中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：抽水蓄能主軸將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相連接，傳遞扭矩。水輪發(fā)電機(jī)主軸要承受水輪機(jī)重量，水推力，軸承徑向力，拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，各只把合螺栓應(yīng)受剪切力等組合作用力，主軸的作用是用來傳遞扭矩，應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和剛度。主軸一般由35號(hào)、40號(hào)、45號(hào)或20SiMn等鋼整鍛而成，早期國內(nèi)抽蓄市場(chǎng)招標(biāo)采用ASTM A668標(biāo)準(zhǔn)，多采用Class D，近年來多采用Class E，D也可以的，兩者機(jī)械性能差別不大，都可以使用，發(fā)電機(jī)采用A668E主要是跟水機(jī)軸牌號(hào)統(tǒng)一，對(duì)于有些通用化布置也可以兼容。
一、抽水蓄能主軸設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面
1. 材料選擇：主軸通常由優(yōu)質(zhì)鍛鋼制成，以確保足夠的強(qiáng)度和剛度。
2. 結(jié)構(gòu)型式：抽水蓄能主軸有兩種主要型式：整鍛式和鍛焊式。整鍛式用在半傘式機(jī)組中，通常由三個(gè)鍛件組成。
3. 連接法蘭：主軸兩端帶有連接法蘭，其接合面高程需根據(jù)機(jī)組總體布置和軸系穩(wěn)定要求確定。
4. 強(qiáng)度和剛度：主軸應(yīng)能夠承受在任何工況條件下可能產(chǎn)生的扭矩、軸向力和水平力，且在最大瞬態(tài)轉(zhuǎn)速下沒有有害的振動(dòng)和擺動(dòng)。
5. 臨界轉(zhuǎn)速：結(jié)合發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算，確保在飛逸轉(zhuǎn)速下機(jī)組和輔機(jī)能安全運(yùn)行。飛逸轉(zhuǎn)速應(yīng)不小于額定轉(zhuǎn)速的1.45倍，并滿足水輪機(jī)最大導(dǎo)葉開度條件下的最大飛逸轉(zhuǎn)速。
6. 出廠檢查和校正：在出廠前，應(yīng)在工廠對(duì)主軸進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和校正，包括同軸校驗(yàn)和聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)結(jié)束后，兩大軸聯(lián)接法蘭的方位應(yīng)有明顯記號(hào)。
7. 軸線檢查：現(xiàn)場(chǎng)組裝后，應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)部分能夠單獨(dú)軸線檢查的要求，并滿足不進(jìn)行軸線修正就可投入運(yùn)行的要求。主軸的擺動(dòng)公差及聯(lián)接后軸線的校正應(yīng)符合ANSI/IEEE-810標(biāo)準(zhǔn)要求。
二、水輪發(fā)電機(jī)主軸主要標(biāo)準(zhǔn)
JBT 1270-2014 水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)大軸鍛件 技術(shù)條件
ASTM_A_668A668M-2004
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機(jī)組主軸鍛件技術(shù)條件
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機(jī)組主軸鍛件技術(shù)條件
早期國內(nèi)抽蓄市場(chǎng)招標(biāo)采用ASTM A668標(biāo)準(zhǔn)，多采用Class D，近年來多采用Class E，Class D和Class E主要什么區(qū)別呢？
三、主軸結(jié)構(gòu)形式
其主軸的加工尺寸精度，粗糙度，形位公差等要求較高?，F(xiàn)在比較流行的就是高轉(zhuǎn)速的一般發(fā)電機(jī)一根軸形式，連帶轉(zhuǎn)子上端軸下端軸。
在水輪發(fā)電機(jī)史上，曾先后采用4種轉(zhuǎn)軸布置結(jié)構(gòu)：
①三根軸布置結(jié)構(gòu)，即水輪機(jī)軸＋連接軸（中間軸）＋發(fā)電機(jī)軸；
②整根軸結(jié)構(gòu)（水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)共用一根軸）；
③兩根軸布置結(jié)構(gòu)（水輪機(jī)軸＋發(fā)電機(jī)軸）；
④“無軸結(jié)構(gòu)”（發(fā)電機(jī)上端軸＋轉(zhuǎn)子輪轂＋水輪機(jī)軸）
水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為整鍛軸（早期采用過鑄造軸），為了解決鍛造能力不足的問題，減輕大軸重量，焊接大軸應(yīng)運(yùn)而生。從20世紀(jì)70年代開始，許多國家在大型水輪發(fā)電機(jī)中都采用了焊接大軸。焊接大軸按法蘭和軸筒制造方式不同可以分為：①鍛焊大軸；②鑄鍛焊大軸；③全鋼板焊接大軸；④鍛造（鑄造）法蘭—鋼板軸筒焊接大軸。
抽水蓄能主軸就二種型式:整鍛，用在半傘式。鍛焊式，分為三個(gè)鍛件，懸式。
四、主軸制造與現(xiàn)場(chǎng)安裝
抽水蓄能主軸兩端帶有連接法蘭，用優(yōu)質(zhì)鍛鋼鍛制成，主軸上端法蘭與發(fā)電機(jī)軸下法蘭接合面高程應(yīng)按機(jī)組總體布置和軸系穩(wěn)定要求確定，主軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。能夠承受在任何工況條件下可能產(chǎn)生的作用在主軸上的扭矩、軸向力和水平力，且有可能發(fā)生的最大瞬態(tài)轉(zhuǎn)速時(shí)沒有有害的振動(dòng)和擺動(dòng)。臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算應(yīng)結(jié)合發(fā)電電動(dòng)機(jī)統(tǒng)籌考慮。有些電站水泵水輪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的最大飛逸轉(zhuǎn)速值應(yīng)不小于額定轉(zhuǎn)速的1.45倍，并且不小于水輪機(jī)最大導(dǎo)葉開度條件下的最大飛逸轉(zhuǎn)速。水泵水輪機(jī)和與其直接或間接連接的輔機(jī)應(yīng)能在飛逸轉(zhuǎn)速下運(yùn)行5min而不產(chǎn)生有害變形和損壞。
主軸聯(lián)接法蘭的設(shè)計(jì)、制造，以達(dá)到準(zhǔn)確的配合。主軸下端法蘭處應(yīng)封閉其內(nèi)孔。主軸下端法蘭孔封堵堵板應(yīng)采用抗汽蝕和防腐蝕，聯(lián)接要可靠，防止運(yùn)行中滲漏或脫落。主軸上用于擺度調(diào)整測(cè)量的位置表面應(yīng)為精加工面。
在出廠前應(yīng)在工廠對(duì)水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)主軸進(jìn)行檢查和校正，并一起同軸校驗(yàn)、聯(lián)調(diào)，不允許在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整軸校正（包括各連接面），聯(lián)調(diào)結(jié)束后，兩大軸聯(lián)接法蘭的方位要有明顯記號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)組裝后，應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)部分能夠單獨(dú)軸線檢查的要求，并且應(yīng)滿足不進(jìn)行軸線修正就可投入運(yùn)行的要求。主軸的擺動(dòng)公差及主軸聯(lián)接后軸線的校正，應(yīng)符合ANSI/IEEE-810 標(biāo)準(zhǔn)要求。廠家應(yīng)負(fù)責(zé)提出在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行主軸連接、軸線檢查的計(jì)劃、方法和程序，并監(jiān)督指導(dǎo)安裝承包商進(jìn)行軸線檢查工作。
