立式水輪發(fā)電機(jī)軸線分析與處理

1、機(jī)組軸線分析及處理鄭華偉主要內(nèi)容o1、概述o2、擺度的產(chǎn)生及擺度概念o3、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o4、機(jī)組軸線的測(cè)量方法及擺度曲線繪制o5、機(jī)組的水平投影和不垂直度o6、機(jī)組軸線的處理一、概 述o機(jī)組軸線：機(jī)組旋轉(zhuǎn)大軸的幾何中心線。o機(jī)組中心線：套于水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分外面的主要固定部件的中心的連線。 （混流式：發(fā)電機(jī)定子平均中心和水輪機(jī)的固定止漏環(huán)平均中心線；水斗式：發(fā)電機(jī)定子平均中心和水輪機(jī)機(jī)殼頂蓋上的止漏環(huán)平均中心線）o機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心線：貫穿推力軸承鏡板鏡面中心的垂線。（加工精度、安裝精度、推力瓦調(diào)整）一、概 述 1、推力頭；2、鏡板； 3、上導(dǎo)瓦；4、主軸； 5、定子；6、轉(zhuǎn)子 7、下導(dǎo)瓦；

2、8、法蘭 9、水導(dǎo)瓦；10、轉(zhuǎn)輪 “三條線”理想狀態(tài)是各自鉛直且重合。如圖所示。一、概 述o實(shí)際情況不可能“三線各自鉛直，主軸的旋轉(zhuǎn)中心線與機(jī)組中心線重合（都是鉛直狀態(tài)）而機(jī)組軸線曲折的情況，如圖所示。機(jī)組軸線工作的意義和內(nèi)容o機(jī)組軸線工作的好壞，直接影響著機(jī)組的檢修質(zhì)量。在某意義上講，也反應(yīng)出一個(gè)廠的機(jī)組檢修技術(shù)水平。o軸線工作的內(nèi)容，會(huì)因機(jī)組容量、結(jié)構(gòu)型式和實(shí)際軸線質(zhì)量而有所不同。n1、軸線測(cè)量；檢查典型部位的擺度n2、軸線處理；計(jì)算和處理n3、軸線調(diào)整。移軸及調(diào)整推力水平二、擺度的產(chǎn)生和擺度概念o1、推力頭；2、鏡板；3、推力瓦；4、旋轉(zhuǎn)中心；5、軸線；6、擺度圓。o擺度的產(chǎn)生：如果機(jī)組

3、存在曲折或傾斜，主軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生擺度。o由兩根或三根軸（勵(lì)磁機(jī)軸或付軸）構(gòu)成的機(jī)組軸線，曲折點(diǎn)主要發(fā)生在法蘭結(jié)合面處；o卡環(huán)、推力頭、鏡板問(wèn)題。擺度的產(chǎn)生o運(yùn)行和檢修實(shí)踐表明：主軸在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生擺度的自身原因，往往是推力頭與主軸配合不當(dāng)，推力瓦受力不均衡、導(dǎo)軸承同心度不好、軸瓦間歇不合理以及主軸加工精度不高等因素所致；外因主要是由發(fā)電機(jī)存在較大的不平衡磁拉力、水輪機(jī)存在較大的水不平衡力等。擺度概念擺度:主軸某軸號(hào)通過(guò)安裝在固定部件上的百分表（表測(cè)桿與主軸表面垂直）時(shí)的讀數(shù)。1、絕對(duì)擺度 如：f22、全擺度 如：Q Q i= 0-1803、凈擺度 如：FJ2 = F2-XU2 4、凈全擺度

4、 如：FJQ2-6 = FJ2-FJ6 （ FJ2FJ6） 表示為：主軸法蘭測(cè)量部位軸號(hào)2#、6#直徑方向的凈全擺度值。法蘭凈全擺度示意圖擺度的產(chǎn)生和擺度概念5、相對(duì)擺度：主軸某測(cè)量部位、某軸號(hào)的凈全擺度值除以限位導(dǎo)軸承中心至該測(cè)量部位設(shè)表處的軸長(zhǎng)之商，稱為主軸在該測(cè)量部位、該軸號(hào)處的相對(duì)擺度。一般指最大值。計(jì)算的目的在于，看其是否在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)，因此，它是衡量一臺(tái)機(jī)組軸線質(zhì)量的重要標(biāo)志。 發(fā)電機(jī)主軸法蘭處的相對(duì)擺度值的計(jì)算公式：SPFJQFXLmaxmax三、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o圖解分析： 主軸旋轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)一周，軸面8個(gè)軸號(hào)共出現(xiàn)5個(gè)軌跡，如：1#自己一個(gè)軌跡，在最外邊；5#自己一個(gè)軌

