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[摘 要]文章介绍了潘家口水电厂1号机组导轴承轴瓦间隙分配原理，导瓦间隙分配方法，及其在安装检修工作中的应用。[关键词]导轴瓦；间隙分配；原理；方法
中图分类号：TM312 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）08-0056-02
1. 概况
潘家口水电厂1号机组为150兆瓦常规水轮发电发电机组，水轮机型号为HL220-LJ-550。设计水头为63.5m，最高水头为85m，最低水头为36m。发电机型号为SF150-60/1280，额定容量为150兆瓦，额定电压为15.75千伏，额定转速为100转/min，机组于1980年12月15日投入运行。
2. 机组轴承简介
机组发电机为立式无上导全伞结构，设有推力轴承和下导轴承各一部，共用一个油箱，稀油润滑。推力轴承为液压支柱式，共有12块推力瓦，下导轴承共有20块导瓦。水轮机设有水导轴承一部，稀油润滑，水导瓦共有10块。
3. 机组导轴承轴瓦间隙分配原理
图1 水导瓦间隙分配坐标 内圈为 图2 转子中心平面坐标
外圈为瓦间隙值 单位mm
根据水力机组安装与检修理论，对采用液压自调推力轴承的机组，由于液压自调推力轴承有很好的自调性能，因此各部导轴承间隙可按设计值平均分配，不考虑摆渡。如果主轴不在中心，仅从平均值中减去偏心即可。在机组安装和检修工作中，机组主轴轴线调整合格，通过推力轴承调整发电机镜板水平，在调整过程中，通过机组各相关间隙测量值调整机组主轴中心在设计要求范围内。在导瓦间隙分配时，通过修后机组各转动部位间隙测量值记录，分析主轴中心位置，在导瓦间隙分配中再次考虑主轴偏心因素，使主轴中心更符合设计要求。
如图2所示，转子中心即主轴中心平面坐标图，坐标xoy为导瓦间隙分配前转子中心平面坐标，坐标XOY为导瓦间隙分配后转子中心平面坐标。两坐标Oo之间距值即为主轴中心要调整的偏心值。在XOY直角坐标系中，以Oo为始边，以XOY坐标中心为圆心逆时针旋转一周形成一个圆，始边与X轴之间的圆心夹角的余弦函数，在区间[0、л/2、л、3л/2、2л]几个特殊点所对应的余弦函数值为[1、0、-1、0、1]。经分析推论，在区间内余弦函数值的对称性和递增递减规律符合导瓦间隙偏心值计算的要求，从特殊点可推论到一般点，加之导轴承的结构尺寸大，调整的数值很小，在毫米以内，在计算中需精确到1/100mm，适合工程计算的对称性和近似性。
图3上迷宫环间隙坐标 内圈内 图4 下迷宫环间隙坐标 内圈为
编号 外圈为间隙值 单位mm 编号 外圈为间隙值 单位mm在图2 XOY坐标中，以Oo为始边，逆时针旋转交圆周于b点，从b点对X轴引垂线相交于c点，形成直角三角形bOc。b点即为某一导瓦所在安装位置，将Oc和Ob之间的夹角设为α即为始边和终边之间的夹角，Oc为某一导瓦间隙的调节值设为t，Ob即Oo为主轴偏心值设为r，导轴承轴瓦间隙设计值设为d，导瓦间隙分配值设为f。根据上述设定，某一导瓦间隙调节值计算公式为：t=rcosα，导瓦间隙分配值公式为：f=dt=d-rcosα。使用此公式的前提是：图2转子中心平面坐标的X正半轴必须经导轴承平面坐标中心，指向主轴偏心值偏移调整的导瓦方位，该方位作为始边，以坐标中心为圆心逆时针旋转到各导瓦所在方位，各导瓦所在方位与始边的夹角即为公式中的α角，计算中要注意余弦函数在区间[0、2л]的正负值因素。分块式导轴瓦的个数为偶数，在轴承中的圆周均匀分布，具有对称性。轴瓦间隙设计值指的是导瓦单侧间隙。在导瓦间隙分配坐标中，经坐标中心相对称的两塊导瓦分配间隙的和为双侧间隙值，导瓦双侧间隙值应是导瓦间隙设计值即单侧间隙的两倍，是检验导瓦间隙分配合理性的指标。
