水輪發(fā)電機(jī)組軸線檢查與處理教案資料

水輪發(fā)電機(jī)組軸線檢查與處理一、軸線處理與調(diào)整的目的水輪發(fā)電機(jī)組是一個(gè)由水能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，又由旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)器。因此水電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)中受有水、機(jī)械、電磁等多種力的作用，從而引起機(jī)組的承重機(jī)架部分發(fā)生水力、、機(jī)械、電磁等多種振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)幅植超過允許范圍時(shí)，就有可能導(dǎo)致機(jī)組部件的損壞，給水輪發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的威脅。機(jī)組振動(dòng)與擺度幅值的大小是衡量機(jī)組質(zhì)量最主要的標(biāo)準(zhǔn)之一,它反映了設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修工藝的水平，所以是一個(gè)綜合性的標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)生機(jī)組振動(dòng)的主要原因：（1）水力干擾。這主要是由于水渦輪葉型不對稱、轉(zhuǎn)動(dòng)與固定止漏環(huán)圓度不好及轉(zhuǎn)輪中心位置不正等原因引起。（2）轉(zhuǎn)輪重量不平衡。一般在制造廠都進(jìn)行水蝸輪的靜平衡試驗(yàn)與配重處理，因此水蝸輪的重量不平衡力都較小。（3）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子重量不平衡。在進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子組裝時(shí)，為使其重量分布均衡，輪環(huán)鐵片的堆積及掛裝磁極都是稱重后對稱配置的，但由于轉(zhuǎn)子的直徑和重量都很大，往往難以達(dá)到平衡。一般還需要通過在機(jī)組安裝后的試運(yùn)行中,進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)與配重處理,才能解決。（4）電磁干擾力。這主要是由于定子與轉(zhuǎn)子圓度不好或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心位置偏差較大造成的氣隙不均勻等原因引起。（5）軸線處理與調(diào)整質(zhì)量不良。上述原因都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組旋轉(zhuǎn)部件的擺動(dòng)增大，傳至軸承與機(jī)架引起振動(dòng)，這種振動(dòng)主要是一種機(jī)組轉(zhuǎn)速頻率的振動(dòng)。綜上所述，軸線處理與調(diào)整的目的，也就是為了使機(jī)組所受的外干擾力減小，從而減小振動(dòng)與擺度，給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件，這是機(jī)組安裝、檢修中一項(xiàng)十分重要的工作。軸線處理與調(diào)整,可分開來講：（1）軸線處理的目的是通過處理使之軸中心線(即軸線)對鏡板面的不垂直度達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸的法蘭出現(xiàn)彎曲，也應(yīng)進(jìn)行處理，使水輪機(jī)軸的擺度達(dá)到允許標(biāo)準(zhǔn)。（2）軸線調(diào)整的工作有二：一是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心和轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)止漏環(huán)中心位置，盡可能分別調(diào)到發(fā)電機(jī)定子中心與水渦輪固定止漏環(huán)中心同心。這樣可使由于發(fā)電機(jī)氣隙不均和止漏環(huán)間隙不均而引起的磁力與水力干擾減??