立式水輪發(fā)電機(jī)軸線分析與處理.ppt

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1、機(jī)組軸線分析及處理,鄭華偉,主要內(nèi)容,1、概述 2、擺度的產(chǎn)生及擺度概念 3、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性 4、機(jī)組軸線的測量方法及擺度曲線繪制 5、機(jī)組的水平投影和不垂直度 6、機(jī)組軸線的處理,一、概 述,機(jī)組軸線：機(jī)組旋轉(zhuǎn)大軸的幾何中心線。 機(jī)組中心線：套于水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)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(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） 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

2、、下導(dǎo)瓦；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,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,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)出一個廠的機(jī)組檢修技術(shù)水平。 軸線工作的內(nèi)容，會因機(jī)組容量、結(jié)構(gòu)型式和實(shí)際軸線質(zhì)量而有所不同。 1、軸線測量；檢查典型部位的擺度 2、軸線處理；計(jì)算和處理 3、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,1、推力頭；2、鏡板；3、推力瓦；4、旋轉(zhuǎn)中心；5、軸線；6、擺度圓。

3、擺度的產(chǎn)生：如果機(jī)組存在曲折或傾斜，主軸在旋轉(zhuǎn)過程中就會產(chǎn)生擺度。 由兩根或三根軸（勵磁機(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； 卡環(huán)、推力頭、鏡板問題。,擺度的產(chǎn)生,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(shí)的讀數(shù)。 1、絕對擺度 如：f2 2、全擺度 如：Q Q i= 0-180 3、凈擺度 如：

4、FJ2 = F2-XU2 4、凈全擺度 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(chǎn)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(dǎo)軸承中心至該測量部位設(shè)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(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)主軸法蘭處的相對擺度值的計(jì)算公式：,三、旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性,圖解分析： 主軸旋轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動一周，軸面8個軸號共出現(xiàn)5個軌跡

5、，如：1#自己一個軌跡，在最外邊；5#自己一個軌跡在最里面；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,擺度公式的推導(dǎo) X軸測點(diǎn)= 偏心距cos最大擺度與X軸測點(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,結(jié)論： 1、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)過程中在理論上將不會產(chǎn)生擺度，百分表指針指示不發(fā)生變化，即為理想狀態(tài)。 2、當(dāng)機(jī)組軸線與其旋轉(zhuǎn)中心線不重合時(shí)，對于主軸在某一個橫截面上軸面各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是以旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓，其

6、中有一個最大，有一個最小。軸面各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡圓不同，反應(yīng)在百分表的讀數(shù)上就是各軸號擺度值的不同。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,3、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(zhuǎn)中心偏心距的兩倍。 4、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，需要通過繪制曲線來求取最大全擺度及方位。,旋轉(zhuǎn)軸的擺度特性,5、旋轉(zhuǎn)擺度特性與設(shè)表位置及軸線測量時(shí)從哪一個軸號（測點(diǎn)）開始無關(guān)。,四、機(jī)組軸線的測量方法及擺度曲線繪制,機(jī)組盤車的目的和方法 1、盤車：通過人為的一些辦法，能夠使水輪發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動部分慢慢的旋轉(zhuǎn)，并且能夠按人們預(yù)定的要求準(zhǔn)確的

7、暫停和再啟動的過程。 2、目的：通過盤車，可以了解機(jī)組軸線各部位的現(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)。,盤車的方法,3、機(jī)組盤車的方法主要有三種：人工盤車、機(jī)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(jī)組的機(jī)械盤車,以懸型機(jī)組為例： 1）機(jī)組轉(zhuǎn)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(wù)清楚，統(tǒng)一指揮。 3）將推力頭、盤車專用工具以及要測量的

8、部位，將圓周統(tǒng)一等分8點(diǎn)并按一個方向編號，上下一直。 4）選定機(jī)組的x、y方向，并在每個需要測量的部位的+x、+y方向設(shè)置好百分表架及百分表。,機(jī)組的機(jī)械盤車,5）將主軸盤車限位導(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)動部分無影響轉(zhuǎn)動的障礙物，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(zhuǎn)動機(jī)組，記錄數(shù)據(jù)。,盤車記錄,1）畫圓法,盤車記錄,2）表格法,擺度曲線的繪制及相對擺度計(jì)算,擺度曲線的繪制及相對擺度計(jì)算,曲線繪制完畢后的檢查 1、是否符合正、余玄曲

