立式水輪發(fā)電機軸線分析與處理

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

2、8、法蘭 9、水導瓦；10、轉輪 “三條線”理想狀態(tài)是各自鉛直且重合。如圖所示。一、概 述o實際情況不可能“三線各自鉛直，主軸的旋轉中心線與機組中心線重合（都是鉛直狀態(tài)）而機組軸線曲折的情況，如圖所示。機組軸線工作的意義和內容o機組軸線工作的好壞，直接影響著機組的檢修質量。在某意義上講，也反應出一個廠的機組檢修技術水平。o軸線工作的內容，會因機組容量、結構型式和實際軸線質量而有所不同。n1、軸線測量；檢查典型部位的擺度n2、軸線處理；計算和處理n3、軸線調整。移軸及調整推力水平二、擺度的產生和擺度概念o1、推力頭；2、鏡板；3、推力瓦；4、旋轉中心；5、軸線；6、擺度圓。o擺度的產生：如果機組

3、存在曲折或傾斜，主軸在旋轉過程中就會產生擺度。o由兩根或三根軸（勵磁機軸或付軸）構成的機組軸線，曲折點主要發(fā)生在法蘭結合面處；o卡環(huán)、推力頭、鏡板問題。擺度的產生o運行和檢修實踐表明：主軸在旋轉中產生擺度的自身原因，往往是推力頭與主軸配合不當，推力瓦受力不均衡、導軸承同心度不好、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)電機存在較大的不平衡磁拉力、水輪機存在較大的水不平衡力等。擺度概念擺度:主軸某軸號通過安裝在固定部件上的百分表（表測桿與主軸表面垂直）時的讀數。1、絕對擺度 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：主軸法蘭測量部位軸號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生和擺度概念5、相對擺度：主軸某測量部位、某軸號的凈全擺度值除以限位導軸承中心至該測量部位設表處的軸長之商，稱為主軸在該測量部位、該軸號處的相對擺度。一般指最大值。計算的目的在于，看其是否在規(guī)程規(guī)定的范圍之內，因此，它是衡量一臺機組軸線質量的重要標志。 發(fā)電機主軸法蘭處的相對擺度值的計算公式：SPFJQFXLmaxmax三、旋轉軸的擺度特性o圖解分析： 主軸旋轉中心O轉動一周，軸面8個軸號共出現5個軌跡，如：1#自己一個軌跡，在最外邊；5#自己一個軌

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。可以看出處于最大擺度方位的軸號1#在旋轉中偏離旋轉中心最遠，5#最近。旋轉軸的擺度特性o擺度公式的推導o X軸測點= 偏心距cos最大擺度與X軸測點夾角 旋轉軸的擺度特性基本遵循著余弦定理（X）或正弦定理（y）。旋轉軸的擺度特性o結論：o1、當機組軸線與其旋轉中心線重合時，主軸在旋轉過程中在理論上將不會產生擺度，百分表指針指示不發(fā)生變化，即為理想狀態(tài)。o2、當機組軸線與其旋轉中心線不重合時，對于主軸在某一個橫截面上軸面各點的運動軌跡是以旋轉中心為圓心的同心圓，其中有一個最大，有一個最小。軸面各點的運動軌跡圓不同，反

6、應在百分表的讀數上就是各軸號擺度值的不同。旋轉軸的擺度特性基本遵循著余弦定理或正弦定理。旋轉軸的擺度特性o3、對于主軸某一個測量部位而言，最大全擺度值只有一個，其值等于軸心與旋轉中心偏心距的兩倍。o4、百分表的讀數不一定反映出主軸實際存在的最大全擺度值，需要通過繪制曲線來求取最大全擺度及方位。旋轉軸的擺度特性o5、旋轉擺度特性與設表位置及軸線測量時從哪一個軸號（測點）開始無關。四、機組軸線的測量方法及擺度曲線繪制o機組盤車的目的和方法o1、盤車：通過人為的一些辦法，能夠使水輪發(fā)電機組的轉動部分慢慢的旋轉，并且能夠按人們預定的要求準確的暫停和再啟動的過程。o2、目的：通過盤車，可以了解機組軸線各

