葛洲坝机组增容改造中心\高程的确定方法应用及分析

摘要：在水电站机组改造增容项目中，一个关键、重要的工作是如何确定机组中心和高程。本文根据葛洲坝电站首批机组改造增容的实践，对如何确定中心和高程以及引用依据的分析等，可为行业引用和参考。

关键词：中心高程；水轮发电机；轴流转浆

中图分类号：TB857文献标识码： A

1、 机组改造增容中中心、高程确定的重要性

在机组增容过程中，与新的机组安装是有很大区别的，机组增容改造只是对局部进行改造，达到增容的目的，而大部分的设备是继续使用，对旧的机组进行改造时，就面临着机组中心、高程如何准确确定以达到增容改造目标的问题。而所有工作的起始点就要求对中心和高程的确定，只有中心和高程确定后，才能开展其他的各项实施方案的编写。

2、 葛洲坝电站机组改造增容中中心确定方法

2.1 初期几个方案的出台

2.1.1 以旧定子铁芯为依据确定中心的方案

该方案是以旧定子铁芯对称4点来调整回装中心柱的中心，用6―7m内径千分尺测量立柱与定子铁芯选定测定的距离，根据测量结果，调节回转中心柱底座上的水平顶丝，使对称点测量值偏差不大于0.05mm。

2.1.2 以上机架上导部位的中心方案

1） 检修开工后，在顶动转子之前，测量上导轴瓦的间隙及上导轴领的中心值，最好每两块瓦之间测一个值，并作好详细记录（测点的位置应作好记号）；

2） 机组全部拆卸完毕后，施工单位搭设测圆架的平台和定子的施工平台；

3） 吊回上机架，打入销钉并拧紧基础螺栓；

4） 安装测量中心的钢琴线，稳定重锤用的油桶可放在测圆架的平台上；

5） 根据第1步的测点位置和上导轴承中心的记录（此数值应根据上导轴瓦的实际间隙值修正）调整钢琴线至中心；

6） 在定子机座的方便测量的位置设若干个固定点（至少要在对称方向设四个，能多设些点更好），测量固定点（这些点也是过渡点）至钢琴线的距离，作好记录；

2.1.3 以水导轴承中心方案

该方案是通过盘车调整，直至转轮室间隙、空气间隙和镜板水平符合技术要求（转轮室、空气围带间隙均匀，定转子实测空气间隙与平均间隙之差不超过平均间隙值的±8%，镜板水平≤0.02mm/m）。在水导油槽内壁选择对称方向4点，用细砂纸打磨测点，做永久标记作为测量点。使用内径千分尺测量各点到水导轴领的距离，记录测量数据，换算成机组中心值，以作为悬挂钢琴线位置的依据。

2.1.4 以转轮室中心的中心方案

该方案是在水轮机顶盖上端平面处，于+X、+Y方向对称点拉十字线，用求心器初步调整钢琴线位置与此十字线交叉点，钢琴线稳定后，用内径千分尺测量转轮室的中心值，再进一步调整钢琴线的位置，直至钢琴线与转轮室中心之偏差≯0.05mm。

2.2 具有现场实际能操作的中心方案

以旧定子铁芯为依据确定中心的方案，机组旧定子铁芯为分瓣结构，现已无法预测拆卸后其圆度状况。以水轮机部件找中心方案，由于机组长年运行，水轮机部件磨蚀严重，测量座环等部件的中心已无保证精度，以该方案测得的中心精度也无法保证。

以水导轴承中心方案，是通过盘车确定机组实际的旋转中心，可以兼顾发电机定子中心和水轮机部件中心，虽然与机组原始中心有偏差，但所测中心系机组转动部分接近运行状态时的中心，可保证改造后发电机中心处于原来的运行范围内。通过上述诸方案对比可知，以水导轴承中心的方案是可行的，且是最终具有现场实际操作的中心方案。

