一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构及高程确定方法与流程

1.本发明涉及水电设备改造技术领域，尤其涉及一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构及高程确定方法。


背景技术：

2.某轴流转桨式机组水电站运行近40年，设备机组老化严重，性能下降，参见图1，尤其是原机组推力轴承支撑型式为弹性油箱17，现有的弹性油箱17无法满足使用要求。因此，需对机组设备进行改造更新。
3.此外，推力轴承高程决定了机组转动部分高程，为了保证机组改造前后转动部分高程与修前一致，需要精确控制改造前后推力轴承受力后推力瓦上表面高程偏差在0.50mm之内，标准非常严格。而在改造了现有的弹性油箱结构之后推力轴承高程随之发生变化，因此，需要重新对推力轴承高程进行调整确定，以满足性能要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构及高程确定方法，通过将原有大中型轴流转桨式水轮机发电机推力轴承结构的弹性油箱改造为弹簧束结构，并保证其能够满足性能要求；而且在改造之后，通过高程确定方法来保证确定改造前后轴承高程在设计要求范围内，满足高程偏差精度要求。
5.为了实现上述的技术效果，本发明的目的是这样实现的：一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，包括推力轴承座，所述推力轴承座固定安装在推力支架的顶端；推力轴承座的顶端通过弹簧束支撑有托瓦，托瓦的顶端支撑有推力瓦，推力瓦的顶端支撑有镜板。
6.所述推力轴承座包括法兰底座和顶部支撑座，法兰底座与推力支架顶部的法兰面构成法兰连接；顶部支撑座设置在推力轴承座的顶端。
7.所述顶部支撑座和推力瓦之间设置有第一高程限位结构，第一高程限位结构包括通过第一螺栓固定在顶部支撑座外壁上的第一钩挂板，第一钩挂板的顶端钩头部位与设置在推力瓦外壁上的第一限位槽配合。
8.所述顶部支撑座和托瓦之间设置有第二高程限位结构，第二高程限位结构包括通过第二螺栓固定在顶部支撑座外壁上的第二钩挂板，第二钩挂板的顶端钩头部位与设置在托瓦外壁上的第二限位槽配合。
9.所述托瓦和推力瓦的外壁之间通过连接组件固定相连，所述连接组件是由第三螺栓固定在托瓦和推力瓦之间的连接板构成。
10.一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法：改造过程中，推力支架不更换，需要对推力支架的上法兰面进行加工，其中，改造后弹簧束、托瓦及推力瓦为标准件，高度不可调整，只能通过加工推力轴承座或者在推力轴承座下表面加垫块来调整推力轴承高程；
其中，调整目标是保证改造前后镜板上表面受力状态下高程一致；且已知弹簧束高度为e，推力瓦和托瓦组合高度为f，弹簧束受力后压缩量为ξ，推力支架的上法兰面加工量为δ；所述高程确定方法具体包括以下步骤：步骤1，修前的测量；步骤2，推力轴承座厂内加工高度h的确定；步骤3，推力轴承预装前的测量；步骤4，推力轴承正式安装后的测量。
11.所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1，修前盘车合格后，用高度尺测量镜板上表面到推力油槽底部的高度a1，在圆周方向上测量均布4个点，高差a1取4个点平均值；步骤1.2，修前盘车合格后，在每个弹性油箱处架百分表，测量转子顶起前后弹性油箱受力值b，受力值b取所有弹性油箱受力值的平均值；步骤1.3，转子吊出后，测量镜板上表面相对于基础上高程基准点高程c1，圆周方向上测量均布8个点，高程c1取8个点平均值；步骤1.4，转子吊出后，测量推力油槽底部相对于基础上高程基准点高程d1，圆周方向上测量均布8个点，高程d1取8个点平均值。
12.所述步骤2的具体步骤为：根据修前、修后受力状态下镜板上表面高程一致原则，修后受力状态下镜板上表面距离推力油槽底部高度为a1，则推力轴承座厂内加工高度h计算公式为：h=a1+δ+ξ-e-f（1）式中：h为推力轴承座的高度，a1为镜板上表面到推力油槽底部的高度；δ为推力支架的上法兰面加工量；ξ为弹簧束受力后压缩量；e为弹簧束高度；f为推力瓦和托瓦组合高度。
