关键词：水轮发电机组；自动盘车装置；小浪底水力发电厂
摘 要：小浪底水力发电厂5号机组大修中，应用自动盘车装置，使盘车工作的质量、效率大大提高。实践证明，自动盘车装置在大型水轮发电机组盘车中具有显著的优越性，省时、省力，停点准确，无惰走，轴系受轴向、径向干扰小，盘车精度高，方式灵活，可满足弹性盘车和刚性盘车两种使用方式。
1机组参数及盘车方法
小浪底水力发电厂位于洛阳以北黄河干流上，装有6台30万kW混流式机组。水轮机由美国VOITH公司生产，发电机由哈尔滨电机厂和东方电机厂生产，型号为SF300.56／13600，机组参数见表1。在水轮发电机组安装的过程中，轴线的好坏，整个机组轴系的安装配合，直接关系到机组的安全稳定运行。因而作为机组轴系调整、轴线处理的依据——盘车试验是机组安装和检修工作中极为重要的环节之一。
水轮发电机组盘车目前采用的方法分为两大类，一类是电气盘车，另一类是机械盘车。电气盘车是利用发电机定子、转子线圈中通入直流电流所产生的电磁力矩，拖动水轮发电机的转子转动。机械盘车包括人力盘车、桥机牵引盘车、电动机械盘车等。人力盘车即人力推动水轮发电机转子进行盘车；桥机牵引盘车是利用厂内的桥机，经过滑轮组换向，用钢丝绳牵引机组转子转动的方法；电动机械盘车是利用电机驱动，经过变速机构，联轴机构，离合机构，驱动转子转动的盘车方法。小浪底水力发电厂在2002年7月5号机大修中，采用新型的自动盘车装置——电动机械盘车装置，运用中显示了这种自动盘车装置独有的优越性。
2机组轴系结构
小浪底水轮发电机组为立轴半伞式三段轴结构，设计有上导、推力、下导和水导轴承。上下导轴承为扇形瓦自调式结构，各有12块钨金瓦，推力轴承为弹性油箱支柱式结构，有20块塑料瓦，水导轴承为扇形瓦自调式结构，有10块钨金瓦。上导瓦中心到推力镜板平面距离为4 950 mm，下导瓦中心到镜板距离为2 900 mm，水导瓦中心到镜板距离为7 620mm。上导轴领直径1 700mm，下导轴领直径2 500mm,水导轴领直径2 485mm。发电机顶轴长5 885 mm,转子中心体高2 352 mm，发电机主轴长3 150mm，水轮机轴长4 050 mm。转子中心体与发电机主轴为十字键螺栓连接，发电机主轴和水轮机轴为螺栓连接，顶轴与转子中心体为螺栓连接。
3自动盘车装置
小浪底水电厂5号机大修盘车所用的自动盘车装置（山东青州通利电力配件厂生产）为电机驱动的机械盘车装置，自动盘车装置主要由机架、驱动电机、减速机构、连轴机构、离合机构等5部分组成。机架利用发电机上导油槽外沿上的螺孔安装在发电机上机架上，连轴机构利用发电机顶轴上端部磁盘测速装置安装螺孔与大轴连结一起，离合机构通过其传动键把大轴与盘车装置的驱动盘连结，传递力矩，带动机组转子转动。自动盘车装置将减速增矩和力偶矩的力学原理结合起来，充分合理地利用机组几何关系，由6台小型电机（P=1.1 kW,nr=1 410r／min）经减速机构输出转矩，再经大齿轮减速增矩，在大齿轮的反作用下，切向力通过力偶臂形成力偶矩(Mr=540 kN·m)，再通过连轴机构及离合机构传递给转子。设计上考虑了倒车控制，在每次重新起动前可准确地将大轴与外力分离，使大轴充分处于自由状态，以保证盘车精度。
4盘车试验
小浪底水电厂5号机组检修时，采用了两种盘车方法，弹性盘车（抱紧上导和水导）和刚性盘车（只抱上导），并进行了对比分析，最后依据抱上导方式盘车的数据进行了各部导瓦间隙的调整。
4.1弹性盘车试验
以发电机空气间隙和水轮机止漏环间隙为基准，分别调整机组上导、水导轴位。测量发电机空气间隙，根据测量数据调整上导轴位，直到调整到空气间隙偏差≤±10%的国标要求，用4块上导瓦对称抱紧上导。
测量水轮机下止漏环间隙，根据测量数据调整水导轴位，直至下止漏环间隙基本均匀符合要求后，用4块瓦对称抱紧水导。
