大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面瓢偏測量淺析

申　東，沙勇鋒，付魯賓，湯　鑫

(東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司，四川德陽　618000)

大型汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面瓢偏測量淺析

申東，沙勇鋒，付魯賓，湯鑫

(東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司，四川德陽618000)

摘要：主要通過對大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子廠內(nèi)制造過程和電廠安裝測量的對照分析，提出一種轉(zhuǎn)子端面瓢偏的檢測方法，以工程實(shí)踐作為切入點(diǎn)，結(jié)合理論分析，對其測量方法進(jìn)行探討，對相關(guān)計(jì)算公式加以推導(dǎo)論證。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；端面瓢偏；測量方法；計(jì)算公式

0引言

汽輪發(fā)電機(jī)是由汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，利用電磁感應(yīng)原理把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備，大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子一般采取剛性法蘭連接方式，將汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分形成一個(gè)軸系，通過對軸系中心的調(diào)整，從而保證在運(yùn)行中對軸承不致產(chǎn)生周期性交變力，避免產(chǎn)生振動(dòng)[1]。

轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)最重要的部件之一，屬于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械，在安裝和檢修過程中，都要對其端面進(jìn)行瓢偏測量，如何在廠內(nèi)制造過程中通過合理的測量手段，保證轉(zhuǎn)子合格出廠，尤為重要。

在現(xiàn)行的機(jī)械專業(yè)相關(guān)資料中，對瓢偏的定義闡述基本一致，但測量計(jì)算方式卻不盡相同，導(dǎo)致得出的結(jié)果迥然不同。因此有必要通過系統(tǒng)梳理，以求形成統(tǒng)一的指導(dǎo)文件。

1瓢偏的定義

瓢偏是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械上轉(zhuǎn)動(dòng)部件的端面與其軸心線的不垂直度，用幾何公差術(shù)語表達(dá)，即為面對基準(zhǔn)線的不垂直度，用于限制被測要素對基準(zhǔn)要素相垂直的方向誤差[2]，如圖1所示。

轉(zhuǎn)子端面B相對于轉(zhuǎn)子軸系中心線A的垂直度要求為t，即意味著實(shí)測表面應(yīng)限定在間距等于t值的兩平行平面之間，且這兩平行平面垂直于基準(zhǔn)軸線A，可以理解為端面最高點(diǎn)和最低點(diǎn)最大差值小于等于t值。

圖1　面對線的垂直度

2瓢偏的測量

在工程實(shí)踐中一般采用百分表，通過對設(shè)定點(diǎn)的測量，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算來判定端面瓢偏。如圖2所示，假定轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)測量過程中沒有軸向竄動(dòng)，用一塊百分表來測量端面的瓢偏值[3]。

圖2　瓢偏測量示意圖

將被測端面分成8等分，按順序編號(hào)，調(diào)整好百分表零位，使百分表測量桿垂直于被測端面，盡量靠近端面外邊緣1點(diǎn)，逐點(diǎn)盤動(dòng)轉(zhuǎn)子一周，其旋轉(zhuǎn)方向保持與轉(zhuǎn)子運(yùn)行中的方向一致，并記錄各等分點(diǎn)位置百分表讀數(shù)，見表1。

理論上，計(jì)算出最大值與最小值的差值，A3-A5=0.01-(-0.06)=0.07 mm，即為該端面相對與軸心線的垂直度，亦是端面的瓢偏值。

表1　端面瓢偏測量數(shù)據(jù)示例　mm

通過上述數(shù)據(jù)對比，二者之間的是存在一定差異的，為何采用直徑方向的瓢偏這種計(jì)量方式，主要是考慮到如何進(jìn)一步消除在實(shí)際測量過程中由于軸向竄動(dòng)帶來的誤差，因?yàn)檫@種差異相對于軸向竄動(dòng)帶來的誤差，對測量結(jié)果影響更小。