5、跡在最里面；2#、8#在同一軌跡；#3、7#在同一軌跡； 4#、6#在同一軌跡?？梢钥闯鎏幱谧畲髷[度方位的軸號(hào)1#在旋轉(zhuǎn)中偏離旋轉(zhuǎn)中心最遠(yuǎn)，5#最近。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o擺度公式的推導(dǎo)o X軸測(cè)點(diǎn)= 偏心距cos最大擺度與X軸測(cè)點(diǎn)夾角 旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性基本遵循著余弦定理（X）或正弦定理（y）。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o結(jié)論：o1、當(dāng)機(jī)組軸線與其旋轉(zhuǎn)中心線重合時(shí)，主軸在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在理論上將不會(huì)產(chǎn)生擺度，百分表指針指示不發(fā)生變化，即為理想狀態(tài)。o2、當(dāng)機(jī)組軸線與其旋轉(zhuǎn)中心線不重合時(shí)，對(duì)于主軸在某一個(gè)橫截面上軸面各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓，其中有一個(gè)最大，有一個(gè)最小。軸面各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡圓不同，反

6、應(yīng)在百分表的讀數(shù)上就是各軸號(hào)擺度值的不同。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性基本遵循著余弦定理或正弦定理。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o3、對(duì)于主軸某一個(gè)測(cè)量部位而言，最大全擺度值只有一個(gè)，其值等于軸心與旋轉(zhuǎn)中心偏心距的兩倍。o4、百分表的讀數(shù)不一定反映出主軸實(shí)際存在的最大全擺度值，需要通過(guò)繪制曲線來(lái)求取最大全擺度及方位。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性o5、旋轉(zhuǎn)擺度特性與設(shè)表位置及軸線測(cè)量時(shí)從哪一個(gè)軸號(hào)（測(cè)點(diǎn)）開(kāi)始無(wú)關(guān)。四、機(jī)組軸線的測(cè)量方法及擺度曲線繪制o機(jī)組盤(pán)車的目的和方法o1、盤(pán)車：通過(guò)人為的一些辦法，能夠使水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分慢慢的旋轉(zhuǎn)，并且能夠按人們預(yù)定的要求準(zhǔn)確的暫停和再啟動(dòng)的過(guò)程。o2、目的：通過(guò)盤(pán)車，可以了解機(jī)組軸線各

7、部位的現(xiàn)實(shí)擺度狀況，掌握機(jī)組軸線具體的傾斜和曲折數(shù)據(jù)，從而判定軸線質(zhì)量是否合格，并為機(jī)組大修中的軸線處理和調(diào)整提供了可靠的依據(jù)。并可以與上次機(jī)組大修后盤(pán)車結(jié)果相比較，發(fā)現(xiàn)軸線變化情況，給機(jī)組檢修提供依據(jù)。盤(pán)車的方法3、機(jī)組盤(pán)車的方法主要有三種：人工盤(pán)車、機(jī)械盤(pán)車、電動(dòng)盤(pán)車。（1、滑輪； 2、盤(pán)車專用工具； 3、推力頭；4、主軸）機(jī)組的機(jī)械盤(pán)車以懸型機(jī)組為例：1）機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分處于自由狀態(tài)，裝好盤(pán)車專用工具，選擇合適的滑輪組及鋼絲繩并按要求布置好。2）人員分工明確，任務(wù)清楚，統(tǒng)一指揮。3）將推力頭、盤(pán)車專用工具以及要測(cè)量的部位，將圓周統(tǒng)一等分8點(diǎn)并按一個(gè)方向編號(hào)，上下一直。4）選定機(jī)組的x、y方向

8、，并在每個(gè)需要測(cè)量的部位的+x、+y方向設(shè)置好百分表架及百分表。機(jī)組的機(jī)械盤(pán)車5）將主軸盤(pán)車限位導(dǎo)軸承瓦涂以豬油并將各瓦間歇調(diào)整成0.05mm左右。6）再次檢查機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分無(wú)影響轉(zhuǎn)動(dòng)的障礙物，處于自由狀態(tài)。7）頂起轉(zhuǎn)子，將推力瓦面均勻涂抹適量豬油、羊油或MoS2，將瓦歸位鎖定，制動(dòng)閘完全離開(kāi)制動(dòng)環(huán)。8）擦拭被測(cè)量面，盡量減小測(cè)量誤差。9）轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組，記錄數(shù)據(jù)。盤(pán)車記錄o1）畫(huà)圓法盤(pán)車記錄o2）表格法1#2#3# 4#5#6#7#8#絕對(duì)擺度上導(dǎo) 3.561676554下導(dǎo) 59141-4-8-6-1水導(dǎo) -118215-12 -26 -32 -26凈擺度下導(dǎo) 1.53-2-6-10 -13 -1

