下機架

下機架是指位於立式水輪發電機轉子下部與基礎相連線的支撐部件，通常用於裝設推力軸承和下導軸承。下機架作為水輪發電機組的重要組成部分，承擔著機組運行過程中產生的全部軸向負荷，處於整個發電機安裝的基礎環節，是機組機電安裝的關鍵環節。

基本介紹

• 中文名：下機架
• 外文名：Undercarriage
• 學科：水電工程
• 領域：工程技術
• 作用：裝設推力軸承和下導軸承
• 類型：支撐部件

簡介

水輪發電機組的運行穩定性除了與機組設計、製造的質量有關外，安裝質量對其有重要影響。隨著水電機組容量、結構尺寸的增大，越來越多原本可以在製造廠完成的工作不得不轉移到安裝現場來完成。而受安裝現場、測試手段、工期要求等因素的限制，對發電機組安裝工藝提出了更高的要求。

下機架安裝主要工序流程如圖 1 所示。

圖1 下機架安裝流程圖

主要結構

下機架為輻射形焊接承重結構，由1箇中心體與6個支臂在現場組裝、焊接成剛性整體。下機架組裝後最大外徑為φ16090mm，最大高度達到4147mm，裝配後總重303t；中心體重約170.6t，每個支臂重約21.7t。下機架為承重部件，支臂與中心體在現場焊接成整體，在機組運行過程中承受整個轉動部分的重量及水推力。在下機架的支臂之間裝焊有環型撐管，做為水輪機環行吊車外環軌道的懸掛受力基礎。在每支臂的下部設有基礎板，通過周向調整鍵，便於在下機架澆注混凝土後微調下機架水平。

下機架中心油槽內設定推力軸承系統和下導軸承系統，其油槽的油冷卻採用內循環冷卻方式。推力軸承由推力軸承座、碟簧支撐彈簧組、托瓦、推力瓦和鏡板組成，推力軸承為小彈簧支撐結構，有28塊推力瓦，設定有高壓油減載裝置，其中推力瓦瓦面材料為巴氏合金；推力軸承基礎環通過配鑽的定位銷釘、組合螺栓與推力油槽底盤連線。下導軸承為分塊瓦結構，總計42套。推力瓦和導軸瓦在安裝時不需進行刮瓦；推力軸承與下導軸承共用一個油箱，軸承油箱的儲油量為25m，在油箱外部設有油泵和6個油-水冷卻器，油泵和冷卻器安裝在發電機推力軸承檢修平台上。

下機架組裝

中心體調整

在安裝間布置好下機架中心體支墩和支臂支撐用的支墩，調整楔子板，使中心體支墩頂面至地面的尺寸約為800mm。清理下機架中心體，除去中心體與支臂焊接部位保護板、防鏽劑，清理修整導軸承，調整螺紋孔。在外圓側將下機架管路連線部及儀表安裝孔密封。將下機架中心體吊至支墩上，利用楔子板調整好位置，用推力軸承的安裝面確認水平度，水平度小於0.02mm/m。

支臂組裝

將下機架支臂按對稱方式及編號順序逐一掛裝在中心體四周，在支臂端部下方用千斤頂支撐。用楔子板和千斤頂調整高度和水平。

下機架焊接

加強板焊接

採用 30mm 鋼板，製作合縫處的“U“型臨時加強板。為減小支臂焊接變形，下機架支臂焊接前採用6或12 名焊工對稱施焊立縫加強板，每條立縫4 個加強板；採用8 名焊工對稱施焊周向加強板，每條周向縫2 個加強板，注意保持焊接的同步。

焊接順序

（1）先進行定位焊接，再進行焊縫焊接；定位焊焊接長度為60~80mm，厚度為10~15mm；上下翼板各點焊三點，立縫點焊五點。

（2）先進行立面焊縫焊接，再進行上下翼板環形焊縫焊接。

（3）立縫為單邊坡口，由6 或12 名焊工採用分層分道退步焊工藝進行對稱焊接，立面焊縫焊接順序應從立縫的中部開始，對稱且上、下交替地進行同一支臂腹板與中心體間的對接立縫焊接。同時，焊縫的每道焊層完成後，應及時用風鏟對焊縫進行有效錘擊，以減小焊接應力，保證焊縫焊接質量。

