淺談水輪發電機盤車調水平技術

唐棋

【摘要】我國現在開始推行綠色可持續發展，通過使用清潔能源的方式來發展我國的經濟。所謂的清潔能源是指水能、太陽能、風能等可再生能源，這些能源在使用的過程中不會產生環境污染，同時能源可再生，對于環境保護有很大的幫助。并且我國的水電在這幾十年中發展速度十分快，如今已經建設成了多做大型水電站，而且在許多水源充足的地區小型水電站成為當地電能供給的主要形式。小型水電站使用方便，但是在建設和維護的過程中我們也會遇到許多技術性的問題，比如鏡板的水平調整問題，這些問題在實際的操作過程中往往會存在一些困難。

【關鍵詞】水輪機；鏡板；調平

引言：

我國的能源結構較為完善，在電能供給方面我國有火電、核電、水電、風電和太陽能發電，這些發電技術使我國在電能的使用方面更加具有保障性。但是近年來由于我國的環境污染問題不斷加劇，而火電廠在生產過程中又會產生大量的污染，所以我國開始向清潔能源的方向發展。而現在最為成熟的清潔能源形式便是水力發電，并且我國現在已經建設了大量的水力發電設施。在河流眾多，水源充沛的地區，我國的水電站建設數量眾多，尤其是一些小型水電站，這些小型水電站承擔著當地的主要發電任務。但是小型水電站在建設和使用維護中也存在一些技術性問題，這些問題往往會影響水電站的建設和使用。本文介紹了鏡板調平中遇到的技術障礙，并且對兩種調平方式進行了對比。

一、鏡板在水輪發電機中的作用

立式水輪機在工作的過程中要保證其水平狀態，在實際的操作中，我們通過調節承擔水輪機軸向水推力的鏡板水平來保證水輪發電機的水平狀態。水輪機在工作時要承受來自多方面的力，其中主要承擔來自水的沖擊力。水流從高處進入水輪機，通過水流和水輪機的相互作用，水流將自己的能量傳遞給了水輪機。由于水輪機與發電機組相連接，于是發電機轉子跟著水輪機一起旋轉，這樣，水輪機就能把能連傳遞給發電機，進而使發電機發電。在這個過程中，水流沖擊水輪機中的葉片，使得水輪機軸承轉動，如果水輪機不能夠保持水平狀態，那么水流沖擊的過程中水輪機受力就會產生傾斜，這樣就無法最大化的將誰的能量傳遞給水輪機進而傳遞給發電機。

二、鏡板調平過程中存在的難題

鏡板調平是水輪機安裝過程中十分重要的環節，如果不能保證鏡板的水平將會使得水輪機的工作受到影響。而水輪機鏡板調平也并非十分容易的事情，經常會受到各種因素的干擾。首先是工程環境的干擾，我們都知道，水輪機要依靠河流工作，而在河流周圍往往會產生各種震動的干擾，我們在進行測量的過程中，如果周圍振動幅度過大，可能會使得測量得到的結果不準確。其次是水輪機安裝過程的復雜性導致的，現在用于水輪機鏡板調整的方法比較少，而這些方法都是在水輪機進行安裝的過程中進行的，但是在安裝的過程中如果出現其他部件的安裝調試問題的影響，那么鏡板的調整將會變得困難。并且在調整完成之后出現了安裝過程中的不穩定事故也可能使得水平狀態被破壞。

三、調平方式的介紹

我們現在用于水輪機調平的方法有兩種，一種是在推力頭嵌入前把方形水平儀放在鏡板背面，用三塊推力瓦調整鏡板水平，這種調整的方法是通過三點水平狀態的調整來實現的，我們將三點調整為水平狀態之后，再將支撐重力的部件調整到相應的位置。另一種是在盤車時用方形水平儀放在推力頭或者盤車架上，采用旋轉的方式測量水平并加以調節。

在第一種方法中，水平測量儀測量的是鏡板背部的水平狀態，但是我們無法保證其工作面是否水平。并且這種方法是在推力頭未嵌入時的水平狀態，在這個時候鏡板并未處于承重狀態，而當推力頭安裝完畢之后，鏡板受力可能會存在不均的現象，這個時候鏡板的傾斜程度可能會出現改變，這樣測量的水平狀態就不準確。另外，水輪機上的鏡板存在輕微的波浪形變形，在調整的過程中，我們無法保證推力瓦處在同一個水平面上，很可能會出現以一個或兩個推力瓦位于波峰或者波谷位置，這樣在調整的時候就無法按照水平面進行調整。

