中國儲能網(wǎng)訊：抽水蓄能主軸將水輪機轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連接，傳遞扭矩。水輪發(fā)電機主軸要承受水輪機重量，水推力，軸承徑向力，拉應力和扭應力，各只把合螺栓應受剪切力等組合作用力，主軸的作用是用來傳遞扭矩，應具有一定的強度和剛度。主軸一般由35號、40號、45號或20SiMn等鋼整鍛而成，早期國內(nèi)抽蓄市場招標采用ASTM A668標準，多采用Class D，近年來多采用Class E，D也可以的，兩者機械性能差別不大，都可以使用，發(fā)電機采用A668E主要是跟水機軸牌號統(tǒng)一，對于有些通用化布置也可以兼容。
一、抽水蓄能主軸設(shè)計需要重點關(guān)注以下幾個方面
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組中，通常由三個鍛件組成。
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)機組總體布置和軸系穩(wěn)定要求確定。
4. 強度和剛度：主軸應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和擺動。
5. 臨界轉(zhuǎn)速：結(jié)合發(fā)電電動機進行臨界轉(zhuǎn)速的計算，確保在飛逸轉(zhuǎn)速下機組和輔機能安全運行。飛逸轉(zhuǎn)速應不小于額定轉(zhuǎn)速的1.45倍，并滿足水輪機最大導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，應在工廠對主軸進行嚴格的檢查和校正，包括同軸校驗和聯(lián)調(diào)。聯(lián)調(diào)結(jié)束后，兩大軸聯(lián)接法蘭的方位應有明顯記號。
7. 軸線檢查：現(xiàn)場組裝后，應滿足發(fā)電機部分能夠單獨軸線檢查的要求，并滿足不進行軸線修正就可投入運行的要求。主軸的擺動公差及聯(lián)接后軸線的校正應符合ANSI/IEEE-810標準要求。
二、水輪發(fā)電機主軸主要標準
JBT 1270-2014 水輪機、水輪發(fā)電機大軸鍛件 技術(shù)條件
ASTM_A_668A668M-2004
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件技術(shù)條件
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件技術(shù)條件
早期國內(nèi)抽蓄市場招標采用ASTM A668標準，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。現(xiàn)在比較流行的就是高轉(zhuǎn)速的一般發(fā)電機一根軸形式，連帶轉(zhuǎn)子上端軸下端軸。
在水輪發(fā)電機史上，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)，即水輪機軸＋連接軸（中間軸）＋發(fā)電機軸；
②整根軸結(jié)構(gòu)（水輪機和發(fā)電機共用一根軸）；
③兩根軸布置結(jié)構(gòu)（水輪機軸＋發(fā)電機軸）；
④“無軸結(jié)構(gòu)”（發(fā)電機上端軸＋轉(zhuǎn)子輪轂＋水輪機軸）
水輪發(fā)電機轉(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，焊接大軸應運而生。從20世紀70年代開始，許多國家在大型水輪發(fā)電機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，分為三個鍛件，懸式。
四、主軸制造與現(xiàn)場安裝
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)電機軸下法蘭接合面高程應按機組總體布置和軸系穩(wěn)定要求確定，主軸應具有足夠的強度和剛度。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)速時沒有有害的振動和擺動。臨界轉(zhuǎn)速計算應結(jié)合發(fā)電電動機統(tǒng)籌考慮。有些電站水泵水輪機結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用的最大飛逸轉(zhuǎn)速值應不小于額定轉(zhuǎn)速的1.45倍，并且不小于水輪機最大導葉開度條件下的最大飛逸轉(zhuǎn)速。水泵水輪機和與其直接或間接連接的輔機應能在飛逸轉(zhuǎn)速下運行5min而不產(chǎn)生有害變形和損壞。
主軸聯(lián)接法蘭的設(shè)計、制造，以達到準確的配合。主軸下端法蘭處應封閉其內(nèi)孔。主軸下端法蘭孔封堵堵板應采用抗汽蝕和防腐蝕，聯(lián)接要可靠，防止運行中滲漏或脫落。主軸上用于擺度調(diào)整測量的位置表面應為精加工面。
在出廠前應在工廠對水輪機、發(fā)電機主軸進行檢查和校正，并一起同軸校驗、聯(lián)調(diào)，不允許在現(xiàn)場進行整軸校正（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。現(xiàn)場組裝后，應滿足發(fā)電機部分能夠單獨軸線檢查的要求，并且應滿足不進行軸線修正就可投入運行的要求。主軸的擺動公差及主軸聯(lián)接后軸線的校正，應符合ANSI/IEEE-810 標準要求。廠家應負責提出在現(xiàn)場進行主軸連接、軸線檢查的計劃、方法和程序，并監(jiān)督指導安裝承包商進行軸線檢查工作。
