表。

（2）开起高压油减载系统，匀速转动转子，记录每个相应标记点的百分表读数。

（3）计算推力头与转子下法兰的同心度应满足质量要求。如不能满足要求，松开推力头与转子间的连接螺栓，在推力头与转子下法兰间+X、-X、+Y、-Y处分别架设4块百分表[5]，并在轴向相对位置架设百分表，用于监视转子顶起过程中推力头与转子下法兰在径向和轴向的相对位置变化情况。

（4）利用制动器顶起转子约1mm，根据盘车数据计算推力头与转子下法兰同心度的偏差及方位[6]，利用已经架好的百分表精确调整推力头，使之与转子下法兰同心。

（5）调整完成后，制动系统泄压，落转子于推力头上，把紧推力头与转子中心体连接螺栓。

（6）重复步骤（2）～（5），直至推力头与转子下法兰同心度满足要求。

按上述步骤进行调整推力头与转子中心体下法兰同心度时，发现几个现象：

（1）现象a：上述过程中，检查各处百分表发现。顶转子时，推力头与转子下法兰未脱开前，径向百分表读数不变化，脱开后，+X、+Y处百分表读数变大0.1mm，-X、-Y处百分表读数变小0.1mm。落转子时，百分表变化情况则相反。

（2）现象b：调整完成后，落转子于推力头上之后发现，-X、-Y方向的下导瓦抱瓦过紧，而+X、+Y方向的下导瓦松动。

（3）现象c：在顶转子过程中发现，+X、+Y方向的制动器最先顶起，-X、-Y方向的制动器最后顶起，且推力头与转子下法兰在+X、+Y方向先脱开。在落转子过程中发现，+X、+Y方向的制动器最先复归，-X、-Y方向的制动器最后复归，且推力头与转子下法兰在+X、+Y方向先接触。

2 现象分析

该台机在大修之前运行情况良好，上导、下导、水导最大摆度，各机架振动均符合规范标准[4]。利用修后盘车，测得转子动态水平为0.03mm/m，转子直径19mm，高差为0.57mm。另外转动转子180°顶转子，同样发生上述现象。然后对制动器进行检查，制动器复归时，闸板与转子制动环板间隙均匀，顶起后接触良好，且无制动器闸板与转子制动环板、转子制动环板与转动部件偏心的情况。因此，可以排除转动部件动态水平、转子自身不平衡、制动器与转动部件不同心的问题。

另外对制动系统进行分析。结合图1制动系统连接示意图看出，制动器油管路为单根环形管路，只在+X、+Y方向之间设置1个总进油接口，制动系统的进油排油均需通过这个接口。

图1 制动系统连接示意图Figure 1 Schematic diagram of braking system connection

制动器分布圆直径17000mm，数量36个，势必造成制动系统管路长，接口多。进油时，高压油在管路中流动时阻力大，压力损失大，油压由总进油接口向两侧逐渐降低；排油时，越靠近总进油接口的制动器管路阻力越小，排油更快。因此，产生现象c。

现象c也引起了转子及整个转动部件水平的变化，在径向方向产生相应的轴线倾斜。顶转子时，+X、+Y方向的制动器先顶起，轴线向+X、+Y方向倾斜；落转子时，轴线向-X、-Y方向回正，并且转子下法兰与推力头在+X、+Y方向先接触，带动推力头向-X、-Y方向偏移。这也解释了现象 a、b。

那么使用制动系统顶转子使转动部分产生多大的水平差值，下面通过试验测量。

3 试验测量

在转子支臂和下机架之间，分别位于进油总管位置及对称方向各架设一块百分表，相距L=6.96m。顶转子过程中，进油总管侧百分表读数先于对称侧百分表发生变化。顶转子保压，进油总管侧百分表读数7.18mm，对称侧百分表读数5.54mm，差值Δh1=1.64；锁定制动器并泄压后，进油总管侧百分表读数6.21mm，对称侧百分表读数4.5mm，差值Δh2=1.71。

此外，在2019～2020年向家坝7F机组B修中，同样出现了使用制动器顶转子不水平的问题，经检查也排除了转动部件动态水平、转子自身不平衡、制动器与转动部件不同心的问题，通过相同的试验，求得水平度为0.25mm/m。

通过试验，验证了以上推测，使用制动器顶转子确实使转子水平发生改变，而且测出具体数值，并且该现象在大型水轮发电机组中具有普遍性。

4 转子不水平带来的影响

转动部件与固定部件在很多部位的间隙较小，若转子水平较差使轴线倾斜，则有可能引起转动部件与固定部件挤压、碰撞。设某间隙部位至转子制动环平面的距离为H，则由转子不水平引起的间隙改变为Δx=Hv，如表1所示。从表中计算结果可以看出，转子不水平对上导轴承、水导轴承的影响较大，因此在进行顶转子作业时，要注意上导轴承和水导轴承的检查和防护，制定合理的工序规避转动部件和固定部件的挤压、碰撞。

表1 转动部件与固定部件间隙变化Table 1 Variation of clearance between rotating parts and fixed parts

续表

5 改进设想

（1）大型混流式机组的制动系统管路长，各种接头、法兰较多，系统中的沿程损失和局部损失大。因此可以适当地增加管径，增加油量，减少或优化管路上的接头、法兰，尽量减少系统压力的损失。

（2）对制动系统管路进行改进，在进油环形管路上布置两个接点（与进油总管位置呈90°夹角），使高压油从对称两侧打入制动器，在两侧形成均衡的力量顶起转子，如图2所示。

图2 改进后的制动系统管路Figure 2 Improved brake system pipeline

6 结束语

本文对使用制动器顶转子不水平问题的发现、分析进行了详细的阐述，而且也通过试验测量了由制动系统顶转子带来的水平度变化值，计算出其对转动部件和固定部件影响的具体数值，最后提出个人认为合理的改进建议，希望对遇到过相似问题的工程技术人员起到一定的借鉴意义。