南水北调立式电机主轴弯曲原因

　　立式同步电动机的轴线测量及调整，是整个机组安装中一个重要组成部分，电机的轴线垂直与否，将直接影响机组的安全稳定运行。本篇水电工程师论文检测发现南水北调东线一期工程四台电机有弯曲现象，分析其产生摆度的主要原因，并拟定两种方案来解决此问题，在验收的空载、负载试验中，电机运行正常，符合国家及行业标准，同时证实本公司对淮安四站同步电机主轴弯曲的原因分析是正确的，处理方案是可行的。

　　推荐期刊：《水利水电技术》杂志是水利部主管、水利部发展研究中心主办的水利水电行业的综合性技术刊物，创刊于1959年，现对国内外公开发行，为全国中文核心期刊、中国科技核心期刊。以介绍我国水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主，同时也报道国外的各项先进技术。是我国水利水电科技刊物中创刊较早、影响范围较大、发行量较多的刊物。

　　南水北调东线一期工程淮安四站的4台立式同步电动机在工地现场安装过程中，发现电动机大轴有弯曲现象，法兰等处摆度超标。对主轴弯曲原因进行分析，发现由于电机转子较长期横卧存放导致主轴弯曲。为节约成本采用就地处理，对弯曲最大处，即转子下部磁轭至下导轴承滑转子之间的主轴部分进行加热除应力的方式进行校直。施工完成后电机轴线符合国家有关标准和标书要求，至今电机一切运转正常。对长度超过3 m的大型立式同步电动机的转子总装配完成后，需竖直存放在架子上或者地坑中，如果条件不允许，横放在坚硬平整的地面，则在轴下方加若干支垫，以防轴弯曲。

　　关键词：主轴弯曲;立式同步电动机;法兰;轴线;绝对摆度

　　南水北调东线第一期工程淮安四站，位于江苏省淮安市楚州区三堡乡境内，里运河与灌溉总渠交汇处，是南水北调东线一期工程第二个梯级的组成部分，其设计引水流量为100 m3/s，设计单机流量为334 m3/s。淮安四站所用电机是南京公司生产的功率为2500 kW立式大型同步电动机，型号为TL 250040/3250 6 kV，转速为150 r/min，共4台，其中一台为备机。在安装时，发现电动机大轴存在弯曲现象，派工作人员到现场进行实地测量，并分析原因，提出具体处理方案，施工后电机轴线符合国家有关标准，至今电机一切运转正常。

　　1轴线的检测

　　通过盘车测量轴线垂直，见图1。按SL 317-2004中华人民共和国水利行业标准规定，上、下导轴承中心处以及法兰联接处测得的相对摆度值见表1 [2]。

　　经测量，现场安装的四台电机绝对摆度最大值如表2所示，四台电机的盘车数值中除上导轴承外都严重超标，并且法兰盘处与下导轴承处摆度值最大点在同一方位。

　　2主轴弯曲原因分析及校直方案

　　根据图1立式电机的结构和以往安装经验，产生摆度的主要原因如下：

　　(1) 镜板摩擦面与轴线不垂直;

　　(2) 主轴本身弯曲。

　　如果镜板摩擦面与轴线不垂直，通过处理推力头与镜板间绝缘衬垫的方式，但是工地现场安装人员已经磨削绝缘衬垫接近08 mm左右，下导轴承处及法兰盘处的摆度仍远不能达到最低标准，而且出现了上导轴承处的摆度变得更大了。在取出绝缘衬垫，推力头与镜板直联的情况下盘车，除上导轴承处接近达标外，下导轴承与法兰盘处摆度也严重超标。由此可见，基本排除镜板摩擦面与轴线不垂直这种可能，那只有主轴本身的弯曲才可能造成这么大的摆度。