3、 葛洲坝电站机组改造增容中高程确定方法

3.1 初期几个方案的出台

3.1.1 以转子与顶轴结合面为依据的高程方案

测量方案：

检修开工后，在适当的时候，并且要在转子落在推力轴承上时，用水准仪测量发电机转子的上法兰至发电机定子的某一固定点（这个点是是后面测量的过渡点）的高程差。固定点的位置应作好明确的记号，高程差值应作好记录；

转子放在指定的位置，按上法兰找平转子。要求转子的中心体落在支墩上，支臂及制动环等均不得受力；

用钢卷尺测量每个磁极的长度，找出每个磁极的中点；

根据每个磁极的中点，确定磁极的平均中心高；

测量磁极平均中心至转子上法兰的高程差，此高程值加上第1步测得的值，即得到发电机定子铁芯的平均中心至定子上确定的过渡点的高程差；

在第5步得到的结果基础上，再加上新铁芯高度的一半，即为下压指上平面的高程值；

3.1.2 以大轴法兰面为高程的方案

该方案是在转子吊出后，测量发电机定子的某一固定点到大轴法兰面的高程差，再测量磁极平均中心至转子下法兰的高程差，定子固定点至大轴法兰面的高程差减去磁极平均中心至转子下法兰的高程差可得定子固定点至定子铁芯平均中心的高程差，在此基础上加上新铁芯高度的一半，即为下压指上平面的高程值。

3.1.3 以转子磁极中心为高程的方案

转子在机坑内的测量：

1）机组处于停机状态，风闸处于下落位置；对机组转动部分进行调节，使推力轴承处于水平状态（镜板水平度≤0.02mm/m）；

2）标定测点（参见图）。在转子风闸基础板（钢板）上设置一点，定义为A1；在该点的垂直上方（转子制动环范围内）的制动环平面上，定义为B1；同样。标定出另3对备用测点：分别定义为A2和B2；A3和B3；A4和B4；在机组互为90°方向处设置4个测点。

3）四对测点的位置应选在四个返点固定架（测量机组机组中心的标点金属桩）附近，避免定子检修平台覆盖A1～A4点。

4）测量风闸底板至转子制动环的距离。即：用内径千分尺测量A1和B1间距――m1；（同样。可分别测出A2和B2；A3和B3；A4和B4的间距――m2、m3、m4）；

5）对各处测点（A1、B1等）进行防护，避免在施工过程中受损丢失。

转子在机坑外的测量：

1） 将转子吊出后放置在支墩上（其水平已经调整合格）；

2） 测量磁极的C点和D点相对于B点的高差值（参见图）。测量仪器选用――水准仪。在转子96个磁极中等份选择16个磁极，分别测量每个磁极的C、D点相对B点的高差值――n1和p1 （同样，可分别测出n2和p2、 n3和p3…………n16和p16）。

3） 确定E点。通过计算式（1），求出的是j（平均值）。故可以由此确定E点的位置线高程。

（1）

4） 通过计算，返算磁极中心线E点与风闸底板A点的高程差---- h =m + j ，并记录测量数据。

5） 以A1（或A2、 A3、 A4）点为基准点，以h确定定子铁芯中心高程，下压指高程可以推算得到。

3.2 最终按照转子磁极中心确定的高程方案实施

以转子与顶轴结合面为依据的方案，转子落在推力轴承上，测量时，人员站在转子上，而葛洲坝机组推力轴承支撑结构为弹性油箱式，这样势必影响转子与顶轴结合面水平，虽然这种影响较小，但因此引起的测量误差仍然存在。以大轴法兰面为依据的方案，是在转子已经吊走进行的测量，由于此时大轴悬挂，其法兰面水平无法保证，以此方案测量的高程差误差较大。

以转子磁极中心为高程的方案，测点在风闸基础板上，且转子未起吊，既可实现在镜板已调整水平的情况下进行测量，又避免了人员自身因素而引起的测量误差。

4、 总结

机组中心、高程的确定是机组增容改造中一切工作的起始点，葛洲坝通过7台机组的增容改造实践表明，以盘车确定的水导中心方案来确定机组中心及以转子磁极中心定机组高程的方案确实可行有效。