下机架

下机架是指位于立式水轮发电机转子下部与基础相连接的支撑部件，通常用于装设推力轴承和下导轴承。下机架作为水轮发电机组的重要组成部分，承担着机组运行过程中产生的全部轴向负荷，处于整个发电机安装的基础环节，是机组机电安装的关键环节。

简介

水轮发电机组的运行稳定性除了与机组设计、制造的质量有关外，安装质量对其有重要影响。随着水电机组容量、结构尺寸的增大，越来越多原本可以在制造厂完成的工作不得不转移到安装现场来完成。而受安装现场、测试手段、工期要求等因素的限制，对发电机组安装工艺提出了更高的要求。

下机架安装主要工序流程如图《下机架安装流程图》所示。

主要结构

下机架为辐射形焊接承重结构，由1个中心体与6个支臂在现场组装、焊接成刚性整体。下机架组装后最大外径为φ16090mm，最大高度达到4147mm，装配后总重303t；中心体重约170.6t，每个支臂重约21.7t。下机架为承重部件，支臂与中心体在现场焊接成整体，在机组运行过程中承受整个转动部分的重量及水推力。在下机架的支臂之间装焊有环型撑管，做为水轮机环行吊车外环轨道的悬挂受力基础。在每支臂的下部设有基础板，通过周向调整键，便于在下机架浇注混凝土后微调下机架水平。

下机架中心油槽内设置推力轴承系统和下导轴承系统，其油槽的油冷却采用内循环冷却方式。推力轴承由推力轴承座、碟簧支撑弹簧组、托瓦、推力瓦和镜板组成，推力轴承为小弹簧支撑结构，有28块推力瓦，设置有高压油减载装置，其中推力瓦瓦面材料为巴氏合金；推力轴承基础环通过配钻的定位销钉、组合螺栓与推力油槽底盘连接。下导轴承为分块瓦结构，共计42套。推力瓦和导轴瓦在安装时不需进行刮瓦；推力轴承与下导轴承共用一个油箱，轴承油箱的储油量为25m，在油箱外部设有油泵和6个油-水冷却器，油泵和冷却器安装在发电机推力轴承检修平台上。

下机架组装

中心体调整

在安装间布置好下机架中心体支墩和支臂支撑用的支墩，调整楔子板，使中心体支墩顶面至地面的尺寸约为800mm。清理下机架中心体，除去中心体与支臂焊接部位保护板、防锈剂，清理修整导轴承，调整螺纹孔。在外圆侧将下机架管路连接部及仪表安装孔密封。将下机架中心体吊至支墩上，利用楔子板调整好位置，用推力轴承的安装面确认水平度，水平度小于0.02mm/m。

支臂组装

将下机架支臂按对称方式及编号顺序逐一挂装在中心体四周，在支臂端部下方用千斤顶支撑。用楔子板和千斤顶调整高度和水平。

下机架焊接

加强板焊接

采用 30mm 钢板，制作合缝处的“U“型临时加强板。为减小支臂焊接变形，下机架支臂焊接前采用6或12 名焊工对称施焊立缝加强板，每条立缝4 个加强板；采用8 名焊工对称施焊周向加强板，每条周向缝2 个加强板，注意保持焊接的同步。

焊接顺序

（1）先进行定位焊接，再进行焊缝焊接；定位焊焊接长度为60~80mm，厚度为10~15mm；上下翼板各点焊三点，立缝点焊五点。

（2）先进行立面焊缝焊接，再进行上下翼板环形焊缝焊接。

（3）立缝为单边坡口，由6 或12 名焊工采用分层分道退步焊工艺进行对称焊接，立面焊缝焊接顺序应从立缝的中部开始，对称且上、下交替地进行同一支臂腹板与中心体间的对接立缝焊接。同时，焊缝的每道焊层完成后，应及时用风铲对焊缝进行有效锤击，以减小焊接应力，保证焊缝焊接质量。