9、1 -5水導(dǎo) -14.5 25-2-18 -31 -37 -30擺度曲線的繪制及相對(duì)擺度計(jì)算擺度曲線的繪制及相對(duì)擺度計(jì)算o曲線繪制完畢后的檢查o1、是否符合正、余玄曲線規(guī)律o2、波峰、波谷所對(duì)應(yīng)的軸號(hào)是否相差180o3、有無(wú)個(gè)別偏離曲線的點(diǎn)，如有個(gè)別有較大誤差的應(yīng)刪除。也是繪圖的優(yōu)點(diǎn)所在。擺度曲線的繪制及相對(duì)擺度計(jì)算o相對(duì)擺度計(jì)算o發(fā)電機(jī)主軸的相對(duì)擺度FX計(jì)算FX= FJQmax/LXUF 如0.16/6.5=0.025（mm/m)o水輪機(jī)主軸的相對(duì)擺度 shX計(jì)算shX= FJQmax/LXUF 如0.42/10=0.042（mm/m)擺度曲線的繪制及相對(duì)擺度計(jì)算o以X的計(jì)算值與國(guó)家的軸線允

10、許擺度值（JB861-66）相比較，衡量機(jī)組盤(pán)車的軸線質(zhì)量是否合格。o豎軸水輪發(fā)電機(jī)軸線允許擺度值（雙幅）名稱測(cè)量部位機(jī)組轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)主軸100250370600上、下導(dǎo)軸承及法蘭相對(duì)擺度（mm/m)0.030.030.020.02水輪機(jī)主軸水導(dǎo)軸承軸頸相對(duì)擺度（mm/m)0.050.050.040.03發(fā)電機(jī)上部軸勵(lì)磁機(jī)整流子絕對(duì)對(duì)擺度（指凈全擺度）（mm)0.400.300.200.15集電環(huán)絕對(duì)對(duì)擺度（指凈全擺度）（mm)0.500.400.300.20五、機(jī)組軸線的水平投影和不垂直度計(jì)算o概念：軸線的每米軸長(zhǎng)上的單側(cè)最大凈全擺度值，或者說(shuō) 軸線單位軸長(zhǎng)上的傾斜值，稱為機(jī)組軸線的不垂直度。

11、用T（mm/m)表示。o如懸型水輪發(fā)電機(jī)組，主軸由發(fā)電機(jī)主軸和水輪機(jī)主軸構(gòu)成，發(fā)電機(jī)主軸的不垂直度是指發(fā)電機(jī)主軸與鏡板的不垂直度，其方位與發(fā)電機(jī)軸線上的最大凈全擺度方位相同；水輪機(jī)主軸的不垂直度是指水輪機(jī)主軸與法蘭的不垂直度，其方位與水輪機(jī)軸線上的最大凈全擺度方位不同。機(jī)組軸線類型o大致分為五種：o1、理想型o2、單純傾斜型o3、單純曲折型o4、綜合同面型o5、綜合異面型軸線水平投影機(jī)組軸線的空間狀態(tài)及水平投影o綜合異面型是最復(fù)雜又是常見(jiàn)的類型。軸線水平投影圖的繪制o已知軸線的盤(pán)車成果。O12345678aB機(jī)組軸線的不垂直度計(jì)算軸線不垂直度的計(jì)算1、發(fā)電機(jī)軸線的不垂直度計(jì)算 TF= FJQm

12、ax/2LSF 2、水輪機(jī)軸線的不垂直度計(jì)算 如果兩軸在法蘭處無(wú)曲折，則水輪機(jī)軸線的不垂直度與發(fā)電機(jī)軸線的不垂直度相等；如果兩根軸在法蘭處存在曲折，即水輪機(jī)軸線在水導(dǎo)軸承點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)下法蘭結(jié)合面的不垂直。 水輪機(jī)軸線不垂直度的圖解計(jì)算FshLbBshTO12345678aBTsh-水機(jī)軸線的不垂直度水機(jī)軸線的不垂直度（mm/m)LFsh-法蘭至水導(dǎo)軸承的軸長(zhǎng)法蘭至水導(dǎo)軸承的軸長(zhǎng)AB（m) -水輪機(jī)軸線水輪機(jī)軸線AB相對(duì)于相對(duì)于發(fā)電機(jī)主軸的延長(zhǎng)線發(fā)電機(jī)主軸的延長(zhǎng)線Ab軸線軸線的傾斜值的傾斜值bBbKb36例題已知：主軸在發(fā)電機(jī)法蘭處最大凈全擺度為0.16mm,方位在軸號(hào)2；主軸在水導(dǎo)軸承處最大凈全

