【doc】三峡VGS机组上下机架及上下导、推力轴承安装
三峡VGS机组上下机架及上下导、推力轴
承安装
26水电站机电技术2004年第2期
三峡VGS机组上下机架及上下导,推力轴承安装
董钟明
(水电八局机电制造安装分局,湖南长沙,410119)
摘要:三峡左岸厂房VGS单机容量700MW机组为半伞式结构,推力头与转子,转子与发电机轴,转子中心体与上
端轴均为非定位连接,整个机组轴线可以在现场进行调整,轴线调整合格后,主轴与转子,推力头与转子中心体,转
子中心体与上端轴的定位销钉孔在现场加工.在下机架的支臂与基础板组合面,设计有楔子板,可以用其在小范围
内调整下机架的水平,轴线垂直度以及机组转动部分高程.推力轴承采用传统的巴氏合金结构,无须现场刮瓦,采
用小弹簧多点支撑结构,使推力轴承具备一定的自调节性.上导轴承由8块瓦组成. 关键词:上机架;下机架;上导轴承;下导轴承;推力轴承
中图分类号:TM303.TH133.31文献标识码:B文章编号:1672—5387(2004)02—0026—03
1下机架及推导组合轴承安装
1.1下机架结构简介
三峡VGS机组下机架由1个整体中心体和6个径向箱
型梁支臂组成,结构简单占用空间小,整个下机架外径为
q~16090mm,高4047mm,总重约296.16t;中心体外形尺寸为
8200×9468.5×4035mm,重约166.22t,支臂外形尺寸为
1788×5025×3303mm,每个支臂重约21.66t,支臂与中心体
采用现场焊接成整体,承受整个机组转动部分重量及机组运
行时的水推力,承重高峰约3900吨,因此下机架中心体与支
臂的焊接质量控制是关键.
1.2下机架安装及调整
将中心体置于自制承重钢支墩上,粗调水平后将支臂按 对称挂装方法与中心体联结,并精调中心体水平达到 0.10mm,同时调整机架支臂相互高差,支臂与中心体高差, 支臂分布弦长等.符合要求后焊接,采用预热及二氧化碳气 体保护焊,在焊接过程中分四次完成,在完成25%,50%, 75%及100%的焊接量时检查中心体水平和支臂参数,根据 测量结果改变焊接工艺使之达到焊接质量要求. VGS机组下机架基础采用二期砼浇注,在每个支臂基础 板底部设计了两个基础轴向调整顶丝用于下机架二期砼浇 注前调整下机架水平及高程,而当下机架基础二期砼浇注 后,需要调整下机架水平及高程则可通过下机架轴向调整顶 丝和支臂下的楔子板来调整;中心调整通过径向调整顶丝实 现(见图1).下机架调整完成后下机架轴向调整顶丝是作 为工具取掉的,整个机组的转动部分重量落在尺寸为 1500mm×101mm的调整楔子板上.VGS机组的这一调整结 构,使得整个下机架的调整方便快捷.下机架吊装调整完成 经过一定时期的基础砼养护后,将瓦架置于下机架承重环 上,调整其与下机架同心,在现场进行瓦架与下机架组合螺 孔及定位销钉的配钻加工.
图1下机架水平及高程调整结构示意图
1.3推力轴承结构及安装
推力轴承及下导轴承共用一个油槽,当推力轴承瓦架与 下机架中心体销钉孔及组合螺
孔在现场配钻完成后,将瓦架 从油槽内吊出,放置在安装间内三个已调好水平的支墩上, 在清扫瓦架的同时,检查其内径尺寸并计算其圆度,以备在 正式安装时与下机架挡油圈,推力头挡油裙环比较计算彼此 圆度与同心度.VGS机组推力轴承采用小弹簧多点支撑推
力瓦结构,共28块推力瓦,其瓦面材料采用巴氏合金,瓦与 瓦之间用间隔块隔开,每块推力瓦下面摆放94颗小弹簧,小 弹簧采用偏心结构分布,即推力瓦的进油边侧不摆放小弹 簧,这种结构有利于机组运行时油膜的形成.每块推力瓦面 均有两个凹陷圆环,两圆环彼此相通并与推力瓦一端高压油 进油孔相通,以便在机组盘车或低转速运行时通人高压油形 成油膜而不至于烧坏推力瓦.
推力瓦安装完成后,将瓦架与推力瓦一起吊人推力油 槽,装好销钉及组合螺栓.将推力头在安装间清扫干净后同 样置于已调好水平的支墩上,因推力头挡油裙环与推力头采 收稿日期:2o03—12—19
作者简介:董钟明(1975一),男,工程师,主要从事水电机组安装 及调试技术工作.
