某项目贯流式水轮机装配技术规范

【摘要】利用本技术规范对某项目贯流式水轮机各主要部件及其附属设备的工厂装配等作出原则性规定和说明，分别对主轴、主轴密封、水轮机径向轴承、轴承油系统、受油器这5个主要部件的装配方法做了阐述，对类似机组装配提供参考。

【关键词】贯流式水轮机；各主要部件；装配；技术规范

1、 水轮机型式和说明

水轮机为灯泡贯流式。水轮机与发电机为同一根主轴，水平方式布置，直锥形尾水管，机组转动部分应采用两支点双悬臂结构。机组旋转方向从发电机端向下游方向看为顺时针。每台机由一台调速器来控制导叶和转轮桨叶协联调节。

水轮机所有可拆卸的部件，包括转轮、主轴、导水机构和径向轴承等，均可利用厂房桥机从水轮机吊物孔内拆卸出来，主轴也可从发电机竖井内拆卸出来。

2、 主轴的装配

（1）主轴须用优质钢整体锻制，带有锻制法兰。主轴与发电机转子及转轮采用法兰连接。

（2）应精密计算水轮机和发电机连接起来的主轴临界转速，计算要考虑水轮机和发电机的轴承支座位置和刚度，发电机尺寸和发电机的飞轮效应，所计算的临界转速至少应大于最大非协联工况飞逸转速的120%。

（3）主轴应具有足够的强度和刚度，其尺寸应能适应当发电机功率因数Cos=1.0时满出力的扭矩传递要求。并且，使得能在包括最大飞逸转速在内的任何转速下运行而不产生有害的振动和摆动，应进行疲劳强度核算。

（4）主轴应全部精加工，主轴与轴承配合的表面要抛光。主轴各部份的表面粗糙度应满足本规定，主轴在精加工后，应作超声波检查。

（5）主轴的连接和拆卸的设计和配合应保证精确装配。

（6） 主轴与发电机转子、水轮机转轮的连接螺栓及螺栓拉伸、测量、安装工具由配套供应。并在厂内进行预装。

（7） 主轴保护罩采用钢板卷制，分成两瓣，采用法兰联接。

（8）主轴靠近水轮机径向轴承处，需设置机组摆度、振动测量传感器，其电缆引至水轮机端子箱，且所有信号调节器应有2路4mA～20mA模拟量输出。

3、 主轴密封的装配

（1）主轴密封应严密、耐磨、耐热、结构简单，便于检修。要求在不拆卸水轮机径向轴承的情况下，可以调整和更换密封。

（2）主轴密封应设有密封压紧量的自动调整装置。主轴密封更换周期至少不小于16000运行小时。

（3）主轴密封的漏水量不大于30L/min，漏水应集中用管路排出。

（4）主轴还应设有充气围带式（或其他型式）检修密封，用于检修、更换主轴密封。检修密封的充气压力为0.5 MPa～0.7MPa（若采用充气围带式检修密封）。应提供相应的管道、阀门和1个带报警的联锁装置，以防止在充气条件下启动水轮机，并保证排气后检修密封和主轴脱离。紧固工作密封和检修密封的压板、螺栓、螺母等均用不锈钢制作。

4、水轮机径向轴承、轴承油系统的装配

（1）水轮机径向轴承的结构应可靠，便于检修。在运行中保证不漏油、不甩油。

（2）水轮机径向轴承必须能安全承受机组任何运行工况（包括飞逸工况）下的径向荷载，要求安全地承受飞逸转速5min而不被破坏。轴承应能在低转速（n=×10%r/min）条件下安全运行30min。

（3）轴承体分为两瓣。导轴瓦应采用巴氏合金。轴承的设计要允许大轴出现微小的位移。轴瓦应在制造厂与主轴轴承段的轴颈装配合格，不允许在工地安装时进行研刮。

（4）瓦衬应可靠地固定在轴瓦体上，应进行100%超声波检查。

（5）轴承和盖要可靠定位。轴承座和水封座的接触面为球形或柔性结构，采用螺栓联接，以适应主轴挠度的变化，并可调整转轮和转轮室之间的间隙。

（6）水轮机径向轴承和发电机组合轴承共用一套轴承油润滑和冷却系统，并设有高压油润滑顶起装置。高压顶起油泵共二台，每台油泵各配一台交流电动机，互为备用。

（7）轴承油系统采用外循环冷却方式，应设有轴承油箱。油泵将冷却后的润滑油自轴承油箱中直接供油至各轴承，现由各轴承油槽溢油回排油总管，经轴承油冷却器冷却后流回轴承油箱。轴承油箱容积应满足机组轴承和高位油箱用油要求，油箱至机组及高位油箱供排油所必须的接头、阀门、管路、油泵、自动化元件等部件。

（8）轴承油系统应设有高位油箱，当轴承循环油泵强迫循环故障时自动开启电动阀，依靠重力自流方式向各轴承供给润滑油。其贮油量应满足在油泵故障时机组各轴承能继续安全运行10min和完成机组事故停机时所需的润滑油量。高位油箱应考虑必要的安装和检修措施。如果布置可能的话，轴承高位油箱可以和转轮轮毂高位油箱合为一体，里面用隔板分开。高位油箱的高程应在投标书中注明；高位油箱应考虑必要的安装和检修措施；高位油箱及其附件成套供应。如果采用其它新的润滑方式，须有成功的运行经验。

5、 受油器的装配

（1）受油器安装在发电机前面的灯泡头内，采用浮动结构，包括受油器支架、操作油管和传输桨叶位置的回复杆和及其的位移传感器等。

（2）受油器结构应满足漏油量最小，安装方便和运行可靠的要求。应设有漏油回收的排出装置，并用管路将漏油排至漏油箱。任何情况下必须杜绝油漏向发电机。

（3）操作油管采用不锈钢无缝钢管，法兰连接，密封可靠，其轴承采用自调整结构，在机组主轴内不少于三个自调整轴承。在受油器开、关腔油管上应装设压力表。

（4）受油器设有桨叶转角和回复杆位置指示装置。

（5）受油器应设有防止轴电流及漏电的措施，受油器与发电机连接应设有绝缘措施。

（6）受油器转动与固定部分应留有一定的反向推力位移裕量。

6、 结论

（1） 原型水轮机的水力设计要与经过验收的模型水轮机相似，其流道宽度和尾水管长度应不大于图纸的限制；其与土建相关连的其它尺寸可存在微小的偏差。

（2）主轴中心线高程现定为20.50m。真机的空化性能保证必须与模型相一致。

（3）在最大飞逸转速工况下，水轮机所有旋转部分应能安全运行5min，而不产生有害变形。所有流道部件的强度、刚度应满足电站最高上游水位、最高下游水位的承压要求，并能安全承受所有极端工况下（含过渡过程）发生的水锤和压力脉动，不得产生有害的振动和噪声。

（4）所有部件安装应严格按照主要部件及其附属设备的设计、制造、工厂装配及试验的工艺要求进行装配。

参考文献

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[2] 张敏、谢湘军、曹长冲.三峡电源电站主轴缺陷密封缺陷处理及密封材料优化.水电站机电技术，2011，（4）： 54-56；

[3] 贾瑞旗、何连成.灯泡灌流式水轮机运行中的几个问题.水力机械技术，2012，（1）：37-40。

作者简介：杨要波（1983-～），女，助理工程师，从事水轮发电机装配工艺。