（4）翼板為單邊坡口，上翼板為平焊焊接，下翼板為仰焊焊接，由6 或12 名焊工從中間向兩側對稱施焊。

在焊接過程中應隨時檢查支臂弦距、制動器把合塊與推力支撐環高差、制動器把合塊相互之間高差、制動器把合塊水平以及下機架中心體水平等數據，可根據數據變化情況，隨時調整焊接順序及焊接電流。同時為減少焊接變形，應採用二氧化碳氣體保護焊進行焊接。

焊後檢測

（1）打磨焊縫及兩側，對焊縫進行外觀檢查，對所有焊縫進行100%UT+MT。

（2）下機架焊後應符合下列標準：

（a）下機架中心體水平度小於0.04mm/m；

（b）制動器把合面的周向高差小於2mm；

（c）制動器把合面與下機架中心體推力環上平面高差小於1mm；

（d）相鄰支臂制動器支架把合面中心之間的距離差小於3mm。

下機架預裝

將下機架吊入機坑內，進行預裝定中心工作。清掃下機架基礎方鋼，在方鋼上布置專用楔子板，調整楔子板頂面高程；清洗基礎板的組合面，用刀口平尺檢查其平整度，清除毛刺和高點後將基礎板吊裝到下機架支臂上把緊螺栓。將下機架吊入機坑內，調整好安裝方位，慢慢靠近下機架基礎板。當下機架安裝面快要接近基礎板時，通過在下機架固定基礎螺栓上套入硬紙套筒，從而使機架上的螺栓孔與基礎板上的螺栓孔同心，以便定中心時調整機架的中心。然後加固下機架地腳螺栓。利用千斤頂調整下機架與水輪機底環的同心度在0.5mm 以內，同時，利用千斤頂和楔子板調整下機架的推力支撐環的高程在± 0.5mm以內、水平度在0.08mm/m 以內。將基礎板與預留坑內的鋼筋搭焊牢固，進而對下機架基礎板進行澆築，混凝土養生期滿後，吊出下機架。

下機架正式安裝

將下機架吊入機坑，進行最終的安裝工作。將下機架安放於基礎板上，複測下機架中心、高程、水平度，若有數據超標用專用千斤頂進行調整直至所有數據達到安裝要求。打緊地腳螺栓，配作銷釘，再複測下機架中心、高程、水平度在要求範圍之內。從下機架的基準位置到主軸外徑，周向四等分位置測量距離，調整主軸位置，使對稱位置數據偏差小於0.5mm。

制動器安裝

對制動器進行分解，檢查內部是否存在雜質、油污等異物。清除密封槽處的毛刺並回裝制動器。對單個制動器進行24MPa 油壓試驗，持續30min。在下機架支臂上安裝制動器支架，支架頂面與下機架推力基礎環上平面軸向高差不超過3mm，周向高差小於2mm，否則應進行加墊或配刨。將12 只制動器安裝在對應的位置上，擰緊並鎖緊螺栓。制動間隙為10mm，在轉子安裝以後用調整墊片再進行調整。然後進行制動器管路的安裝，待配管完成後，對管路進行檢查、清掃、固定，並對制動器氣管進行1.2MPa氣壓試驗，持續時間30min；對制動器油管進行24MPa 油壓試驗，持續時間30min。

下擋風板安裝

擋風板由玻璃鋼（FRP）和環氧板組成，螺栓擰緊時小心不要破壞玻璃鋼（FRP）板。橡膠板與玻璃鋼（FRP）在廠內組裝成一體。檢查清理30 塊下擋風板。將30 塊擋風板及內絕緣壓環組裝成一體，將橡膠板伸入到定子絕緣擋風板處，控制玻璃鋼與定子絕緣擋風板徑向間隙15mm 左右，調節擋風板安裝高度，並臨時焊接擋風板支撐。在轉子吊入之後，檢查並調整擋風板與轉子之間的間隙，固定擋風板。

下滅火環管的安裝

下滅火環管安裝於定子側，整個環管由一處進水口分成兩路，上面安裝30個水霧噴頭。調整布置管路支撐並用膨脹螺栓固定在機坑上。將滅火環管安裝於管支撐上。水霧噴頭水平撐35°夾角對準定子繞組端部，確認電氣空間距離足夠。同時完成制動器粉塵收集裝置、加熱器、軸承測溫用電纜線路、下機架蓋板等其他部件安裝工作。