2004年第2期水电站机电技术27
用现场热套工艺,所以在热套前先检查热套部位尺寸及挡油 裙环尺寸并计算挡油裙环热膨胀量和所需加热温度.热套 完成后用塞尺检查挡油裙环与推力头配合处不应有间隙,然 后将推力头与镜板在安装间组合后将推力头整体吊入机坑 置于推力瓦上,调整推力头与下机架抗重环同心,并以推力 头法兰为基准根据水轮机大轴上法兰高程调整下机架高程 及水平.为保证下机架每个支臂承受基本相等的力,要求对 下机架进行载荷分配试验,通过带压力
表的电动高压油泵加 液压千斤顶来实现.调整受力时,在每个支臂处轴向架一块 百分表,用液压千斤顶将支臂逐个抬起同样的高度,记录每 个支臂被抬起同样高度时的压力值,计算压力值的平均值. 当测量值超出平均值的?15%时,需调整支臂下的楔子板, 使得各支臂受力均匀.
1.4转子吊入后推力轴承的调整
VGS机组推力油槽内润滑油采用油外循环冷却的形式, 在吊装转子之前须将三台油冷却器吊入机坑就位,检查推力 头与定子的间距,保证转子能顺利吊装.为便于转子吊入后 推力头的调整,在吊装蒜子前先临时安装4块下导瓦.转子 吊装就位落在已调好水平及相互高差的风闸上后,调整推力 头与转子中心体基本同心.清扫推导组合轴承油槽,向油槽 注入合格的透平油,用高压油将推力头顶起,通过4块对称 安装的临时下导瓦精调推力头与转子中心体同心,用1O个 /I/24螺栓将整个推力头提起后与转子把合,再缓慢落下风闸 将转子重量落于推力头上.在落下转子的过程中监测下机 架挠度及推力轴承弹簧的压缩量.在转子与推力头连接后 开始进行转子中心体与发电机大轴的同心度检查,符合要求 后提升发电机大轴与转子连接,在连接过程中监测下机架挠 度与弹簧的压缩量.
1.5下导轴承结构及安装
下导轴承由42块下导瓦及挡油板等附件组成,瓦面材 料为传统的巴氏合金.下导轴承与推力轴承共用一个油槽, 油槽分为上下两个腔,上下两腔以下导轴瓦承受面为分界 线,下导轴承瓦分布在油槽上腔,下导瓦瓦背偏左(从瓦背 看)安装有由特殊材料制成的抗重块,如图1所示.下导瓦 分布在油槽上腔环板上,抗重块背部呈'凹'字型,将下导瓦 限定在球头抗重
螺栓上,承受切向及径向力.在瓦与瓦之间 分布有轴向及径向环氧阻油板,防止机组高速旋转时大量润 滑油甩出.另外在瓦安装调整完成后还有一道阻油措施,在 每块瓦的顶部分布有一个倒置'L'型与瓦同宽的阻油板,起 到阻油与冷凝部分油雾的作用.在下导轴承安装前用4块 下导瓦对称将下导轴领抱紧,然后开始安装下导瓦并调整抱 瓦间隙符合要求,安装下导瓦附件,最后安装下导油槽盖板, 及下导油雾收集系统.在VGS2号机组安装过程中,因设计
上的原因,下导瓦抱瓦间隙曾几次作出修改.在最初的设计 中,下导抱瓦间隙为对称总间隙1.0ram,但在机组调试运行 时发现瓦温不断升高,经分析认为是下导抱瓦间隙过小造 成,经现场2次处理,最终将下导抱瓦总间隙调整到2.0ram 后,机组运行稳定,并顺利通过72小时试运行. 2上机架及上导轴承安装
2.1上机架组装焊接及其结构特点
VGS机组上机架由中心体,16条支臂,连接横梁和8组 水平支撑及其基础板组成,支臂最大外径~P21350mm,最大 高度约792.5ram;中心体重约22.794t,单条支臂重约3.25t, 单条支臂间连接横梁重约1,94t,单组径向支撑重约3.745t. 整体上机架重约121.482t.支臂与中心体之间采用现场组 装焊接,在中心体下部布置4个800mm高的支墩,在每个支 墩上布置一对楔子板,并将楔子板调整到相同的高程,将中 心体吊到支墩上,用千斤顶配合调平中心体,用精密水准仪 进行测量,并使楔子板受力均匀,以上机架中心体油槽盖法 兰为测量基准,保证中心体水平在0.10mm以内.吊装支臂 并用组装螺栓将其与中心连接,在支臂的另一端用400ram 的支墩加千斤顶支撑(见图2).用同样的方法,对称吊装其 余支臂,支臂组装后,测量支臂的半径,调整支臂的弦长,用 水准仪调整支臂间的相互高差和中心体间的高差.考虑到 因支臂长而挠度较大,在调整支臂与中心体高差时按厂家设 计预留支臂挠度变形
量.