（4）翼板为单边坡口，上翼板为平焊焊接，下翼板为仰焊焊接，由6 或12 名焊工从中间向两侧对称施焊。

在焊接过程中应随时检查支臂弦距、制动器把合块与推力支撑环高差、制动器把合块相互之间高差、制动器把合块水平以及下机架中心体水平等数据，可根据数据变化情况，随时调整焊接顺序及焊接电流。同时为减少焊接变形，应采用二氧化碳气体保护焊进行焊接。

焊后检测

（1）打磨焊缝及两侧，对焊缝进行外观检查，对所有焊缝进行100%UT+MT。

（2）下机架焊后应符合下列标准：

（a）下机架中心体水平度小于0.04mm/m；

（b）制动器把合面的周向高差小于2mm；

（c）制动器把合面与下机架中心体推力环上平面高差小于1mm；

（d）相邻支臂制动器支架把合面中心之间的距离差小于3mm。

下机架预装

将下机架吊入机坑内，进行预装定中心工作。清扫下机架基础方钢，在方钢上布置专用楔子板，调整楔子板顶面高程；清洗基础板的组合面，用刀口平尺检查其平整度，清除毛刺和高点后将基础板吊装到下机架支臂上把紧螺栓。将下机架吊入机坑内，调整好安装方位，慢慢靠近下机架基础板。当下机架安装面快要接近基础板时，通过在下机架固定基础螺栓上套入硬纸套筒，从而使机架上的螺栓孔与基础板上的螺栓孔同心，以便定中心时调整机架的中心。然后加固下机架地脚螺栓。利用千斤顶调整下机架与水轮机底环的同心度在0.5mm 以内，同时，利用千斤顶和楔子板调整下机架的推力支撑环的高程在± 0.5mm以内、水平度在0.08mm/m 以内。将基础板与预留坑内的钢筋搭焊牢固，进而对下机架基础板进行浇筑，混凝土养生期满后，吊出下机架。

下机架正式安装

将下机架吊入机坑，进行最终的安装工作。将下机架安放于基础板上，复测下机架中心、高程、水平度，若有数据超标用专用千斤顶进行调整直至所有数据达到安装要求。打紧地脚螺栓，配作销钉，再复测下机架中心、高程、水平度在要求范围之内。从下机架的基准位置到主轴外径，周向四等分位置测量距离，调整主轴位置，使对称位置数据偏差小于0.5mm。

制动器安装

对制动器进行分解，检查内部是否存在杂质、油污等异物。清除密封槽处的毛刺并回装制动器。对单个制动器进行24MPa 油压试验，持续30min。在下机架支臂上安装制动器支架，支架顶面与下机架推力基础环上平面轴向高差不超过3mm，周向高差小于2mm，否则应进行加垫或配刨。将12 只制动器安装在对应的位置上，拧紧并锁紧螺栓。制动间隙为10mm，在转子安装以后用调整垫片再进行调整。然后进行制动器管路的安装，待配管完成后，对管路进行检查、清扫、固定，并对制动器气管进行1.2MPa气压试验，持续时间30min；对制动器油管进行24MPa 油压试验，持续时间30min。

下挡风板安装

挡风板由玻璃钢（FRP）和环氧板组成，螺栓拧紧时小心不要破坏玻璃钢（FRP）板。橡胶板与玻璃钢（FRP）在厂内组装成一体。检查清理30 块下挡风板。将30 块挡风板及内绝缘压环组装成一体，将橡胶板伸入到定子绝缘挡风板处，控制玻璃钢与定子绝缘挡风板径向间隙15mm 左右，调节挡风板安装高度，并临时焊接挡风板支撑。在转子吊入之后，检查并调整挡风板与转子之间的间隙，固定挡风板。

下灭火环管的安装

下灭火环管安装于定子侧，整个环管由一处进水口分成两路，上面安装30个水雾喷头。调整布置管路支撑并用膨胀螺栓固定在机坑上。将灭火环管安装于管支撑上。水雾喷头水平撑35°夹角对准定子绕组端部，确认电气空间距离足够。同时完成制动器粉尘收集装置、加热器、轴承测温用电缆线路、下机架盖板等其他部件安装工作。

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