13、擺度為0.42mm，方位在3；上導(dǎo)軸承處設(shè)表位置至法蘭處設(shè)表位置的軸長(zhǎng)為6.4m，法蘭至水導(dǎo)軸長(zhǎng)為3.6m。求：發(fā)電機(jī)軸線對(duì)鏡板鏡面的不垂直度及方位；水輪機(jī)軸線對(duì)法蘭的不垂直度及方位；解發(fā)電機(jī)： 1、做軸線的水平投影圖 2、TF= FJQmax/2LSF =0.16/2*6.4=0.0125mm/m 3、方位在2#解水輪機(jī)： 1、Tsh=0.044mm/m 2、方位在軸號(hào)3#偏4#36度。機(jī)組軸線的處理o1、軸線處理的目的和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)o根據(jù)盤(pán)車計(jì)算成果中，得知機(jī)組軸線實(shí)際存在的相對(duì)擺度X，與國(guó)家規(guī)定的機(jī)組允許擺度相對(duì)照，如果在允許值之內(nèi)為合格軸線，反之，則不合格，需通過(guò)處理達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)組軸線

14、的處理o2、軸線處理方法 根據(jù)機(jī)組盤(pán)車成果計(jì)算所得發(fā)電機(jī)主軸和水輪機(jī)主軸的不垂直度及其方位，若超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就需要進(jìn)一步計(jì)算其處理的量值和方位。 處理的方法主要有兩種，一種為修刮法，一種為加墊法。機(jī)組軸線的處理o1）修刮法：修刮和酸腐蝕法 假如發(fā)電機(jī)主軸的不垂直度不合格，對(duì)于主軸與推力頭為過(guò)贏配合的，一般多采用修刮推力頭下表面及絕緣板的方法；對(duì)于主軸與推力頭為間隙配合的，可采用修刮推力卡環(huán)上表面的方法。有的采用酸腐蝕法效果也較好。修刮法示意圖12345671-推力頭；推力頭；2-最大刮量；最大刮量；3-鏡板；鏡板； 4-推力瓦；推力瓦；5-發(fā)電機(jī)軸線；發(fā)電機(jī)軸線；6-機(jī)組機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心線；旋轉(zhuǎn)中

15、心線；7-5向向6靠攏的方向靠攏的方向FJQmax2推力頭底面最大修刮量的方位與軸推力頭底面最大修刮量的方位與軸線傾斜方位的關(guān)系線傾斜方位的關(guān)系機(jī)組軸線的處理o2）加墊法 采用加墊法時(shí)，其最大加墊厚度，原則上與最大修刮量相等，但其方向相反。 墊的材質(zhì)，一般可用黃銅、紫銅或紙等。加墊的形式，可以用臺(tái)階式或楔形形式。盡量將臺(tái)階楔形墊之差減小，最小可以達(dá)到0.005mm。 這種墊一般加在法蘭結(jié)合面間和推力卡環(huán)下面。加墊法示意圖水導(dǎo)水導(dǎo)123451-發(fā)電機(jī)主軸下法蘭；發(fā)電機(jī)主軸下法蘭；2-最最大加墊厚度方位；大加墊厚度方位；3-水輪水輪機(jī)主軸上法蘭；機(jī)主軸上法蘭；4-機(jī)組旋機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心線；轉(zhuǎn)中心線；5

16、-水輪機(jī)主軸水輪機(jī)主軸軸線。軸線。水輪機(jī)主軸法蘭上平面最大水輪機(jī)主軸法蘭上平面最大加墊方位與軸線傾斜方位關(guān)加墊方位與軸線傾斜方位關(guān)系示意圖系示意圖機(jī)組軸線的處理2FJQmaxbcaBd ohtmax2FQmax3、軸線處理的原則和計(jì)算方法、軸線處理的原則和計(jì)算方法1）推力頭與法蘭分別處理）推力頭與法蘭分別處理以懸型機(jī)組為例。以懸型機(jī)組為例。機(jī)組軸線的處理1）推力頭修刮值計(jì)算tFJFtFJQtDTLDh2maxmaxhtmax推力頭底面或絕緣墊的最大修刮量（推力頭底面或絕緣墊的最大修刮量（mm)FJQmaxFJQmax 主軸在法蘭處的最大凈全擺度主軸在法蘭處的最大凈全擺度（mm)Dt推力頭直徑（推力頭直徑（m)LJF上導(dǎo)軸承處設(shè)表位置至法蘭處設(shè)表位置的軸長(zhǎng)上導(dǎo)軸承處設(shè)表位置至法蘭處設(shè)表位置的軸長(zhǎng)TF發(fā)電機(jī)主軸軸線不垂直度（發(fā)電機(jī)主軸軸線不垂直度（mm/m)機(jī)組軸線的處理2）法蘭加墊計(jì)算FshFFshFDTDLbBhmaxhFmax法蘭加墊的最大厚度（法蘭加墊的最大厚度（m