技术研发 Ｖ０１．２０。Ｎｏ．５。２０１３ 灯泡贯流式机组的轴线调整与控制 冉加刚 （四川嘉陵江苍溪航电开发有限公司，四川苍溪６２８４００）－ 摘要：以苍溪航电枢纽（红旗水电站）为例，介绍灯泡贯流式机组基本结构形式以及轴线调整与控制的过程和方法，以 期为同行灯泡贯流式机组的施工提供参考。 关键词：灯泡贯流式机组；安装；轴线调整 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１３．０５．０２５ ０引言 苍溪航电枢纽（红旗水电站）位于嘉陵江苍溪县境内，上 接亭子Ｉ：１水利枢纽工程尾水，下游与沙溪航电枢纽衔接，装机 容量为３ Ｘ ２２ Ｍｗ灯泡贯流式机组，额定水头６．１ ｍ，转轮直径 ７．２ ｍ，额定流量４１３．４６ ｍ３／ｓ。是一发电和航运相结合的综合 利用工程。 机组轴线调整贯穿于整个机组安装过程，是机组安装质 量的重要体现，直接影响着机组的振动、摆度、瓦温以及出力 和机组寿命等。 １ 灯泡贯流式机组安装过程中的轴线调整与控制 １．１尾水管安装 灯泡贯流式机组尾水管安装是机组主要部件安装的开始， 其位置决定整个机组轴线位置。因此，尾水管安装对基础环法 兰面的中心、方位、高程、波浪度的控制相对立式机组要求较 高，测量方法及测量精度的控制是尾水管安装质量的关键。 红旗水电站尾水管最大直径１０．９４４ ｍ，最大厚壁２０ ｍｉｌｌ， 管节最大外形尺寸１０．９４４ Ｘ ９．９９４ Ｘ ２．７ ｍ，最大运输重量约为 ｌ３．５ Ｔ。为了节约安装工期，尾水管在营地搭建钢平台进行分 节拼装和焊接，然后分节整体运输至基坑安装部位吊装。此 方案较初步设计安装方案（在基坑内分瓣逐节安装方案）节省 工期约１５ ｄ。 尾水管采用全站仪＋反射片测量，用钢琴线测量垂直度 校核的方法，较以前挂钢琴线用卷尺测量方法，使安装精确度 提高，并大大减少了测量人员重复工作及工作强度。安装合 格后增加支撑、在浇筑过程中加强监视，保证尾水管安装的质 量达到优良。 １。２管型座安装 管型座是整个机组的承重部件，机组的大部分荷载由此 传递给基础，安装时需兼顾尾水管安装偏差，必须使尾水管法 兰中心与管型座上下游法兰面中心与机组轴线在同一条直线 上。 １）红旗水电站管型座总高度１９．６ ｍ，最大外径１５．８２４ ｍ， 总重量约１７８ ｔ。管型座吊人机坑后，要先根据管型座重量以 及转动部分重量，调整管型座安装高程比设计高程高２～ ４ ｍｌｎ，红旗水电站实际调整值为＋２．８ ｉｌｌｌｎ，其理由是安装完成 及机组充水后机组会在重力作用下有一定的下沉量。 管型座安装是整个机组安装质量的体现，也是贯流式机 组安装的难点和挑战，管型座上游法兰面为定子安装法兰面 和轴承支架法兰面，上游法兰面垂直度将影响到空气间隙及 轴线调整，管型座下游法兰面安装导水机构，法兰面垂直度、 内外壳体同心度会影响到导叶端面、立面间隙以及机组漏水 量。为了防止管型座产生塑性变形以及混凝土浇筑过程中产 生变形和位移等导致机组轴线出现偏差，我们采用内部加强 支撑与外部加固结合的方式对管型座进行了合适的加固。 ２）调整管型座内、外壳体法兰面间距以及管型座外壳体 与尾水管法兰面间距在设计范围内。 ３）调整管型座中心内外导环在中心位置，用钢琴线测量 法兰面＋Ｙ、一Ｙ标记在垂直线上，并用钢琴线测量上、下游法 兰面垂直度在设计范围内。 由于在调整过程中，调整管型座高程、中心、方位偏差、垂 直度中任何一项，其他数值均会发生不同程度的变化，如何根 据实测数值在实际调整过程中兼顾其他项目，使调整次数最 少，偏差值最小就需要数值测算和安装经验来判断、调整。 １．３导水机构安装 导水机构在安装间将内导环、外导环、导叶、套筒、拐臂以 及连杆等组装成整体，并调整导叶立面间隙及端面间隙，随后 利用桥机和专用吊装工具整体吊人机坑进行安装。 安装时调整内导环中心与管型座内壳体下游法兰面同 心，调整导水机构外导环与管型座外壳体同心，此时检查并调 整导叶立面间隙和端面间隙在设计允许范围内。 １．４主轴吊装方案 贯流式机组大轴及轴承通常在安装间组装完毕后吊装， 本工程大轴及轴承组装成整体后，从发电机吊物孔吊入。 １．５灯泡贯流式机组轴线调整方法 红旗水电站机组主轴为单根轴，转子和转轮位于推力轴 承和水导轴承两端的双支点双悬臂结构，如图１。 