13.所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1，推力支架、推力轴承座加工完成后进行厂内组装，将组装后的推力支架吊入机坑进行预装，预装完成后，测量推力油槽底部相对于基础上高程基准点高程d2，圆周方向上测量8个点，高程d2取8个点平均值；步骤3.2，将镜板吊入，放置推力瓦上方，测量镜板上表面相对于基础上高程基准点高程c2，圆周方向上测量均布8个点，高程c2取8个点平均值；步骤3.3，修前镜板受力后上表面高程应为未受力镜板上表面高程值c1与弹性油箱受力值b之差c1-b，修后镜板受力后镜板上表面高程值应为c2-ξ，两者偏差g=c1-b-(c2-ξ)，如果-0.50mm≤g≤0.50 mm，则高程符合要求，如果g＜-0.50 mm，则修后镜板高程值偏高，需要对推力轴承座进行加工，加工量为g，如果g》0.50 mm，则修后镜板高程值偏低，需要在推力轴承座下部加垫块，加垫块厚度为g。
14.所述步骤4的具体步骤为：机组盘车完成后，在受力状态下测量镜板上表面至推力油槽底部高度a2，圆周方向上测量均布4个点，高差a2取4个点平均值，对比a1与a2偏差，偏差应在0.50mm之内，否则进行调整。
15.本发明有如下有益效果：
1、该方法采用尺寸链计算推力轴承座的加工高度，尺寸链形成闭环，计算方法可靠，具有很强的可操作性，并在某电站机组改造中得到了实践，是完全可行的。
16.2、该方法考虑到了推力支架加工量、弹性油箱受力值与小弹簧受力值差异，可以保证改造前后高程的一致性。
17.3、该方法在预装过程中对推力轴承高程进行校核，将控制点前移，可以提前发现高程偏差问题，提前处理，降低出现高程超差的重大风险。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
19.图1为改造之前的结构图。
20.图2为本发明改造之后的结构图。
21.图3为本发明步骤2的测量过程图。
22.图4为本发明步骤3的测量过程图。
23.图中：推力支架1、法兰底座2、推力轴承座3、顶部支撑座4、弹簧束5、第一螺栓6、第一钩挂板7、第一限位槽8、托瓦9、推力瓦10、镜板11、连接板12、第三螺栓13、第二限位槽14、第二钩挂板15、第二螺栓16、弹性油箱17、基础18。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
25.实施例1：参见图1-4，一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，包括推力轴承座3，所述推力轴承座3固定安装在推力支架1的顶端；推力轴承座3的顶端通过弹簧束5支撑有托瓦9，托瓦9的顶端支撑有推力瓦10，推力瓦10的顶端支撑有镜板11。通过将原有大中型轴流转桨式水轮机发电机推力轴承结构的弹性油箱改造为弹簧束结构，并保证其能够满足性能要求；而且在改造之后，通过高程确定方法来保证确定改造前后轴承高程在设计要求范围内，满足高程偏差精度要求。
26.进一步的，所述推力轴承座3包括法兰底座2和顶部支撑座4，法兰底座2与推力支架1顶部的法兰面构成法兰连接；顶部支撑座4设置在推力轴承座3的顶端。通过上述的推力轴承座3其采用工厂定制的方法进行加工，进而能够根据需要对其高度进行定制加工以满足后续高程调整的要求。
27.进一步的，所述顶部支撑座4和推力瓦10之间设置有第一高程限位结构，第一高程限位结构包括通过第一螺栓6固定在顶部支撑座4外壁上的第一钩挂板7，第一钩挂板7的顶端钩头部位与设置在推力瓦10外壁上的第一限位槽8配合。通过上述的第一高程限位结构起到一定的限位效果。
28.进一步的，所述顶部支撑座4和托瓦9之间设置有第二高程限位结构，第二高程限位结构包括通过第二螺栓16固定在顶部支撑座4外壁上的第二钩挂板15，第二钩挂板15的顶端钩头部位与设置在托瓦9外壁上的第二限位槽14配合。通过上述的第二高程限位结构起到一定的限位效果。
29.进一步的，所述托瓦9和推力瓦10的外壁之间通过连接组件固定相连，所述连接组
(c2-ξ)，如果-0.50mm≤g≤0.50 mm，则高程符合要求，如果g＜-0.50 mm，则修后镜板高程值偏高，需要对推力轴承座进行加工，加工量为g，如果g》0.50 mm，则修后镜板高程值偏低，需要在推力轴承座下部加垫块，加垫块厚度为g。
34.所述步骤4的具体步骤为：机组盘车完成后，在受力状态下测量镜板上表面至推力油槽底部高度a2，圆周方向上测量均布4个点，高差a2取4个点平均值，对比a1与a2偏差，偏差应在0.50mm之内，否则进行调整。

