中國儲能網訊：抽水蓄能主軸將水輪機轉輪與發(fā)電機轉子相連接，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、抽水蓄能主軸設計需要重點關注以下幾個方面
1. 材料選擇：主軸通常由優(yōu)質鍛鋼制成，以確保足夠的強度和剛度。
2. 結構型式：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生的扭矩、軸向力和水平力，且在最大瞬態(tài)轉速下沒有有害的振動和擺動。
5. 臨界轉速：結合發(fā)電電動機進行臨界轉速的計算，確保在飛逸轉速下機組和輔機能安全運行。飛逸轉速應不小于額定轉速的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。聯(lián)調結束后，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 技術條件
ASTM_A_668A668M-2004
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件技術條件
NBT 10830-2021 大型水輪發(fā)電機組主軸鍛件技術條件
早期國內抽蓄市場招標采用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、主軸結構形式
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速的一般發(fā)電機一根軸形式，連帶轉子上端軸下端軸。
在水輪發(fā)電機史上，曾先后采用4種轉軸布置結構：
①三根軸布置結構，即水輪機軸＋連接軸（中間軸）＋發(fā)電機軸；
②整根軸結構（水輪機和發(fā)電機共用一根軸）；
③兩根軸布置結構（水輪機軸＋發(fā)電機軸）；
④“無軸結構”（發(fā)電機上端軸＋轉子輪轂＋水輪機軸）
水輪發(fā)電機轉軸的傳統(tǒng)結構為整鍛軸（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)轉速時沒有有害的振動和擺動。臨界轉速計算應結合發(fā)電電動機統(tǒng)籌考慮。有些電站水泵水輪機結構設計時采用的最大飛逸轉速值應不小于額定轉速的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速下運行5min而不產生有害變形和損壞。
主軸聯(lián)接法蘭的設計、制造，以達到準確的配合。主軸下端法蘭處應封閉其內孔。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，不允許在現(xiàn)場進行整軸校正（包括各連接面），聯(lián)調結束后，兩大軸聯(lián)接法蘭的方位要有明顯記號?，F(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。