；二是合理調(diào)整推力各瓦的受力使其均衡，調(diào)整各導(dǎo)軸承同心并與主軸旋轉(zhuǎn)中心線一致，以減小機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中軸承的憋勁力。二、軸線測量的方法及基本原理1、軸線測量的方法軸線測量是給進(jìn)行軸線處理提供計(jì)算依據(jù)的。前面已談到軸線處理的目的，是要通過軸線處理工作使主軸中心線對鏡板鏡面的不垂直度達(dá)到允許標(biāo)準(zhǔn)。從而可以理解，軸線測量的成果應(yīng)能求得主軸中心線對鏡板鏡面的不垂直度。當(dāng)主軸有幾根軸聯(lián)接而成時(shí)，還需能求得法蘭處的彎曲。因此，通過軸線測量，應(yīng)能獲得主軸各部的擺度（擺動(dòng)的最大輻值）及其方位的成果。軸線測量的方法現(xiàn)在主要采用的是盤車法。有機(jī)械盤車和電氣盤車兩種，它一般是利用廠內(nèi)吊車牽引的機(jī)械力或磁場的作用力使主軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在主軸各部安設(shè)百分表，即可獲得主軸各部擺度的方法。2、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性如軌跡旋轉(zhuǎn)立體圖所示：繪制了當(dāng)主軸中心線（以下簡稱軸線）與鏡板鏡面不垂直時(shí)，在盤車過程中軸線的運(yùn)動(dòng)軌跡，這時(shí)軸線運(yùn)動(dòng)的軌跡為一圓錐形，在截面Ⅰ處所截得圓的直徑2A既為Ⅰ處的擺度，同理2B為Ⅱ處的擺度，可見在軸線的不同部位上其擺度是不等的，距離推力瓦面越遠(yuǎn)其擺度值越大（不考慮法蘭彎曲）。這樣由主軸某部位的擺度值及該部位到推力瓦面的距離，即可求得軸線對鏡板鏡面（它與推力瓦面重合）的不垂直度，從而可使軸線得以處理。如主軸旋轉(zhuǎn)水平投影圖所示：機(jī)組主軸沿公轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)一周，其自轉(zhuǎn)中心也旋轉(zhuǎn)一周。擺度最大點(diǎn)1，在自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的共同作用下，沿公轉(zhuǎn)中心在旋轉(zhuǎn)過程中始終最大。（可見通過盤車，不管在任何位置我們都可以找到最大擺度點(diǎn)）我們可以在任何位置架設(shè)百分表測量軸號1點(diǎn)的擺度，同時(shí)位置不變相隔1/2個(gè)旋轉(zhuǎn)周期后測量軸號3點(diǎn)的擺度，兩個(gè)擺度相減，即為主軸的最大擺度值。其軸線傾斜度（j=最大擺度/2.）

在一般盤車中，主軸一水平截面我們對軸的編號為8個(gè)點(diǎn)，將軸逆時(shí)針（與機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向相反）八等分編號為1#-8#。為相互校驗(yàn)，我們一般在+X和+Y方向，各架一塊百分表。只要百分表的測頭對準(zhǔn)主軸旋轉(zhuǎn)中心o，則在盤車過程中，旋轉(zhuǎn)軸上同一截面不同方向所安設(shè)的百分表所得各軸號處的讀數(shù)，其相對值是一樣的。也就是說若以軸號為橫坐標(biāo)，百分表讀數(shù)為縱坐標(biāo)則繪制而成的平面曲線是相同的。這條曲線為一近似的正弦曲線。如圖。波峰在軸號1，波谷在軸號5，其最大輻值即軸號1與5的百分表讀數(shù)之差值，等于該水平截面處的旋轉(zhuǎn)軸擺度2A。旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性可歸納如下：（1）軸在旋轉(zhuǎn)過程中，軸上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為以旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓；（2）以百分表所測得的軸表面各軸號的讀數(shù)為縱坐標(biāo)，軸號為橫坐標(biāo)，可繪制成一近似的正弦曲線；（3）上述正弦曲線的輻值即為擺度，故叫做擺度特性曲線；（4）擺度最大方位是指由旋轉(zhuǎn)中心至軸中心偏差方向所指的那個(gè)軸號，也即擺度曲線的波峰所示的軸號位置。3、軸線測量的機(jī)械盤車法（對于懸式機(jī)組）機(jī)械盤車法是在推力瓦面抹以豬油后，利用吊車牽引使主軸在旋轉(zhuǎn)一周中，在主軸圓周等分的八處停留，測得主軸各部百分表的讀數(shù)，從而可求得主軸的各部擺度值。