关键词：龙腾水电站 推力轴承 推力瓦 受力 调整
一、.结构特点
龙腾水电站水轮发电机组为立轴半伞式三相凸极同步发电机，发电机型号为：SF700-56/16090。发电机推力轴承布置在下机架中心体上部，由推力头、镜板、18块推力瓦及轴承支撑组成，发电机组设计最大推力负荷为3600t，每块推力瓦平均压力为4.52MPa，最小运行油膜厚度为45μm。
推力头通过7个螺纹销和14个M30的螺栓与转子中心体下法兰组合在一起，其预紧力矩为910N.m，推力头最大外径为φ4500mm。镜板通过内外两圈28个M30的螺栓固定在推力头下面，镜板外径为φ4500mm。推力瓦由薄瓦和厚瓦组成，薄瓦的工作面有4mm厚的高质量钨金层,薄瓦通过不同直径的弹性柱销支撑在厚瓦上，推力瓦的设计能维持最优压力分布及油膜厚度。推力轴承支撑包括托盘、压缩柱及锥形支座等部件。托盘位于压缩柱与厚瓦之间，起到减小轴瓦变形和避免轴瓦中部应力集中的作用。压缩柱中间通过一段M120的螺柱与锥形支座相连,该螺柱即要承受整个推力负荷，也可用来调整镜板的高程。压缩柱中心加工有7.5mm的通孔,在内安装测量杆，由于各轴瓦上的不均衡负荷会造成各压缩柱间的压力差,该压力差直接反应为各压缩柱中测量杆的不同位移量，在安装时可以通过电子位移表测量各压缩柱的位移量，并据此对压缩柱进行调节,从而使各瓦负荷达到均衡。
图1 推力轴承剖面布置图
二、推力轴承安装工艺
为减少推力轴承安装在机坑内占用时间，下机架组装焊接后在机坑外进行推力轴承部件预装。将下机架中心体法兰面清洗干净，并用刀尺检查下机架中心体螺孔周围是否存在高点，若存在，对其进行处理。将锥形支座吊入已清理好的下机架中心体内，按图纸调整各锥形支座的半径和弦距，清扫压缩柱，安装压缩柱前仔细检查压缩柱和锥形支座内的螺纹是否有损伤的部位，并对损伤的部位进行处理，然后将二硫化钼均匀抹在压缩柱的螺纹处，装入锥形支座内。调整均匀分布的三个压缩柱（对应的编号如1#、7#、13#）高度至设计高程，其它压缩柱暂按低于该高程2mm左右调整。安装测量杆时应将测量杆上端用耐油的室温固化胶抹匀,防止油槽内的油从测量杆自上而下渗出。预装推力瓦，调整推力瓦向心符合要求。
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将初步预装后的推力轴承部件与下机架整体吊入机坑，调整下机架中心、高程及水平度符合规范要求。吊装推力瓦置于托盘、压缩柱上，安装推力轴承负荷传感器，并用电子位移表调整推力轴承负荷传感器调零。吊装镜板，调整镜板水平≤0.02mm/m。吊装推力头并与镜板连接，检查推力头水平度≤0.02mm/m。转子吊装后，进行转子与推力头、转子与发电机主轴连接。各部同心度符合要求后调整推力瓦受力。
推力瓦受力调整要求：
1）在推力瓦受力调整过程中，始终以1#、3#、7#推力瓦为基准推力瓦，不得调整这三块推力瓦对应的压缩柱以保证调整受力时镜板水平不变。
2）通过压缩柱的升降调整其它15块推力瓦使其受力接近3块基准推力瓦，使其承受其平均压力的80％。调整压缩柱时须将转子顶起，将百分表架在压缩柱下端监示压缩柱的位移。
3）每次调整完成后，检查各测量杆的零位。落下转子后静止一段时间检查反映各推力瓦受力的位移传感器读数。反复调整推力瓦受力使各部推力瓦传感器读数差不得超过20μm。
(大国龙腾运转世界 龙出东方 腾达天下 龙腾三类调心滚子轴承 刘兴邦 )
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三、推力轴承安装调整中出现的问题及分析处理
3.1 推力瓦外侧与镜板摩擦
1#机组盘车结束后，检查发现距推力瓦外侧弧形边缘约3～5mm位置出现一道0.5mm深的痕迹，并有少量的金属丝脱落。
1）原因分析：
从推力瓦外观上看，镜板边缘与推力瓦摩擦导致这一情况的发生。推力瓦外沿直径为4498mm，镜板外径为4500mm，边缘倒角为5mm的直角。在1#机组推力瓦调整中，推力瓦向心偏差过大，使个别推力瓦外沿超出镜板外径，镜板边缘与推力瓦产生摩擦导致划痕。
由于压缩柱顶面是球面，中间通过一段M120的螺纹与锥形支座相连，可以使推力瓦扭转、沿旋转方向偏移。为了防止推力瓦变动，挡油管上焊有一个挡块凸进推力瓦，将其定位。但在安装过程中，发现挡油管上的挡块圆周方向上尺寸存在偏差，导致推力瓦向心偏差过大。
2）处理方法：