7、部位的現實擺度狀況，掌握機組軸線具體的傾斜和曲折數據，從而判定軸線質量是否合格，并為機組大修中的軸線處理和調整提供了可靠的依據。并可以與上次機組大修后盤車結果相比較，發(fā)現軸線變化情況，給機組檢修提供依據。盤車的方法3、機組盤車的方法主要有三種：人工盤車、機械盤車、電動盤車。（1、滑輪； 2、盤車專用工具； 3、推力頭；4、主軸）機組的機械盤車以懸型機組為例：1）機組轉動部分處于自由狀態(tài)，裝好盤車專用工具，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，任務清楚，統一指揮。3）將推力頭、盤車專用工具以及要測量的部位，將圓周統一等分8點并按一個方向編號，上下一直。4）選定機組的x、y方向

8、，并在每個需要測量的部位的+x、+y方向設置好百分表架及百分表。機組的機械盤車5）將主軸盤車限位導軸承瓦涂以豬油并將各瓦間歇調整成0.05mm左右。6）再次檢查機組轉動部分無影響轉動的障礙物，處于自由狀態(tài)。7）頂起轉子，將推力瓦面均勻涂抹適量豬油、羊油或MoS2，將瓦歸位鎖定，制動閘完全離開制動環(huán)。8）擦拭被測量面，盡量減小測量誤差。9）轉動機組，記錄數據。盤車記錄o1）畫圓法盤車記錄o2）表格法1#2#3# 4#5#6#7#8#絕對擺度上導 3.561676554下導 59141-4-8-6-1水導 -118215-12 -26 -32 -26凈擺度下導 1.53-2-6-10 -13 -1

9、1 -5水導 -14.5 25-2-18 -31 -37 -30擺度曲線的繪制及相對擺度計算擺度曲線的繪制及相對擺度計算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、波谷所對應的軸號是否相差180o3、有無個別偏離曲線的點，如有個別有較大誤差的應刪除。也是繪圖的優(yōu)點所在。擺度曲線的繪制及相對擺度計算o相對擺度計算o發(fā)電機主軸的相對擺度FX計算FX= FJQmax/LXUF 如0.16/6.5=0.025（mm/m)o水輪機主軸的相對擺度 shX計算shX= FJQmax/LXUF 如0.42/10=0.042（mm/m)擺度曲線的繪制及相對擺度計算o以X的計算值與國家的軸線允

10、許擺度值（JB861-66）相比較，衡量機組盤車的軸線質量是否合格。o豎軸水輪發(fā)電機軸線允許擺度值（雙幅）名稱測量部位機組轉速發(fā)電機主軸100250370600上、下導軸承及法蘭相對擺度（mm/m)0.030.030.020.02水輪機主軸水導軸承軸頸相對擺度（mm/m)0.050.050.040.03發(fā)電機上部軸勵磁機整流子絕對對擺度（指凈全擺度）（mm)0.400.300.200.15集電環(huán)絕對對擺度（指凈全擺度）（mm)0.500.400.300.20五、機組軸線的水平投影和不垂直度計算o概念：軸線的每米軸長上的單側最大凈全擺度值，或者說 軸線單位軸長上的傾斜值，稱為機組軸線的不垂直度。

11、用T（mm/m)表示。o如懸型水輪發(fā)電機組，主軸由發(fā)電機主軸和水輪機主軸構成，發(fā)電機主軸的不垂直度是指發(fā)電機主軸與鏡板的不垂直度，其方位與發(fā)電機軸線上的最大凈全擺度方位相同；水輪機主軸的不垂直度是指水輪機主軸與法蘭的不垂直度，其方位與水輪機軸線上的最大凈全擺度方位不同。機組軸線類型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組軸線的空間狀態(tài)及水平投影o綜合異面型是最復雜又是常見的類型。軸線水平投影圖的繪制o已知軸線的盤車成果。O12345678aB機組軸線的不垂直度計算軸線不垂直度的計算1、發(fā)電機軸線的不垂直度計算 TF= FJQm