百
图2上机架拼装示意图
组装完成后检查各项控制尺寸,准备交付焊接.焊接采 用二氧化碳气体保护焊和手工电弧焊.焊接采用8个焊工 对称焊接,在焊接过程中进行焊接变形监测,按焊接前,焊接 量的25%,50%,75%,100%计,共测量5次,记录支臂弦长,
半径和高差,焊接中根据测量结果,及时调整焊接的顺序. 上机架支臂及支臂间连接梁均采用箱型梁结构,相比三 峡ALSTOM机组上机架而言,该结构占用空间小,结构简 单,支臂间连接梁由8组直梁和8组三角形梁及其基础板间 隔组成(见图3).三角形梁与其基础板及轴向键与基础板 间均留有15ram间隙,即径向基础为浮动式结构,径向基础 板不承受径向及轴向力只承受机组旋转时产生的切向力. 图3上机架支臂及其连接横梁结构示意图
28水电站机电技术2004年第2期
2.2上端轴安装及上机架调整
因上导轴领与上端轴需在现场进行热套,为保证热套的 顺利,需检查上端轴尺寸,包括长度,组合螺孔分布位置及与 轴领热套面直径等.将上端轴用厂房桥机翻身竖直放置后, 安装上端轴吊具,吊人上端轴.以转子中心体上法兰止El和 上端轴外法兰面为基准,初调上端轴中心.穿人连接螺栓 后,采用对称拧紧方法将所有螺栓分次拉伸拧紧,待上导轴 领热套及摆
度检查符合设计要求后按100%力矩对称拧紧 所有螺栓,上端轴安装完成.
上机架通过16个安装在定子顶环板上的垂直支撑与定 子相连,因此应先将16个上机架垂直支撑吊人机坑与定子 组合,如图4所示.整个上机架水平及高程调整通过调整螺 栓实现,先将整个上机架的重量落在调整螺栓上,调整上机 架水平,高程及其与机组转动部分同心度符合要求后装入定 位套及固定座,现场将定位套及固定座分别焊接在上机架及 上机架垂直支撑上.
图4上机架水平调整示意图
(上接第25页)
10铁芯磁化试验
10.1磁化试验的目的
为检查铁芯上是否存在过热点,确定定子铁芯的设计, 制造,现场堆积整体质量,检查冲片间的绝缘情况,定子铁芯 在现场叠装完成后,必须进行铁芯磁化试验.
10.2试验基本原理及方法
在铁芯上缠绕励磁绕组,绕组中通人一定的工频电流, 使之在铁芯内部产生接近饱和状态的交变磁通,通常取激磁 磁感应强度为1—1.2T,铁芯在交变磁通中产生涡流和磁滞 损耗,使铁芯发热,温度快速升高;同时使那些铁芯中片间绝 缘受损或劣化部分产生较大的局部涡
流,温度急剧上升,从 而找出过热点.
用红外线测温或热电偶测量定子铁芯,上下齿压板及 定子机座的温度;用红外线测温仪扫描查找定子的局部过热 2.3上导轴承结构特点及其安装
上导轴承由上导轴领,8块上导瓦及附件组成,上导瓦 面材料采用巴氏合金,其油槽内油冷却采用内置油冷器直接 进行热交换,既节省了安装空间又提高了冷却效果.上导瓦 瓦背偏左(从瓦背看)有一圆柱凹陷,用于安装与之配合紧 密的抗重块,与下导瓦不同的是上导瓦通过抗重块的倒U 型缺口悬挂在上导球头抗重螺栓上,抗重块的偏心安装及球 头抗重螺栓这些结构特点均有利于机组运行时在瓦面形成 油膜,提高机组运行效率及导轴瓦的运行寿命.上导每块瓦 都设计有测温元件孔,用于安装RTD,也便于机组监测管理. 上导轴承的安装是在机组转动部分摆度,垂直度合格及 中心确定后,将上导轴领及油槽清扫干净后开始安装上导轴 瓦并调整好瓦与轴领间隙符合要求,安装测温元件.各部分 检查合格后安装上导油槽盖板,并调整盖板上阻油梳齿环与 轴领间隙符合要求,将上导油冷却器装入油槽,最后安装上 导油雾收集系统等.
3结束语
从2001年11月到2003年6月,经过每个员工的日夜 拼搏,取得了我国第一台700MW水轮发电机组顺利投产发 电的胜利,填补了我国特大型水电机组安装调试的空白,更 重要的是积累了丰富的特大型水力发电机组的安装经验. 我国已步入水电发展的高峰期,大型,特大型水轮发电机组 安装项目今后还会很多.相信在今后的工作中我们会做得 更好,技术更上一层楼.
点及辅助测温;在铁芯上缠绕测量绕组,测量其感应电压. 10.3试验标准
在试验过程,温升~<5K/h,铁芯温度~70'E,上,下压板 的温差<10K,铁芯与机座的温差<25K.试验时间1.5小 时.
11结语
三峡左岸电站VGS机组定子的铁芯叠装工作目前已完 成4台,其质量均满足优良标准;在铁芯叠装过程中采用预 叠片的方式定位定位筋,分段叠片逐段调整定位筋和焊接托 板的方式在三峡运用成功,是对传统铁芯叠装工艺的一大改 进与提高,使传统工艺中的先安装定位筋后叠片的方式得到 有效的简化,并在工期上不相抵触.铁芯冲片不测量其厚度 差,利用增减片及补偿片的办法调整铁芯的波浪度和径向倾 斜,对控制铁芯的有效高度带来便利,从检查铁芯的密实情 况来看,也无不良影响.