機(jī)械盤車法的工作程序如下：（1）軸位編號：一般可從發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極1號開始，與機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向相反，將圓周八等分，編號為1-8。并在推力頭、上導(dǎo)、下導(dǎo)及水導(dǎo)等處各測量部位分別作好明顯編號。（2）設(shè)表：一般可在上導(dǎo)、下導(dǎo)、法蘭及水導(dǎo)等測量部位的X、Y兩方向裝設(shè)百分表，這樣每轉(zhuǎn)一圈能得到兩組數(shù)據(jù)，以供相互校核。同一方向各部位的百分表應(yīng)安設(shè)在同一徑向垂直面上，并應(yīng)與主軸表面垂直，設(shè)表工作應(yīng)慎重對待，否則會(huì)帶來較大誤差。（3）上導(dǎo)軸承間隙應(yīng)縮小至0.05-0.10毫米為宜，以使在盤車過程中，主軸無過大的“平移”現(xiàn)象。同時(shí)將下導(dǎo)及水導(dǎo)拆除，檢查其它固定部位應(yīng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部分無相碰的可能，主軸處于自由狀態(tài)。（4）盤車時(shí)每點(diǎn)停留位置應(yīng)盡量做到準(zhǔn)確，停止后應(yīng)將鋼絲繩放松，在水導(dǎo)軸承處推軸檢查主軸應(yīng)自由，然后再進(jìn)行百分表讀數(shù)記錄。（5）盤車記錄一般應(yīng)連續(xù)兩圈，一般第二圈測量數(shù)據(jù)較為正確。注意：盤車前應(yīng)將主軸盡量移到機(jī)組中心，防止盤車過程中出現(xiàn)碰撞或蹩勁現(xiàn)象。三、軸線測量成果的分析與軸線處理1、擺度特性曲線的繪制：由于繪制擺度特性曲線（簡稱擺度曲線）的方法，能根據(jù)它是否符合“正弦曲線”的規(guī)律，對個(gè)別誤差較大的讀數(shù)可酌情考慮甚至刪去，這樣從擺度曲線求得的最大擺度值及其方位，其準(zhǔn)確度要比向量合成的計(jì)算法為高，且易于掌握，故在機(jī)組安裝和檢修中已被廣泛采用。機(jī)組安裝過程中應(yīng)先對發(fā)電機(jī)單獨(dú)進(jìn)行盤車，根據(jù)盤車數(shù)據(jù)通過刮削絕緣墊的方法處理機(jī)組軸線。當(dāng)數(shù)據(jù)較小時(shí)，可以連軸再進(jìn)行水輪發(fā)電機(jī)組盤車，根據(jù)盤車數(shù)據(jù)再次處理絕緣墊，已使機(jī)組擺度值在規(guī)定的范圍內(nèi)。由于在盤車過程中，軸線除了旋轉(zhuǎn)還存在有“平移”，計(jì)算中可將上導(dǎo)的百分表讀數(shù)看作“平移”值，則從法蘭、水導(dǎo)等處百分表讀數(shù)中減去相對應(yīng)軸號的上導(dǎo)處讀數(shù)后，就得到了以上導(dǎo)為零點(diǎn)的法蘭、水導(dǎo)等處的擺度了。木座電站發(fā)電機(jī)單獨(dú)盤車記錄：木座電站2F水輪發(fā)電機(jī)組主軸盤車擺度記錄日期2007年7月1日Y表2次盤車記錄(單位：0.01mm)測點(diǎn)1234567(起始）8百分表讀數(shù)上導(dǎo)軸頸處a00000000下導(dǎo)軸頸處b1119242413403上法蘭d1327373923802凈擺度′下導(dǎo)軸頸處Φba′1119242413403上法蘭Φda′1327373923802相對點(diǎn)1——52——63——74——8全擺度上導(dǎo)軸頸處Φa0000下導(dǎo)軸頸處Φb-2152421上法蘭處Φd-10193737凈擺度下導(dǎo)軸頸處Φba-2152421上法蘭處Φda-10193737

結(jié)合盤車記錄和凈擺度曲線，可知機(jī)組下導(dǎo)和法蘭的最大擺度點(diǎn)在軸號3偏軸號4（因?yàn)橥S，兩位置最大擺度點(diǎn)應(yīng)在同一位置，否則大軸有彎曲現(xiàn)象），45度方向，法蘭的最大凈擺度值是0.38mm，下導(dǎo)最大擺度0.25mm。2、刮削絕緣墊厚度的計(jì)算：如圖：△ABC相似于△DEF則有刮削絕緣墊厚度δ=D推J/L位置和最大擺度方向相同。若采取加墊的方法，加墊的位置和最大擺度的方向相反。