图5 下导瓦间隙分配坐标 内圈瓦编号外圈瓦间隙分配值 单位mm
4. 机组导轴承轴瓦间隙分配方法及其应用
在机组安装与检修工作中，在机组主轴轴线及中心调整完成后，下一道工序就是机组导轴承导瓦间隙分配及调整工作，对于液压支柱式推力轴承机组，主要考虑主轴偏心问题，根据修后机组各转动部分测量的间隙值，在导瓦间隙分配中确定机组主轴即机组转动中心的偏心值及偏移方位，使机组转动中心更趋合理。
图3、图4中所示，是机组某一次大修机组转动部分修后的上、下迷宫环间隙测量值记录。其中转动部分修后的永磁机、发电机空气间隙，轴承盖间隙等相对比较大，经统一分析后，考虑迷宫环的间隙相对较小，所以，根据迷宫环的间隙记录值确定导瓦间隙分配时主轴中心的偏心值和偏移方向。
图3、图4中所示的某一次机组大修后上、下迷宫环间隙记录值，从中可以确定最小间隙值均在其平面坐标的3号测点方位，与其x轴负半轴的圆心夹角为∠30°。据此，可以在图1某一次机组大修水导瓦间隙分配坐标中确定水导瓦间隙分配偏心值和偏移方位，相应的方位在4号水导瓦和9号水导瓦方向，水导瓦和水导瓦之间的圆心夹角为∠36°，4号水导瓦与其坐标x轴负半轴的圆心夹角为∠36°，水导瓦间隙分配以4号水导瓦为起始点，根据迷宫环间隙记录值确定主轴偏心值r为0.1mm。根据水导瓦间隙设计范围要求，水导瓦间隙设计值d定为0.3mm。根据导瓦间隙计算公式，4号水导瓦的间隙分配值，f=drcosα=0.3-0.1cos0°=0.3-0.1×1=0.2（mm），再如9号水导瓦的间隙分配值，此时式中α角是起始点4号水导瓦逆时针旋转到9号水导瓦之间的圆心夹角为∠180°，f=d-rcosα=0.3-0.1cos180°=0.3-0.1×（-1）=0.4（mm）。计算时精确到1/100（mm），其它水导瓦间隙分配计算以此类推。
根据与水导瓦间隙分配坐标同方位、同主轴偏心值的原理，对下导瓦进行瓦间隙分配。如图5某一次机组大修下导瓦间隙分配坐标所示，下导瓦和下导瓦之间的圆心夹角为∠18°，根据上述原理，下导瓦间隙分配的偏心值和偏移方位在6号瓦和16瓦方向，6号下导瓦与其坐标x轴负半轴的圆心夹角为∠36°，下导瓦间隙分配以6号下导瓦为起始点，主轴偏心值r同为0.1mm。根据下导瓦间隙设计范围要求，下导瓦间隙设计值d定为0.42mm。根据导瓦间隙计算公式，6号下导瓦的间隙分配值，f=d-rcosα=0.42-0.1cos0°=0.42-0.1×1=0.32（mm）。再如11号下导瓦的间隙分配值，此时式中α角是起始点6号下导瓦逆时针旋转到11号下导瓦之间的圆心夹角为∠90°，f=d-rcosα=0.42-0.1cos90°=0.42-0.1×0=0.42（mm）。计算时精确到1/100（mm），其它下导瓦间隙分配计算以此类推。
5. 结语
