1 前言
百龍灘水電站發電機組合軸承包括正向推力軸承、反向推力軸承和發電機導軸承，組合軸承的軸承座固定在管形座(座環)的法蘭面上，如圖1所示。組合軸承安裝過程主要有三個方面的內容：
(1)軸承座在管形座上定中心；
(2)組合軸承在安裝間與主軸裝配；
(3)組合軸承在機坑內的換墊調整。
2 軸承座在管形座上定中心
機組軸線設計中心高程為101.9 m，管形座的基礎是按此設計中心安裝，允許偏差±1.5 mm。發電機軸承座的定中心，是在管形座中心高程進行更加精確測定，要求中心偏差不大於0.05 mm。這是一項技術性很強的重要工作，中心定不好將直接影響機組今後運行的可靠性。
從圖2可以看出定中心是在導水機構和管形座連接之後開始的。首先，清理軸承座與管形座的裝配表面，在管形座上安裝調整軸承座位置的頂絲桿(又稱頂起座)。吊起軸承座使基準安裝位置向上，吊入流道，並安裝到管形座上。
採用鋼琴線找中心法(水平法)，鋼琴線是選用0.30 mm沒有紐結連接或彎曲的鋼琴線，其一端裝於軸承座臨時支座的求心器上，另一端掛在約10 kg重鎚、並經過內導水環臨時支座的滑輪上。當確認臨時支座是水平時，定出臨時支座上測量位置，上下左右4個點到鋼琴線的距離(測量精度為0.01 mm)，考慮水平拉直的鋼琴線在自身重量作用下會彎曲，產生撓度要進行測量數值的校正。撓度計算式：
δ=W×L1×L2／2T式中： δ ——撓度,mm；
L1——測點到支撐點「1」的距離，mm；
L2——測點到支撐點「2」的距離，mm；
W——鋼琴線單位重量，g/m；
T——重鎚的重量，kg。
測量A、B、C、D和E各內圓4個等分點到鋼琴線的距離x、-x、y、-y(相對值)，其差Δx=｜x1-x2｜/2、Δy=｜y1-y2｜/2。重複中心調整工作，直到Δx、Δy的數值在安裝允許範圍內(小於0.05 mm)。此外，對軸承座的中心位置還應考慮軸承的負荷，發電機轉子(重130 t)與主軸連接引起主軸彎曲及管形座法蘭的傾斜情況。根據百龍灘電站具體情況，軸承座的中心位置在原有測定的基礎上再加高1.0 mm左右。現以百龍灘電站6號機軸承座定中心為例，測量結果如表1所示。
軸承座中心經FUJI電機公司及富春江水電設備總廠的現場指導員認可之後，可以對軸承座打銷釘孔。首先搭好鑽孔用腳手架，用裝有Φ40 mm鑽頭的手電筒鑽沿軸承座的12個孔Φ38 mm開鑽，並鑽通管形座。取下鑽頭換上錐型鉸刀鉸制Φ40 mm銷釘孔。最後清理鐵屑和拆除腳手架。
表1 百龍灘6號機軸承座定中心記錄
mm
測點
位置 A B C D E 下游
側主視 x x -x y -y x -x y -y x -x y -y x -x y -y x -x y -y 測量的
相對值 19.81 19.80 20.91 32.51 31.60 31.14 31.14 31.85 16.85 15.13 16.08 14.57 25.08 25.12 24.66 24.70 2.16 2.15 7.10 6.95 偏 差
Δx、Δy 0.005 1.180 18.55 0.455 0.455 0.355 0.630 0.755 0.020 0.020 0.005 0.075 撓度δ 0.19 0.19 0.39 0.21 0.08 中心加高 - 1.08 - - - -
由於管形座法蘭面的變形及中心偏移，使軸承座法蘭上的Φ48 mm孔，有些對不上管形座螺孔(M42)，故還應做好擴孔處理的記號，根據已安裝的軸承座，一般需擴孔處理20餘個，5號機最多處理擴孔56個。為加快安裝進度，特地購進2台TM806鏜磨機，解決擴孔難題。