如圖所示：結(jié)合木座電站先前的盤車擺度分別計(jì)算相對下導(dǎo)絕緣墊的刮削值和相對上導(dǎo)絕緣墊的刮削值。δ下導(dǎo)=0.125×1100/3853=0.04mm；δ法蘭=0.19×1100/5332=0.04mm故絕緣墊在盤車點(diǎn)3偏4方向刮削絕緣墊的厚度為0.04mm。在機(jī)組安裝過程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)單盤合格后，連水輪機(jī)軸。采取相同辦法綜合考慮水導(dǎo)、和下法蘭的擺度值和擺度方位刮削絕緣墊。3、絕緣墊的現(xiàn)場刮削如圖：現(xiàn)場根據(jù)機(jī)組盤車點(diǎn)號在絕緣點(diǎn)上分別標(biāo)記1-8點(diǎn)。然后現(xiàn)場松開推力頭與鏡板把合螺栓，使用風(fēng)閘頂轉(zhuǎn)子，讓鏡板和推力頭分離，拆下絕緣墊?，F(xiàn)場沿最大擺度方向（3偏4點(diǎn)45度方向）作一直線。然后將此直線3等分（可現(xiàn)場根據(jù)擺度大小確定等分?jǐn)?shù)），分別做垂線，將絕緣墊劃為3個(gè)區(qū)域。分別對應(yīng)0.04mm，0.02mm，0mm。完畢后回裝再盤車校驗(yàn)。四、機(jī)組定中心及推力瓦受力調(diào)整1、機(jī)組中心機(jī)組中心線主要指定子中心與固定止漏環(huán)中心的連線。一般轉(zhuǎn)子的中心位置可用上機(jī)架中心值(即在X、Y、-X、-Y四個(gè)方向測得的主軸與上導(dǎo)軸承壁之間的距離)來控制，其調(diào)整值的確定可按安裝記錄中的上支架中心值進(jìn)行。水輪機(jī)的中心位置一般采用止漏環(huán)間隙值確定其調(diào)整位置。2、機(jī)組定中心及推力瓦受力調(diào)整的步驟(1)測量上機(jī)架中心值，根據(jù)已確定的上機(jī)架中心調(diào)整值，定出主軸需移動(dòng)的方位及數(shù)值；(2)測量水輪機(jī)中心值，根據(jù)已確定的水輪機(jī)中心調(diào)整值，定出主軸需移動(dòng)的方位及數(shù)值；(3)兼顧上機(jī)架和水輪機(jī)的中心值，定出主軸需移動(dòng)的方位及數(shù)值；(4)在上導(dǎo)與水導(dǎo)互成90°的X、y方向，各設(shè)置兩塊百分表，以監(jiān)視主軸的移動(dòng)數(shù)值；

(5)根據(jù)移動(dòng)數(shù)值，在上導(dǎo)處用推瓦的方法推軸，推軸過程中利用上導(dǎo)和水導(dǎo)處的百分表進(jìn)行監(jiān)視。推軸完畢后用12鎊大錘依次打緊各瓦扛重螺栓，受力較小的可酌情多打1—2錘，逐漸以相同的錘擊力依次錘擊約10—20遍后，在水導(dǎo)處觀察每錘擊完一個(gè)推力扛重螺栓，百分表讀數(shù)變化在0.01—0.02毫米左右，而每錘擊完一遍，百分表指針又基本回到原處，這樣有三四遍，即可認(rèn)為推力各瓦受力已均衡。(6)受力調(diào)整完畢，可根據(jù)(1)-(5)的步驟在次確定機(jī)組中心。(7)轉(zhuǎn)動(dòng)部件中心調(diào)整合格后，在上導(dǎo)水導(dǎo)處互成90o以安裝兩只千分表以監(jiān)視主軸徑向位移，然后再下迷封環(huán)間隙中十字方向輕輕打入四條小楔鐵，將主軸固定。應(yīng)保證四條楔鐵打緊后，水導(dǎo)的兩千分表回零位，不回另值，不應(yīng)大于±0.02毫米。

以便下一步進(jìn)行機(jī)組瓦隙調(diào)整。五、軸承間隙圖解計(jì)算（以木座為實(shí)例進(jìn)行講解）木座電站2F水輪發(fā)電機(jī)組主軸盤車擺度記錄日期2007年7月10日X表第2次盤車記錄(單位：0.01mm)測點(diǎn)1234567(起始)8百分表讀數(shù)上導(dǎo)軸頸處a00000000下導(dǎo)軸頸處b32-4-6-7.5-402.5上法蘭d45-1-2-7-303水導(dǎo)軸頸處g-1.56813840-2凈擺度′下導(dǎo)軸頸處Φba′32-4-6-7.5-402.5上法蘭Φda′45-1-2-7-303水導(dǎo)軸頸處Φga′-1.56813840-2相對點(diǎn)1——52——63——74——8全擺度上導(dǎo)軸頸處Φa0000下導(dǎo)軸頸處Φb10.56-4-8.5上法蘭處Φd118-1-5水導(dǎo)軸頸處Φg-9.52815凈擺度下導(dǎo)軸頸處Φba10.56-4-8.5上法蘭處Φda118-1-5水導(dǎo)軸頸處Φga-9.52815根據(jù)盤車記錄和凈擺度曲線，我們可以知道水導(dǎo)最大擺度為4點(diǎn)偏5點(diǎn)方向5度，凈擺度值為0.15mm，則主軸傾斜值為0.075mm。1)水導(dǎo)