3工程實(shí)踐中瓢偏的計(jì)算分析

在工程實(shí)踐中，轉(zhuǎn)子在盤車轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中不可避免的產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，導(dǎo)致單個(gè)百分表測量的數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確反映端面的真實(shí)狀況，如何通過適當(dāng)?shù)姆绞?，消除竄動(dòng)帶來的測量誤差，是需要我們重點(diǎn)分析，加以解決的。

如圖3所示，我們在被測端面兩側(cè)放置2塊百分表A和B，使百分表測量桿垂直于被測端面，盡量靠近端面外邊緣，其中A表指向1點(diǎn)，B表指向5點(diǎn)，沿水平直徑相對的位置，點(diǎn)1和點(diǎn)5形成1～5直徑，以1～5直徑為例，轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°，分別從以下兩種情況推導(dǎo)說明：

圖3　雙表測量示意圖

2)考慮轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中，沿軸向竄動(dòng)量為δ，δ為一不確定量，同樣轉(zhuǎn)過180°后，1點(diǎn)轉(zhuǎn)至B表位置，5點(diǎn)轉(zhuǎn)子A表位置，A、B兩表的實(shí)際讀數(shù)分別為A5、B1，其中A5代表5點(diǎn)在A表處的讀數(shù)，B1代表1點(diǎn)在B表處的讀數(shù)，分析可知：

由上式可得，

同樣以1～5直徑上的瓢偏為例：

=1/2[A1-(A5-δ)+ (B1-δ)-B5]

=1/2(A1-A5+δ+B1-δ-B5)

=1/2[(A1+B1)-(A5+B5)]

=1/2 (A1+B1)- 1/2 (A5+B5)

同理可得：

以廠內(nèi)某轉(zhuǎn)子超速后實(shí)測數(shù)據(jù)為例，見表2，在測量的過程中，以軸承支撐轉(zhuǎn)子兩端軸頸部位，采用行車配合拖動(dòng)進(jìn)行盤車的方式，期間整個(gè)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)，電廠安裝時(shí)測量與此基本相同。

表2　端面瓢偏雙表測量數(shù)據(jù)示例　mm

計(jì)算可得：

|C1-5|=|1/2[0+(-0.03)]-1/2 [-0.06+0]|=0.015

|C2-6|=|1/2[-0.02+(-0.02)]-1/2 [(-0.04)+ (-0.02)]|=0.01

|C3-7|=|1/2(0.01+0.02)-1/2(0.01+0.01)|=0.005

取其絕對值最大者0.015，該端面的瓢偏值為0.015 mm。

根據(jù)上述公式推導(dǎo)，端面瓢偏值可表述為，先計(jì)算出同一測量位置點(diǎn)在兩表讀數(shù)的平均值，然后，再求出與其同一直徑上相對的另一測量位置點(diǎn)在兩表讀數(shù)的平均值，二者之差的絕對值即為該直徑上的瓢偏值，取其各直徑上瓢偏的最大值，就是對應(yīng)端面的瓢偏值。

4結(jié)語

針對廠內(nèi)制造過程中轉(zhuǎn)子端面瓢偏的具體技術(shù)要求，結(jié)合電廠實(shí)際安裝需求，綜合考慮了二者的匹配情況。通過系統(tǒng)梳理分析，采用雙表測量的方法，進(jìn)一步消除了常規(guī)采用單表測量由于盤車竄動(dòng)帶來的測量誤差，更為真實(shí)的反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子端面瓢偏狀況。為轉(zhuǎn)子端面瓢偏在制造工程中的可控性提供數(shù)據(jù)支撐，亦希望對同類回轉(zhuǎn)部件的測量，起到借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]汪耕,李希明.大型汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2012.

[2]薛巖,劉永田.公差配合新標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014.

[3]遲煥璽.轉(zhuǎn)子輪盤端面瓢偏的正確測量計(jì)算[J].電力標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)經(jīng)濟(jì),2006(3)：21-23.

作者簡介:

申東，1981年生，男，工程師,2007年畢業(yè)于西安理工大學(xué)機(jī)械工程專業(yè),曾從事發(fā)電機(jī)工裝夾具設(shè)計(jì),現(xiàn)從事生產(chǎn)管理。