上导、水导分别对称吊装4块瓦，瓦面涂透平油，调节上导、水导瓦间隙位0.03 mm，顶转子在推力瓦面注入透平油。上导、下导、水导轴领设表处各12等份并逆时针依次编号，各导轴承轴领+x，+y方位设百分表，在镜板+x，+y方位设轴向、径向百分表，分别测量各部位轴的摆度和镜板的轴向、径向变化值。盘车试验数据(+x方位)见表2、4。
4.2刚性盘车试验
对于伞式机组理论上应该抱紧下导（离镜板较近），使大轴两端处于自由状态。但考虑到自动盘车装置的传动力矩均衡、平稳，且传动力矩作用在顶轴上端部，基于自动盘车装置的特点，作为一种探索，小浪底水电厂5号机组刚性盘车采取抱紧上导的方法。抱紧上导进行盘车时，下导、水导放开，使大轴处于自由状态。盘车试验数据见表3和表5。
4.3数据分析
弹性盘车，下导相对上导最大全摆度在测点6-12处为-0.22 mm，下导相对水导最大全摆度在测点5-11处为-0.21 mm，镜板轴向摆度最大值为0.06 mm远远小于规范，(GB8564—88)规定≤0.20 mm。
刚性盘车，下导相对上导最大全摆度在测点1-7处为0.23 mm，水导相对上导最大全摆度在测点3-9处为0.33 mm，镜板轴向跳动最大值为-0.02mm，所测得的数据均在规范要求的范围内。刚性盘车曲线如图1a和b所示（图中所标数值为由曲线映射纵坐标所得），曲线表明该自动盘车装置盘车取得的数据具有较高的精度。
机组两种盘车方式数据显示，各部导轴承相对摆度均满足规范(GB8564—88)要求，≤0.04mm／m，大轴轴线不作调整处理。
5导轴承瓦间隙调整
仅抱上导轴方式盘车时机组轴系处于充分自由状态，因此，根据仅抱上导盘车方式所测得的数据进行各导瓦间隙的调整计算，其调整的间隙将更符合机组实际运行的情况，有利于改善提高机组的运行稳定性。
5.1上导瓦间隙调整
上导轴承各导瓦间隙按单边0.18 mm均抱。
5.2下导瓦间隙调整
下导轴承各导瓦间隙根据盘车数值计算,瓦间隙按单边0.18 mm进行调整(0.18-0.23／２≈0.07，δ7＝2×δ下0-δ１=0.29。δ１表示1号测点处盘车后实际要调整的间隙，δ下0表示该导轴承单边瓦间隙调整基准值)，下导轴承各瓦间隙实际调整量见表6。
5.3水导瓦间隙调整
水导轴承各导瓦间隙根据盘车数值计算,瓦间隙按单边0.20 mm进行调整。由于水导轴承分布有10块金属瓦，盘车测量时轴领沿圆周方向等分12份，在确定各导瓦间隙调整量时需根据盘车后大轴停止位置进行相应的角度计算，最后5号机组水导轴承实际瓦间隙调整量见表7。
6自动盘车装置的优点
(1)安装、拆卸，控制与操作简单方便，优化了工作环境，改善了劳动条件，降低了劳动强度，工作质量和工作效率大大提高，小浪底水电厂5号机组盘车仅用一天就全部完成（包括安装、拆除自动盘车装置，轴位调整，测量盘车数据等），性价比高，这是其他驱动方式所无法比拟的。
(2)力学结构简单，动力电源小，驱动平稳可靠，转速均匀，停点准确，使采集的数据客观有效。
(3)可根据机组类型结合现场实际自由选择弹性盘车或刚性盘车，且无论何种方式，由于其力偶矩作用的原理，大轴径向和轴向干扰大大减小，测试精度高。
(4)由于驱动力矩作用于发电机顶轴上端，且均衡、平稳，对伞式机组的刚性盘车，可采取抱紧上导的方式进行盘车，也可取得满意的效果。
(5)传动比大，转速平缓（转速为1 r／15 min），可保持在连续旋转的情况下准确读取大轴各等分点的数据，方便快捷。同时，根据实际情况，也可断续停转读取数据，在这种方式下每到一停位后，盘车装置可倒转一定角度，以使大轴和盘车装置完全脱离，可使大轴充分保持在自由状态下读取数据，这样更提高了盘车精度。
来源：水力发电
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