摘 要：朱家庄水电站ZD661-LH-120水轮机组主轴断裂后，在当地通过更换局部主轴，实现焊接再植，解决了焊接工艺、机加工工艺、加工精度、发电机与主轴整体加工同心度4个技术难题。主轴与转子整体修复，省去了工艺复杂的主轴与转子的拆卸安装工序，比运至厂家更换新轴，节约维修资金，减少工期，增加发电量。
关键词：水轮机组；主轴断裂；主轴整体修复
中图分类号：TK730.3+21 文献标识码：B
山东省费县朱家庄水电站建于1980年，属引水灌溉结合发电。安装ZD661-LH-120型水轮机2台，TSL215/21-14型发电机2台，单机容量800 kW，总装机0.16万kW，设计年发电量320kwh。水轮机与发电机直联，电站并网运行。
2002年3月15日，1号发电机组在运行状态处于750kW出力时，因线路故障突然甩负荷，此时机组调速系统失灵，导水叶紧急关闭无效，同时进水闸门关闭系统亦突发故障，致使水轮发电机组飞车超过20min。机组在飞逸转速下，水动力条件发生较大变化，加之水轮机气蚀较严重，其动平衡严重破坏，在飞逸转速下，机组发生剧烈摆动、振荡，造成发电机主轴在推力头环键部位上缘应力过于集中，将该部位剪断。机组事故停机，给电站造成了较大的直接经济损失。
1 确定修复方案
ZD661-LH-120型水轮发电机组是1965年设计定型的仿苏产品，主轴与发电机转子为热装配过紧配合，两者重量达5.5t。发电机转子直径2100mm，长度1600mm。事故发生后，经过分析论证，认为解决主轴断裂问题有2种方案：
方案一：把带有发电机转子的主轴运到厂家更换新轴。如果将转子与主轴整体运至厂家，无论是在结构上还是在重量上都势必增加运输难度、运输费用和处理工期，而且厂家也需在更换主轴时拆卸发电机转子才能完成组合装配工序。更换需要费用15万元，工期至少2个月。此时正值春灌高峰，机组如不能尽快运转发电，水能白白浪费，将造成巨大的经济损失。
方案二：在当地更换局部主轴，实现焊接再植。优点是运输距离短，修复速度快，费用少。但需解决相关的4个技术问题：一是焊接工艺问题；二是机加工工艺问题；三是加工精度问题；四是发电机与主轴整体加工同心度问题。发电机与主轴整体加工同心度问题是一项新课题，转子直径2100mm、长度1600mm，这样大的部件整体加工，意味着高工艺、高精度、高难度、高风险，不但在山东省没有先例，而且在全国也十分罕见。
经过认真研究，充分论证，认为可以解决相关的技术问题，达到预期效果，最后确定采用方案二，即对主轴局部更换，就地修复。
2 修复技术与加工工艺
2.1确定主轴修复部位主轴断裂修复的关键是通过一定的技术先将主轴恢复原貌，然后通过加工工艺使主轴符合精度要求。而该轴断裂部位在发电机推力头环键处上缘，长度30mm，直径160mm，难以焊接。该部位是与推力头配合装配的部位，配合方式为静配合，加工精度要求很高，由于焊接点不易车削，其平面度、直线度也难以掌握，更重要的是焊接部位是水力机组的承重受力点，抗剪强度很难达到原轴标准，因此，该断裂处不能作为修复部位。