相比于第一種測量方法，第二種測量方法是在安裝完成之后進行的測量，并且盤車的過程實際上是調試水輪機轉動的過程，這種情況下測量得到的結果能夠更加接近真實值。并且通過盤車的方式進行調整，能夠保證鏡板的受力情況，在真實的受力作用下調整出來的水平參數能夠更加符合實際情況。并且這個時候再對受力部件進行調整，也可以避免后期出現的受力不均造成的鏡板水平狀態變化的問題。

四、盤車的方法及注意事項

盤車是用于水輪發電機鏡板水平調整的主要步驟，通過盤車了解軸系的推力頭和大軸垂直度情況及各軸組合面的同心度情況。按照盤車動力的方法我們可以將盤車分為電盤車和機械盤車，電盤車一般用于大型發電機組，而機械盤車主要用于小型發電機組。這兩種盤車方法主要是轉動動力的不同，但是他們都是通過將電機轉動幾圈，用以判斷由電機帶動的負荷是否有卡死而阻力增大的情況，從而不會使電機的啟動負荷變大而損壞電機。從機組結構來看，我們可以采用剛性盤車和彈性盤車。在剛性盤車車中我們要注意如下方面的事項：（1）轉動部分處于中心；（2）大軸應垂直；（3）各塊推力瓦受力處調均勻；（4）上導、推力、法蘭、水導四處8點對應點一定在一條線導航架百分表X、Y也應對應。在彈性盤車中除中心位置和垂直位置的事項之外還應該確保彈性油箱受力調整合格，只有這樣才能夠保證盤車的順利完成。

五、水輪發電機盤車調水平的步驟

1、盤車調平的步驟

首先我們要進行水平測量，找出鏡板傾斜的位置和大小。將水平測量儀放置在推力頭上，并且靠近其外側，然后進行機組盤車，在每一個推力軸承支柱處停下并記錄水平儀的讀數。在測量的過程中我們采用對點測量的方法，也就是圓的相對位置測量結果進行比對，如果相對位置水平情況相同，則記錄為正值，如果對側位置水平情況相反則記錄為負值。通過測量和計算的結果，我們能夠得到測量點中哪一個點的位置偏高，哪個點的位置偏低。具體的計算方法如下：

Y：H1=（1點讀數+5點讀數）/2；

X：H 2=（3點讀數+7點讀數）/2；

+X偏+Y45°平：H 3=（2點讀數+6點讀數）/2；

+Y偏-X45°平：H 4=（4點讀數+8點讀數）/2；

H：水平計算值。

以下面機組的水平值為例：

1-5點水平=[0.02+（-0.03）]/2=-0.005，為3點方位偏高。

2-6點水平=[0.04+（+0.005）]/2=0.0175，為4點方位偏高。

3-7點水平=[0.05+（+0.02）]/2=-0.035，為1點方位偏高。

4-8點水平=[0.045+（+0.005）]/2=-0.025，為2點方位偏高。

通過計算，發現是鏡板整體向1-2點方向傾斜，以1點最高，可以首先調整1、2號方位推力支撐。

其次是進行鏡板的水平調整，我們更具測量和計算的結果得到各支柱螺栓處的水平情況，并計算出水平偏差值。根據計算結果對螺栓的升降值和調整量進行調整。在調整完成之后，我們還要對調整結果再次進行驗證，通過再次盤車記錄相關的測量數據，觀察測量結果是否滿足水平要求，如果仍然不滿足再對上述步驟重復進行調整，直到盤車之后的測量結果滿足我們的要求。

2、盤車調平方法的優缺點

（1）盤車調平是在水輪機推力頭安裝完成之后進行的，這個時候鏡板不會再因為外力作用而產生過大的形變狀態，能夠更加直觀的反映機組軸承在承受載荷的情況下的水平狀態，使機組調整更接近實際。此外，在機組檢修期間，其省掉了拔推力頭等諸多工序，節約了工期，保證了機組質量。

（2）盤車過程的測量屬于動態測量，雖然其測量結果更加接近真實值，但是動態數據的測量會受到諸多因素的影響，可能會出現多次測量的結果均不能達到標準的情況。這樣的化，整個測量和調整過程將會花費大量的時間。

結束語

水輪發電機是水力發電的核心設備，而在水輪發電機中的鏡板是保證發電機正常運行的關鍵。水輪發電機在工作的過程中要保證鏡板的水平狀態，這樣我們才能夠確保水輪發電機正常工作。鏡板安裝在推力頭下方，起承載水輪機軸向水推力的作用，鏡板表面光滑與推力瓦構成推力軸承。但是在鏡板的調平過程中我們的方法比較單一，其調平效率較低，所以我們介紹了一種新的調平方法，希望對水輪發電機的安裝有一定的幫助作用。

參考文獻：

[1]周若愚.立軸半傘式水輪發電機彈性盤車工藝研究[J].水利水電快報，2014，（8）：19-22.