对于1＃机推力瓦磨损的情况，采取了将转子顶起，先用刀片对推力瓦磨损部位进行刮削，再用研磨膏对其进行研磨，完成后用酒精进行清洗，然后将镜板边缘倒角进行修磨成弧形过渡。2＃机在预装时直接将挡油管挡块进行修正处理，并修磨镜板外缘倒角。机组运行后均未再发现划痕。
3.2 推力瓦受力变化
2#机推力轴承在调整推力瓦受力过程中，3块基准推力瓦（1#、7#、13#）受力始终偏大，ALSTON现场代表认为，转子吊装前，调整其他15块推力瓦时，8＃、9＃推力瓦高程偏低，在转子落下后，致使7＃、13＃推力瓦受力过大，导致测量杆产生塑性变形，从而使7＃、13＃推力瓦受力数据偏大，而不是真实受力偏大的反应。故在没有动过3块基准推力瓦压缩螺柱的基础上，通过电力位移表调整7＃、13＃推力轴承互感器零位数据。调整后数据如表2所示，表中单位为：μm。
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表2 推力瓦调整结束后测量杆变形测量 单位0.001mm
瓦编号
调整完后
检查零位
瓦编号
调整完后
检查零位
1
170
11
10
160
15
2
170
10
11
170
14
3
170
12
12
170
9
4
170
9
13
160
-60
5
170
11
14
180
20
6
160
16
15
160
10
7
160
-47
16
160
11
8
150
16
17
160
19
9
150
13
18
170
10
推力瓦受力调整结束后，进行机组轴线盘车。在盘车过程中，发现7＃、3＃推力瓦出油量明显小于其他瓦的出油量，其于各瓦出油量也不均匀，结合推力瓦受力调整数据可以看出，推力瓦受力并未调好，7＃、13＃基准推力瓦受力明显偏大。
1）原因分析：
从上表数据及各推力瓦出油量可以看出， 3块基准推力瓦受力相差较大，说明转子落下后，镜板水平存在较大的偏差，从推力轴承安装过程及机组盘车细节中分析，与以下两个原因有较大的关系。
a、推力头与镜板把合加工精度及推力头上法兰面加工精度不够。安装时镜板水平无法直接测量，镜板水平调整通过推力头顶部平面反映，由于精度不够调整合格的镜板水平是个假象；另外在盘车过程中进行了2次旋转推力头与转子下法兰面相对角度共205.7º，以调整机组轴线和减小水导轴领摆度，使镜板水平发生了变化。
b、下机架二期混凝土浇筑不实。测量2＃机下机架下沉值，+Y方向下沉值为2.81mm，-Y方向下沉值为2.90mm，比厂家设计下机架下沉值（2.3mm）平均偏大0.55mm。经检查，每个下机架支臂基础混凝土存在浇筑不实的情况，且存在很大的空隙。导致转子落下后下机架上平面水平发生变化，从而使镜板水平发生变化。
处理方法：
对下机架基础进行灌浆，混凝土固化后进行推力瓦受力调整。顶起转子，用电力位移表将各推力轴承传感器调零，通过调整各压缩柱位移来调整各推力瓦受力，并使其最大差值小于20μm，推力瓦受力调整数据如下表3所示，单位为μm。
表3 调整后各推力瓦数据
瓦编号
调整完后
零位
瓦编号
调整完后
零位
1
170
0.8
10
160
1
2
160
0.3
11
160
0.4
3
160
0.8
12
170
0.6
4
150
-5
13
170
10
5
160
3.1
14
150
-2.3
6
160
1.5
15
160
0.3
7
170
-0.1
16
160
1.9
8
150
0.2
17
150
-1.7
9
160
1.3
18
160
0.6
经过上述调整处理，2＃机组推力轴承顺利通过温升试验，从带负荷运行数据显示，推力轴承瓦温一直处于稳定状态，最高瓦温和最低瓦温之差为4℃左右，机组在带520MW负荷时，最高瓦温为72℃，距报警温度85℃还有相当余量。
四、结语
龙腾水电站推力轴承在结构设计上有自己的特点，因此在施工中有一个摸索的过程，通过两台机组推力轴承的安装调整，发现并解决了以往机组推力轴承施工中未遇到过的一些问题，并从中发现在其它方面还存在着优化的空间：镜板外径仅比推力瓦外缘直径大2mm，当支柱中心位置偏离设计中心时，推力瓦易受镜板边缘磨损，因此建议镜板直径大于推力瓦外缘直径10mm~15mm为宜；下机架基础为二期浇筑，受空间狭小影响完全回填密实比较困难，建议增大二期坑或改变二期坑形状，或在下机架基础板位置设计回填孔等手段，以保证二期浇筑质量，避免设备发生沉降，影响机组安全运行。