12、ax/2LSF 2、水輪機軸線的不垂直度計算 如果兩軸在法蘭處無曲折，則水輪機軸線的不垂直度與發(fā)電機軸線的不垂直度相等；如果兩根軸在法蘭處存在曲折，即水輪機軸線在水導軸承點對發(fā)電機下法蘭結合面的不垂直。 水輪機軸線不垂直度的圖解計算FshLbBshTO12345678aBTsh-水機軸線的不垂直度水機軸線的不垂直度（mm/m)LFsh-法蘭至水導軸承的軸長法蘭至水導軸承的軸長AB（m) -水輪機軸線水輪機軸線AB相對于相對于發(fā)電機主軸的延長線發(fā)電機主軸的延長線Ab軸線軸線的傾斜值的傾斜值bBbKb36例題已知：主軸在發(fā)電機法蘭處最大凈全擺度為0.16mm,方位在軸號2；主軸在水導軸承處最大凈全

13、擺度為0.42mm，方位在3；上導軸承處設表位置至法蘭處設表位置的軸長為6.4m，法蘭至水導軸長為3.6m。求：發(fā)電機軸線對鏡板鏡面的不垂直度及方位；水輪機軸線對法蘭的不垂直度及方位；解發(fā)電機： 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： 1、Tsh=0.044mm/m 2、方位在軸號3#偏4#36度。機組軸線的處理o1、軸線處理的目的和驗收標準o根據盤車計算成果中，得知機組軸線實際存在的相對擺度X，與國家規(guī)定的機組允許擺度相對照，如果在允許值之內為合格軸線，反之，則不合格，需通過處理達到國家標準。機組軸線

14、的處理o2、軸線處理方法 根據機組盤車成果計算所得發(fā)電機主軸和水輪機主軸的不垂直度及其方位，若超過規(guī)定標準，就需要進一步計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。機組軸線的處理o1）修刮法：修刮和酸腐蝕法 假如發(fā)電機主軸的不垂直度不合格，對于主軸與推力頭為過贏配合的，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)電機軸線；發(fā)電機軸線；6-機組機組旋轉中心線；旋轉中

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系線傾斜方位的關系機組軸線的處理o2）加墊法 采用加墊法時，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，一般可用黃銅、紫銅或紙等。加墊的形式，可以用臺階式或楔形形式。盡量將臺階楔形墊之差減小，最小可以達到0.005mm。 這種墊一般加在法蘭結合面間和推力卡環(huán)下面。加墊法示意圖水導水導123451-發(fā)電機主軸下法蘭；發(fā)電機主軸下法蘭；2-最最大加墊厚度方位；大加墊厚度方位；3-水輪水輪機主軸上法蘭；機主軸上法蘭；4-機組旋機組旋轉中心線；轉中心線；5

16、-水輪機主軸水輪機主軸軸線。軸線。水輪機主軸法蘭上平面最大水輪機主軸法蘭上平面最大加墊方位與軸線傾斜方位關加墊方位與軸線傾斜方位關系示意圖系示意圖機組軸線的處理2FJQmaxbcaBd ohtmax2FQmax3、軸線處理的原則和計算方法、軸線處理的原則和計算方法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組為例。以懸型機組為例。機組軸線的處理1）推力頭修刮值計算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上導軸承處設表位置至法蘭處設表位置的軸長上導軸承處設表位置至法蘭處設表位置的軸長TF發(fā)電機主軸軸線不垂直度（發(fā)電機主軸軸線不垂直度（mm/m)機組軸線的處理2）法蘭加墊計算FshFFshFDTDLbBhmaxhFmax法蘭加墊的最大厚度（法蘭加墊的最大厚度（m