技术特征：
1.一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，其特征在于，包括推力轴承座（3），所述推力轴承座（3）固定安装在推力支架（1）的顶端；推力轴承座（3）的顶端通过弹簧束（5）支撑有托瓦（9），托瓦（9）的顶端支撑有推力瓦（10），推力瓦（10）的顶端支撑有镜板（11）。2.根据权利要求1所述的一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，其特征在于：所述推力轴承座（3）包括法兰底座（2）和顶部支撑座（4），法兰底座（2）与推力支架（1）顶部的法兰面构成法兰连接；顶部支撑座（4）设置在推力轴承座（3）的顶端。3.根据权利要求2所述的一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，其特征在于：所述顶部支撑座（4）和推力瓦（10）之间设置有第一高程限位结构，第一高程限位结构包括通过第一螺栓（6）固定在顶部支撑座（4）外壁上的第一钩挂板（7），第一钩挂板（7）的顶端钩头部位与设置在推力瓦（10）外壁上的第一限位槽（8）配合。4.根据权利要求2所述的一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，其特征在于：所述顶部支撑座（4）和托瓦（9）之间设置有第二高程限位结构，第二高程限位结构包括通过第二螺栓（16）固定在顶部支撑座（4）外壁上的第二钩挂板（15），第二钩挂板（15）的顶端钩头部位与设置在托瓦（9）外壁上的第二限位槽（14）配合。5.根据权利要求1所述的一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构，其特征在于：所述托瓦（9）和推力瓦（10）的外壁之间通过连接组件固定相连，所述连接组件是由第三螺栓（13）固定在托瓦（9）和推力瓦（10）之间的连接板（12）构成。6.权利要求1-5任意一项所述一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法，其特征在于：改造过程中，推力支架（1）不更换，需要对推力支架（1）的上法兰面进行加工，其中，改造后弹簧束（5）、托瓦（9）及推力瓦（10）为标准件，高度不可调整，只能通过加工推力轴承座（3）或者在推力轴承座（3）下表面加垫块来调整推力轴承高程；其中，调整目标是保证改造前后镜板（11）上表面受力状态下高程一致；且已知弹簧束（5）高度为e，推力瓦（10）和托瓦（9）组合高度为f，弹簧束（5）受力后压缩量为ξ，推力支架（1）的上法兰面加工量为δ；所述高程确定方法具体包括以下步骤：步骤1，修前的测量；步骤2，推力轴承座（3）厂内加工高度h的确定；步骤3，推力轴承预装前的测量；步骤4，推力轴承正式安装后的测量。7.根据权利要求6所述一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1，修前盘车合格后，用高度尺测量镜板（11）上表面到推力油槽底部的高度a1，在圆周方向上测量均布4个点，高差a1取4个点平均值；步骤1.2，修前盘车合格后，在每个弹性油箱（17）处架百分表，测量转子顶起前后弹性油箱（17）受力值b，受力值b取所有弹性油箱（17）受力值的平均值；步骤1.3，转子吊出后，测量镜板（11）上表面相对于基础（18）上高程基准点高程c1，圆周方向上测量均布8个点，高程c1取8个点平均值；步骤1.4，转子吊出后，测量推力油槽底部相对于基础（18）上高程基准点高程d1，圆周
方向上测量均布8个点，高程d1取8个点平均值。8.根据权利要求6所述一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：根据修前、修后受力状态下镜板（11）上表面高程一致原则，修后受力状态下镜板（11）上表面距离推力油槽底部高度为a1，则推力轴承座（3）厂内加工高度h计算公式为：h=a1+δ+ξ-e-f（1）式中：h为推力轴承座（3）的高度，a1为镜板（11）上表面到推力油槽底部的高度；δ为推力支架（1）的上法兰面加工量；ξ为弹簧束（5）受力后压缩量；e为弹簧束（5）高度；f为推力瓦（10）和托瓦（9）组合高度。9.根据权利要求8所述一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：步骤3.1，推力支架（1）、推力轴承座（3）加工完成后进行厂内组装，将组装后的推力支架（1）吊入机坑进行预装，预装完成后，测量推力油槽底部相对于基础（18）上高程基准点高程d2，圆周方向上测量8个点，高程d2取8个点平均值；步骤3.2，将镜板（11）吊入，放置推力瓦（10）上方，测量镜板（11）上表面相对于基础（18）上高程基准点高程c2，圆周方向上测量均布8个点，高程c2取8个点平均值；步骤3.3，修前镜板（11）受力后上表面高程应为未受力镜板上表面高程值c1与弹性油箱（17）受力值b之差c1-b，修后镜板受力后镜板上表面高程值应为c2-ξ，两者偏差g=c1-b-(c2-ξ)，如果-0.50mm≤g≤0.50 mm，则高程符合要求，如果g＜-0.50 mm，则修后镜板高程值偏高，需要对推力轴承座进行加工，加工量为g，如果g>0.50 mm，则修后镜板高程值偏低，需要在推力轴承座下部加垫块，加垫块厚度为g。10.根据权利要求6所述一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构的高程确定方法，其特征在于，所述步骤4的具体步骤为：机组盘车完成后，在受力状态下测量镜板上表面至推力油槽底部高度a2，圆周方向上测量均布4个点，高差a2取4个点平均值，对比a1与a2偏差，偏差应在0.50mm之内，否则进行调整。

技术总结
本发明公开了一种大型轴流转桨式机组推力轴承改造结构及高程确定方法，包括推力轴承座，所述推力轴承座固定安装在推力支架的顶端；推力轴承座的顶端通过弹簧束支撑有托瓦，托瓦的顶端支撑有推力瓦，推力瓦的顶端支撑有镜板。通过将原有大中型轴流转桨式水轮机发电机推力轴承结构的弹性油箱改造为弹簧束结构，并保证其能够满足性能要求；而且在改造之后，通过高程确定方法来保证确定改造前后轴承高程在设计要求范围内，满足高程偏差精度要求。满足高程偏差精度要求。满足高程偏差精度要求。


技术研发人员：成传诗 耿在明 杨杰 吴江 何强锋
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/6/7