9、線規(guī)律 2、波峰、波谷所對應(yīng)的軸號是否相差180 3、有無個別偏離曲線的點(diǎn)，如有個別有較大誤差的應(yīng)刪除。也是繪圖的優(yōu)點(diǎn)所在。,擺度曲線的繪制及相對擺度計(jì)算,相對擺度計(jì)算 發(fā)電機(jī)主軸的相對擺度FX計(jì)算 FX= FJQmax/LXUF 如0.16/6.5=0.025（mm/m) 水輪機(jī)主軸的相對擺度 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擺度計(jì)算,以X的計(jì)算值與國家的軸線允許擺度值（JB861-66）相比較，衡量機(jī)組盤車的軸線質(zhì)量是否合格。 豎軸水輪發(fā)電機(jī)軸線允許擺度值（雙幅）,,五、機(jī)組軸線的水平投影和不垂直度計(jì)算,概念：

10、軸線的每米軸長上的單側(cè)最大凈全擺度值，或者說 軸線單位軸長上的傾斜值，稱為機(jī)組軸線的不垂直度。用T（mm/m)表示。 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,大致分為五種： 1、理想型 2、單純傾斜型 3、單純曲折型 4、綜合同面型 5、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,綜合異面型是最復(fù)雜又是常見的類型。,,軸線水平投影圖的繪制,已知軸線的盤車成果。,

11、,,,,O,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,,,a,,B,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= FJQmax/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,,,O,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,,,a,,B,Tsh-水機(jī)軸線的不垂直度（mm/m) LFsh-法蘭至水導(dǎo)軸承的軸長AB（m) -水輪機(jī)軸線AB相對于發(fā)電機(jī)主軸的延長線Ab軸線的

12、傾斜值,,,,,b,K,b,,36,,,,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2；主軸在水導(dǎo)軸承處最大凈全擺度為0.42mm，方位在3；上導(dǎo)軸承處設(shè)表位置至法蘭處設(shè)表位置的軸長為6.4m，法蘭至水導(dǎo)軸長為3.6m。 求：發(fā)電機(jī)軸線對鏡板鏡面的不垂直度及方位；水輪機(jī)軸線對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3#偏4#36度。,,機(jī)組軸線的處理,1、軸線處理的目的和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)盤車計(jì)算成

13、果中，得知機(jī)組軸線實(shí)際存在的相對擺度X，與國家規(guī)定的機(jī)組允許擺度相對照，如果在允許值之內(nèi)為合格軸線，反之，則不合格，需通過處理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。,機(jī)組軸線的處理,2、軸線處理方法 根據(jù)機(jī)組盤車成果計(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,1）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

14、法示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,,,3,4,5,6,7,1-推力頭；2-最大刮量； 3-鏡板； 4-推力瓦； 5-發(fā)電機(jī)軸線；6-機(jī)組 旋轉(zhuǎn)中心線； 7-5向6靠攏的方向,,FJQmax,2,推力頭底面最大修刮量的方位與軸線傾斜方位的關(guān)系,,機(jī)組軸線的處理,2）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，可以用臺階式或楔形形式。盡量將臺階楔形墊之差減小，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),,,,

15、,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,5,,1-發(fā)電機(jī)主軸下法蘭；2-最大加墊厚度方位；3-水輪機(jī)主軸上法蘭；4-機(jī)組旋轉(zhuǎn)中心線；5-水輪機(jī)主軸軸線。,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)系示意圖,機(jī)組軸線的處理,,,,,,,,,,,,,,,,,b,c,a,B,d,o,,,,,,,htmax,,3、軸線處理的原則和計(jì)算方法 1）推力頭與法蘭分別處理 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,,htmax推力頭底面或絕緣墊的最大修刮量（mm) FJQmax 主軸在法蘭處的最大凈全擺度（mm) Dt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 TF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,,,hFmax法蘭加墊的最大厚度（mm) LFsh法蘭結(jié)合面至水導(dǎo)軸承設(shè)表位置間的軸長（m) DF主軸法蘭直徑（m) Tsh水輪機(jī)軸線的不垂直度（mm/m),法蘭至水導(dǎo)軸承之間水導(dǎo)處最大凈擺度（mm),,,水輪機(jī)軸線不垂直度的圖解計(jì)算,,,O,,,,,1,2,3,4,5,6,7,8,,,a,,B,2)只處理推力頭 前提：檢修中未安排主軸分解與組合的工作項(xiàng)目，且機(jī)組軸線在法蘭處曲折較小。,,,,,b,K,,36,,,,,,,,,18,c,