最後拆除軸承座，按與預裝時相反的步驟把軸承座吊出流道，放置在安裝間準備進行擴孔處理和軸承裝配。
3 組合軸承在安裝間的裝配
組合軸承包括發導軸承，正、反向推力軸承，它和水輪機導軸承一起在安裝間裝配到主軸上，然後吊入管形座內，安裝在管形座上。
3.1 導軸承座和反向推力軸承的裝配
導軸承座為兩半結構，首先分解成2塊，清除防鏽油，用臨時螺栓裝配導軸承座與反向推力軸承裝配的面向上。清除反向推力軸承及其他配件上的防鏽油(注意不要損傷12塊反向推力瓦的巴氏合金面)，把支承軸銷放到導軸承座上並裝上油蓋，安裝2種特殊雙頭螺栓和擋塊到導軸承座上，並用硬質鎖錠螺母鎖定反向推力軸承。每塊軸瓦應有一定的活動間隙，檢查瓦內側與雙頭螺栓間隙應為5.0 mm，外側間隙為0.2 mm～0.5 mm。每塊瓦與支承軸銷的標稱厚度為175 mm，為了各反向推力瓦受力較為均勻，厚度加工偏差不超過0.02 mm。最後拆下導軸承座臨時連接螺栓，分解成兩部份。
3.2 導軸承和導軸承座的裝配
開始將導軸承分為兩半，除去防鏽油(注意不要損傷巴氏合金面)。除去主軸上的防鏽油，塗以紅丹，檢查導軸承與主軸的配合是否良好，要求下半塊承重導軸瓦，以底部為中線兩側110 mm的投影面，配合面積大於70%為合格。放下承重導軸瓦，然後安裝高壓油管進行油壓試驗(試驗壓力21 MPa,10 min)。在主軸下面放置支撐塊和千斤頂，支撐導軸承座下部分以及裝在它上面的反向推力軸承、導軸承和高壓油管。用定位銷對準導軸承上、下部分，並用連接螺栓緊固，用200 mm長塞尺測量導軸瓦和主軸之間的間隙。按規定下部間隙為0～0.05 mm，中部兩側間隙(單邊)為0.252 mm～0.335 mm，上部間隙為0.504 mm～0.670 mm確認合格。用M42雙頭螺栓和M36銷釘螺栓將兩半導軸承座(含反向推力軸承)組合一起，此時在組合面上裝「O」型橡膠密封圈，M36螺栓拉緊力矩為1 080 N*m～1 380 N*m，M42螺栓拉緊力矩為2 330 N*m～3 110 N*m。拉緊后，用鎖定螺釘鎖緊雙頭螺栓的螺母和鎖釘螺栓的螺母。並用錘擊鎖緊鎖定螺釘。最後把「O」型橡膠密封圈裝到與軸承座裝配的導軸承座的安裝面上。
3.3 組合軸承座的安裝
軸承座是一個焊接加工件整體。首先從軸承座上除去防鏽油及雜物。轉移主軸上游側支撐塊，認定「0」標記朝上，從主軸上游側套入軸承座，在軸承座和導軸承座之間安放臨時橡膠墊(厚12 mm)然後旋緊M30螺栓。恢復主軸下部支撐塊在原來的位置。
3.4 組裝推力軸承座和正向推力軸承
推力軸承主要由推力瓦、彈簧塊、油蓋、噴油管及鎖錠銷等組成。12塊扇形推力瓦表面採用巴氏合金(ZchSnSb11-6)。每塊瓦底部裝有直徑Φ215 mm，厚35 mm與36 mm的2塊圓盤彈簧塊。推力瓦之間裝有同數量的噴油管(機組運轉時向瓦的進油邊注入68號防鏽透平油)。鎖錠銷將推力瓦固定到推力軸承座上。推力軸承座分4塊組成。首先拆下連接推力軸承座的螺栓清除防鏽油等污物，檢查各進、排油孔，用壓縮空氣吹掃油路是否正確、暢通，然後用膠布臨時封上孔口，以防雜物掉入。用無水酒精清掃推力瓦面，檢查巴氏合金應無裂紋、夾渣及密集氣孔等缺陷。瓦的進油邊尺寸應符合要求。注意不要損傷瓦面巴氏合金。根據廠家對推力軸承預裝時做的裝配記號進行安裝。開始通過油蓋上的螺絲將下部彈簧塊固定到推力軸承座。並彎曲扁尾墊圈鎖住螺栓。通過夾套上的螺絲安裝上部彈簧塊到推力瓦底部。安裝鎖錠銷將推力瓦和彈簧塊固定到推力軸承座上，並用扁尾墊圈鎖住。每塊推力瓦與鎖錠銷要求有0.2 mm～0.5 mm(內側)和3.0 mm(外側)的活動間隙，每塊推力瓦和2塊圓盤彈簧塊的標稱高度為201 mm，要求12塊瓦高度差不大於0.02 mm，(5號機為0.016 mm)。在油蓋上安裝噴油管，檢查噴油管應平整，不應高於瓦面。整個安裝過程中瓦面巴氏合金是不用刮的，按出廠標記進行裝配，簡化了許多安裝工序。在推力軸承座安裝推力軸承后，其組合面上裝「O」型橡膠密封圈和塗1521粘劑，並用螺栓和銷釘螺絲旋緊，使推力軸承座成為一個整體，最後切去推力軸承座上多餘的「O」型橡膠密封圈。