轴线调整是在导水机构安装完成，端面间隙、立面间隙调 整合格，主轴及轴承吊人机坑后，将水导轴承固定后作为基 准，靠调整推力轴承座位置调整主轴水平以及水导轴承两侧 间隙均匀。在定子、转子以及转轮安装后进行盘车，检查空气 间隙以及转轮与转轮室间隙合格。 （下转第５０页） 技术研发 Ｖｏ１．２０－Ｎｏ．５，２０１３ 边缘上各节点ｘ向、ｚ向的位移量与其偏转角度的关系 可见，用本方法计算分析得到的柔性联轴器各向刚度与 如图ｌ１所示，可以得到△）（、△ｚ与偏转角度ａ之间存在以下公 国外同类型产品数据相符。 式关系： 同时，由驱动系统的特点和联轴器的工作特点可知，为了 ￣／ ＋ ．口 减小驱动系统中的轴承载荷，在保证联轴器强度的前提下，应 —— 一 啪 当使联轴器的弯曲刚度相对小一些，使扭转刚度和径向刚度 取边缘节点上的位移量，得到点Ｃ的位移变化量为： 尽量大，该计算结果也符合此要求。 Ａｘ＝０．００００１８ ９１ Ａｚ＝０．１７９ ２ ４结语 进而求得的偏转角为： ＨＸＤＩＢ型机车转向架驱动装置柔性联轴器的设计结构简 ｄ＝０．００１ ８２９ ｒａｄ。 单、拆装方便、检修维护量小、能够传递电机与传动齿轮之间 联轴器的抗弯刚度计算公式为ｌ 的大扭矩，同时适应运行中产生的各向位移与偏转。 Ｋ： 用有限元方法计算得到的柔性联轴器各向刚度值与国外 同类型产品提供的数据非常接近，说明本文所采用的模型和 式中：卜施加在截面上的力，Ｎ 计算方法是正确的。同时计算结果也符合减小驱动系统中轴 Ｌ——力臂，ｍ 承载荷，改善其运用工况的要求，反过来验证了设计的正确 ｏｒ－一偏转角，ｒａｄ 性。 由联轴器尺寸可知，Ｆ＝１×ｌｏ５ Ｎ，Ｌ＝０．０６２ ３７ ｍ，由上式 目前，自主设计的ＨＸＤ１Ｂ型机车已大量在段运用，柔性 可计算得到：Ｋ＝３．４１×ｌＯ６ Ｎｍ／ｒａｄ。 联轴器运用效果良好。 ３．７柔性联轴器刚度计算结果 参考文献： 通过上述有限元建模分析，得到柔性联轴器的各向刚度 ［１］ 陈清明，陈喜红，周建斌，等．ＨＸＤ１Ｂ型大功率交流传动 分别为： 电力机车转向架［Ｊ］．电力机车与城轨车辆，２０１１（４）． 轴向刚度：５．３２１×１０ｓ Ｎ／ｍｍ ［２］Ｇ．Ｋｒａｔｚ，Ｂ．Ｓａｕｅｒ，Ｃ．Ｓｅｇｉｅｔｈ．大功率机车新型驱动装置的 径向刚度：１．１７９Ｘ １０６ Ｎ／ｒａｍ 设计［Ｊ］．国外内燃机车，１９９４（６）． 抗扭刚度：１．１６７×ｌ０７Ｎｍ／ｒａｄ ［３］ 罗湘萍．动力分散电动车组架悬驱动联轴器选型分析 抗弯刚度：３．４１×ｌ０６ Ｎｍ／ｒａｄ ［Ｊ］．铁道机车车辆，２００２（２）． 国外同类型产品的各向刚度值分别为： ［４］卫冬生，徐筱欣，钟凯．大功率膜片联轴器扭转刚度计算 轴向刚度：４．６６×１０５ Ｎ／ｍｍ 研究［Ｊ］．机械传动，２００８（４）． 径向刚度：１．２４×ｌｏ６ Ｎ／ｍｍ ［５］ 王知行，刘廷荣．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社， 抗扭刚度：１．２６Ｘ １０７ Ｎｍ／ｒａｄ 抗弯刚度：３．２０Ｘ １０６ Ｎｍ／ｒａｄ ２００８（４）． （上接第４６页） 则机组振动严重，重则定转子以及转轮与转轮室发生扫膛，酿 主轴组装时，推力轴承座与推力轴承外壳之间加入ｌＯｍｍ的圆 成事故。应依据施工经验及设计要求在静态时调整机组轴线 环形橡胶检验垫片，在机组轴线调整完成后，将橡胶垫更换为 使机组在充水及运行时产生变形后轴承问隙正好均匀。 钢垫。 １．６其他部件安装 在以上机组部件安装完成和轴线调整完成后，方可进行 机组其他部件如转子、转轮、定子和泡头等的安装，这些部件 的安装直接受轴线的控制质量影响。 ２结语 灯泡贯流式机组在低水头河流中运用较多，随着近年来 大型电站的建成投产，水资源利用趋向低水头、大流量的平原 河川发展，灯泡贯流式机组相对立式机组，转速高、水头低、流 量大、水力效率高等优点逐渐显现。机组轴线调整关系到机 组安装质量，机组轴线控制贯穿于整个机组安装过程的始终， 以上为苍溪航电枢纽灯泡贯流式机组轴线的调整和控制的方 图１ 法介绍，望能为同类型机组的施工提供一定借鉴和参考。 作者简介： 由于流道充水后，灯泡头在水力作用下会产生向上的浮 冉加刚（１９７９一），男。四川广安人，工程师。主要从事水电 力，而转轮室则在重力作用下产生下沉变形，从而造成静态调 工程机电专业工程管理工作。 整好的定转子空气间隙以及转轮与转轮室间隙发生变化，轻