在机组安装与检修中，导轴承轴瓦间隙分配、调整是一道重要工序。此分配方法可简化工作程序，降低劳动强度，提高劳动效率。从分配计算上提出依据，从分配原理上规范方法。此法简便易用，可资参考与借鉴。
中图分类号：TM312 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）08-0056-02
1. 概况
潘家口水电厂1号机组为150兆瓦常规水轮发电发电机组，水轮机型号为HL220-LJ-550。设计水头为63.5m，最高水头为85m，最低水头为36m。发电机型号为SF150-60/1280，额定容量为150兆瓦，额定电压为15.75千伏，额定转速为100转/min，机组于1980年12月15日投入运行。
2. 机组轴承简介
机组发电机为立式无上导全伞结构，设有推力轴承和下导轴承各一部，共用一个油箱，稀油润滑。推力轴承为液压支柱式，共有12块推力瓦，下导轴承共有20块导瓦。水轮机设有水导轴承一部，稀油润滑，水导瓦共有10块。
3. 机组导轴承轴瓦间隙分配原理
图1 水导瓦间隙分配坐标 内圈为 图2 转子中心平面坐标
外圈为瓦间隙值 单位mm
根据水力机组安装与检修理论，对采用液压自调推力轴承的机组，由于液压自调推力轴承有很好的自调性能，因此各部导轴承间隙可按设计值平均分配，不考虑摆渡。如果主轴不在中心，仅从平均值中减去偏心即可。在机组安装和检修工作中，机组主轴轴线调整合格，通过推力轴承调整发电机镜板水平，在调整过程中，通过机组各相关间隙测量值调整机组主轴中心在设计要求范围内。在导瓦间隙分配时，通过修后机组各转动部位间隙测量值记录，分析主轴中心位置，在导瓦间隙分配中再次考虑主轴偏心因素，使主轴中心更符合设计要求。
如图2所示，转子中心即主轴中心平面坐标图，坐标xoy为导瓦间隙分配前转子中心平面坐标，坐标XOY为导瓦间隙分配后转子中心平面坐标。两坐标Oo之间距值即为主轴中心要调整的偏心值。在XOY直角坐标系中，以Oo为始边，以XOY坐标中心为圆心逆时针旋转一周形成一个圆，始边与X轴之间的圆心夹角的余弦函数，在区间[0、л/2、л、3л/2、2л]几个特殊点所对应的余弦函数值为[1、0、-1、0、1]。经分析推论，在区间内余弦函数值的对称性和递增递减规律符合导瓦间隙偏心值计算的要求，从特殊点可推论到一般点，加之导轴承的结构尺寸大，调整的数值很小，在毫米以内，在计算中需精确到1/100mm，适合工程计算的对称性和近似性。
图3上迷宫环间隙坐标 内圈内 图4 下迷宫环间隙坐标 内圈为
编号 外圈为间隙值 单位mm 编号 外圈为间隙值 单位mm在图2 XOY坐标中，以Oo为始边，逆时针旋转交圆周于b点，从b点对X轴引垂线相交于c点，形成直角三角形bOc。b点即为某一导瓦所在安装位置，将Oc和Ob之间的夹角设为α即为始边和终边之间的夹角，Oc为某一导瓦间隙的调节值设为t，Ob即Oo为主轴偏心值设为r，导轴承轴瓦间隙设计值设为d，导瓦间隙分配值设为f。根据上述设定，某一导瓦间隙调节值计算公式为：t=rcosα，导瓦间隙分配值公式为：f=dt=d-rcosα。使用此公式的前提是：图2转子中心平面坐标的X正半轴必须经导轴承平面坐标中心，指向主轴偏心值偏移调整的导瓦方位，该方位作为始边，以坐标中心为圆心逆时针旋转到各导瓦所在方位，各导瓦所在方位与始边的夹角即为公式中的α角，计算中要注意余弦函数在区间[0、2л]的正负值因素。分块式导轴瓦的个数为偶数，在轴承中的圆周均匀分布，具有对称性。轴瓦间隙设计值指的是导瓦单侧间隙。在导瓦间隙分配坐标中，经坐标中心相对称的两塊导瓦分配间隙的和为双侧间隙值，导瓦双侧间隙值应是导瓦间隙设计值即单侧间隙的两倍，是检验导瓦间隙分配合理性的指标。