軸承座內的雜物應徹底清理，未噴漆部分加潤滑油以防生鏽。拆下推力軸承座連接螺栓使其分成兩塊，以便套主軸。將下瓣推力軸承座置於主軸下方並用墊塊支撐，在推力軸承座的上瓣安裝2段裝配卡環，並放到下瓣上，旋緊螺栓和雙頭銷釘螺栓，此時在組合面上安放「O」型橡膠密封和1521粘劑。從推力軸承座上切去多餘「O」型橡膠密封圈。吊起推力軸承座，使有「0」標記處於上方，沿主軸移動到上游側將其裝到導軸承座上，此時在兩軸承座之間裝「O」型橡膠密封圈和1521粘劑，並在推力軸承座下瓣安裝2段裝配卡環。
4 組合軸承在機坑內的換墊調整
4.1 軸承座安裝
當組合軸承和水導軸承在安裝間與主軸裝配之後，就可吊入機坑。組合軸承座上開的12個銷釘孔，用主軸下面的千斤頂進行調整，當對準管形座銷孔時，打下Φ40 mm錐銷，旋緊76個M42螺栓，並焊住錐銷尾部。最後移去主軸下的千斤頂和墊塊，把主軸負載轉移到軸承座上。
4.2 換墊調整的基本原理
從圖1可以看到主軸是由發導和水導軸承支撐，由於發電機轉子重量和水輪機轉輪重量產生彎曲變形。因此，必須根據主軸的彎曲度(又稱傾斜角)把發導軸承座安裝到組合軸承座上，使得發導軸承和主軸的接觸面以及正、反向推力軸承和鏡板的接觸面接觸均勻。當根據主軸傾斜角安裝導軸承座時，由於軸承座和導軸承座之間的臨時厚膠墊處「T」，上下間隙(尺寸)不同，必須換墊調整導軸承座的角度，取下臨時橡皮墊，換以永久性不鏽鋼墊。
4.3 主軸傾斜角的測量
首先用專用板手拆下推力軸承座與導軸承座上的所有螺栓。用手拉葫蘆把推力軸承座移至下游側。鬆開導軸承座緊固螺栓約2.0 mm，以上游側檢查導軸承與主軸及軸承座的間隙，並認為無異常。在鏡板下游側表面上按住一根直尺，測量直尺與軸承座兩表面的距離L1，並沿圓周螺栓處的48個點進行測量。根據測量的結果，決定加墊片的厚度。
4.4 組合軸承墊片的更換
輕輕擰上8個導軸承座和組合軸承座的連接螺栓。移回推力軸承座到上游側，並用板手擰緊螺栓，然後鬆開螺栓約2.0 mm使得主軸能向下游移動2.0 mm的鬆開量。在主軸下面放千斤頂，把主軸上頂約0.3 mm。用百分表監視上抬量，並用塞尺檢查導軸承與主軸的間隙。拆下軸承座螺栓、再次把推力軸承座移向下游側。利用頂緊螺栓把導軸承座向下游側移動約3.0 mm。此時取下軸承座與導軸承座之間厚12 mm的臨時橡皮墊。根據4.3測量結果來加墊片厚度T，用組合好的墊片(用規格0.03 mm、0.05 mm、0.10 mm不鏽鋼片或銅片)，與厚度11 mm不鏽鋼環板用螺栓安裝到軸承座上。放好「O」型橡膠密封把導軸承座推回原來位置，安裝到組合軸承座上。最後放下主軸由導軸承受荷載。
4.5 軸承座換墊后的檢查
首先檢查導軸承與主軸，導軸承與導軸承座的間隙無異常，在鏡板下游側的表面按住一把直尺測量與導軸承座兩表面的距離L2，對沿圓周48個連接螺栓處進行測量，48個測點的測量值其最大與最小公差在±0.10 mm以內即為正常。最後卸下導軸承座上的48個臨時連接螺栓，換墊工作即告完畢。主軸傾角測量與換墊調整記錄，見表2所示。
表2 6號機主軸傾角測量與換墊調整記錄
mm