　　由以上的测量及分析可以得出结论，确定四台电机的主轴发生了弯曲现象。

　　4台大型立式同步电动机的主轴弯曲，主要原因是电机转子较长期横卧存放的缘故，见图2，合理的存放方式见图3，竖直存放在架子上或者地坑中。

　　大型立式同步电动机的结构中主轴较长，铁芯较短，转子外圆较大，其存放时在自身重力作用下，会发生弯曲现象。由图2可以看出，主轴在电机转子下部至法兰盘处部分最长且较粗，上面还有滑转子和挡油管，其自重最大，在转子下部分发生弯曲的可能最大。转子上部虽有弯曲，但其长度较下

　　部短，其自重小，其程度肯定比下部小。同时，盘车数据也得出：上导轴承处的绝对摆度偏离的很小。

　　以下两种方案可以解决此问题。

　　第一种方案是运回厂里处理，这种方案处理在技术上可达到预想目的，但四台电机已经安装在电机机坑内，安装程度如图4所示，大的部件如定子、转子、上机架、下机架及其中的轴承等都已安装到位，仅余下一些小的部件如罩座、刷架、轴承盖及盖板等没有安装，如果将转子拆下，单独对整个主轴进行大的修理与校直，相当于整个重新组装，拆卸与安装费用代价高昂，且转子部件的运输费用不菲，对工期的影响也太大。

　　图4发现主轴弯曲时的电机安装情况

　　第二种方案是就地处理，既省时又省费用，结合施工现场情况，参考图4，可以看出，现场具备施工条件，具体的施工方案是：对弯曲最大处，即转子下部磁轭至下导轴承滑转子之间的主轴部分进行加热除应力的方式进行校直，转子上部主轴在加热过程中会通过热传导作用升温，在转子自重的作用下校直。这种方案动作不大，现在已经安装好的部件几乎不用动任何手脚，对工期几乎无影响，而且能最大程度校直主轴，保证整个机组的安全稳定运行。

　　依据南水北调东线第一期工程淮安四站的安装情况，采用2号方案—就地加热处理主轴弯曲。

　　3校直主轴的施工流程

　　现场决定首先对弯曲变形最大的3号电机进行处理，如果方案成功，则其他电机类似。

　　在电机主轴校直施工时，施工空间如图4所示，非常狭小，仅供3人操作。施工人员在下机架上选好立脚点，由盘车将加热部位旋转至正对施工人员。用2只火焰枪对主轴进行均匀对称加热，实时对加热区域进行温度监控和报数，同时对磁轭上部的主轴用红外测温仪进行温度监控，最高点的温度不超过100 ℃，以免磁轭上部温度过高而烧坏转子励磁引线。同时，在电机上导轴承、下导轴承以及法兰盘处的东、西、南、北四个方向各架设一块百分表随时监控。加热部位应在主轴弯折的背面(见图5)。加热部位的加热面应是梯形的，其温度也应该如此逐次升高(图6)，最高点的温度不超过500 ℃。温度达到450 ℃时烘烤结束，然后自然冷却，再盘车测量摆度。

　　第一次先采用强度稍弱的火焰，温度<450 ℃，统计完全冷却后的校直度数。再适度调整温度，防止矫枉过正。经反复烘烤、冷却，大轴的弯曲得到了矫正，再结合电机绝缘衬垫的研刮处理，第一台3号电机的各处摆度值均符合标准，接下来的三台机也处理很顺利，完工后四台电机的绝对摆度最大值见表3。

　　4结语

　　因制造距安装时间为187 d，南水北调东线第一期工程淮安四站电动机，轴长4975 m，在施工过程中发现主轴弯曲，经南京公司现场测量、分析、处理，施工完成后电机轴线符合国家有关标准，至今电机一切运转正常。特别是2011年初苏北干旱时，淮安四站长期满负荷运行，同步电动机工作正常。

　　长度超过3 m的大型立式同步电动机的转子总装配完成后，应竖直存放在架子上或者地坑中存放。如果条件不允许，横放在坚硬的平整的地面，则在轴下方加若干支垫，以防轴弯曲。特别注意：避免两端支撑卧放，因转子自重加在主轴上，会造成转子磁轭两端主轴的同时弯曲。

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文章名称： 南水北调立式电机主轴弯曲原因

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