图5 下导瓦间隙分配坐标 内圈瓦编号外圈瓦间隙分配值 单位mm
4. 机组导轴承轴瓦间隙分配方法及其应用
在机组安装与检修工作中，在机组主轴轴线及中心调整完成后，下一道工序就是机组导轴承导瓦间隙分配及调整工作，对于液压支柱式推力轴承机组，主要考虑主轴偏心问题，根据修后机组各转动部分测量的间隙值，在导瓦间隙分配中确定机组主轴即机组转动中心的偏心值及偏移方位，使机组转动中心更趋合理。
图3、图4中所示，是机组某一次大修机组转动部分修后的上、下迷宫环间隙测量值记录。其中转动部分修后的永磁机、发电机空气间隙，轴承盖间隙等相对比较大，经统一分析后，考虑迷宫环的间隙相对较小，所以，根据迷宫环的间隙记录值确定导瓦间隙分配时主轴中心的偏心值和偏移方向。
图3、图4中所示的某一次机组大修后上、下迷宫环间隙记录值，从中可以确定最小间隙值均在其平面坐标的3号测点方位，与其x轴负半轴的圆心夹角为∠30°。据此，可以在图1某一次机组大修水导瓦间隙分配坐标中确定水导瓦间隙分配偏心值和偏移方位，相应的方位在4号水导瓦和9号水导瓦方向，水导瓦和水导瓦之间的圆心夹角为∠36°，4号水导瓦与其坐标x轴负半轴的圆心夹角为∠36°，水导瓦间隙分配以4号水导瓦为起始点，根据迷宫环间隙记录值确定主轴偏心值r为0.1mm。根据水导瓦间隙设计范围要求，水导瓦间隙设计值d定为0.3mm。根据导瓦间隙计算公式，4号水导瓦的间隙分配值，f=drcosα=0.3-0.1cos0°=0.3-0.1×1=0.2（mm），再如9号水导瓦的间隙分配值，此时式中α角是起始点4号水导瓦逆时针旋转到9号水导瓦之间的圆心夹角为∠180°，f=d-rcosα=0.3-0.1cos180°=0.3-0.1×（-1）=0.4（mm）。计算时精确到1/100（mm），其它水导瓦间隙分配计算以此类推。
根据与水导瓦间隙分配坐标同方位、同主轴偏心值的原理，对下导瓦进行瓦间隙分配。如图5某一次机组大修下导瓦间隙分配坐标所示，下导瓦和下导瓦之间的圆心夹角为∠18°，根据上述原理，下导瓦间隙分配的偏心值和偏移方位在6号瓦和16瓦方向，6号下导瓦与其坐标x轴负半轴的圆心夹角为∠36°，下导瓦间隙分配以6号下导瓦为起始点，主轴偏心值r同为0.1mm。根据下导瓦间隙设计范围要求，下导瓦间隙设计值d定为0.42mm。根据导瓦间隙计算公式，6号下导瓦的间隙分配值，f=d-rcosα=0.42-0.1cos0°=0.42-0.1×1=0.32（mm）。再如11号下导瓦的间隙分配值，此时式中α角是起始点6号下导瓦逆时针旋转到11号下导瓦之间的圆心夹角为∠90°，f=d-rcosα=0.42-0.1cos90°=0.42-0.1×0=0.42（mm）。计算时精确到1/100（mm），其它下导瓦间隙分配计算以此类推。
5. 结语
在机组安装与检修中，导轴承轴瓦间隙分配、调整是一道重要工序。此分配方法可简化工作程序，降低劳动强度，提高劳动效率。从分配计算上提出依据，从分配原理上规范方法。此法简便易用，可资参考与借鉴。