水轮发电机组轴线检查与处理教案资料

水轮发电机组轴线检查与处理一、轴线处理与调整的目的水轮发电机组是一个由水能转换为旋转机械能，又由旋转机械能转换为电能的机器。因此水电机组在运转中受有水、机械、电磁等多种力的作用，从而引起机组的承重机架部分发生水力、、机械、电磁等多种振动。当振动幅植超过允许范围时，就有可能导致机组部件的损坏，给水轮发电机组的安全稳定运行带来严重的威胁。机组振动与摆度幅值的大小是衡量机组质量最主要的标准之一,它反映了设计、制造、安装、检修工艺的水平，所以是一个综合性的标准。产生机组振动的主要原因：（1）水力干扰。这主要是由于水涡轮叶型不对称、转动与固定止漏环圆度不好及转轮中心位置不正等原因引起。（2）转轮重量不平衡。一般在制造厂都进行水蜗轮的静平衡试验与配重处理，因此水蜗轮的重量不平衡力都较小。（3）发电机转子重量不平衡。在进行发电机转子组装时，为使其重量分布均衡，轮环铁片的堆积及挂装磁极都是称重后对称配置的，但由于转子的直径和重量都很大，往往难以达到平衡。一般还需要通过在机组安装后的试运行中,进行动平衡试验与配重处理,才能解决。（4）电磁干扰力。这主要是由于定子与转子圆度不好或发电机转子中心位置偏差较大造成的气隙不均匀等原因引起。（5）轴线处理与调整质量不良。上述原因都会导致机组旋转部件的摆动增大，传至轴承与机架引起振动，这种振动主要是一种机组转速频率的振动。综上所述，轴线处理与调整的目的，也就是为了使机组所受的外干扰力减小，从而减小振动与摆度，给机组的安全稳定运行创造条件，这是机组安装、检修中一项十分重要的工作。轴线处理与调整,可分开来讲：（1）轴线处理的目的是通过处理使之轴中心线(即轴线)对镜板面的不垂直度达到允许的标准，当发电机轴与水轮机轴的法兰出现弯曲，也应进行处理，使水轮机轴的摆度达到允许标准。（2）轴线调整的工作有二：一是将发电机转子中心和转轮转动止漏环中心位置，尽可能分别调到发电机定子中心与水涡轮固定止漏环中心同心。这样可使由于发电机气隙不均和止漏环间隙不均而引起的磁力与水力干扰减小；二是合理调整推力各瓦的受力使其均衡，调整各导轴承同心并与主轴旋转中心线一致，以减小机组运转中轴承的憋劲力。二、轴线测量的方法及基本原理1、轴线测量的方法轴线测量是给进行轴线处理提供计算依据的。前面已谈到轴线处理的目的，是要通过轴线处理工作使主轴中心线对镜板镜面的不垂直度达到允许标准。从而可以理解，轴线测量的成果应能求得主轴中心线对镜板镜面的不垂直度。当主轴有几根轴联接而成时，还需能求得法兰处的弯曲。因此，通过轴线测量，应能获得主轴各部的摆度（摆动的最大辐值）及其方位的成果。轴线测量的方法现在主要采用的是盘车法。有机械盘车和电气盘车两种，它一般是利用厂内吊车牵引的机械力或磁场的作用力使主轴旋转，同时在主轴各部安设百分表，即可获得主轴各部摆度的方法。2、旋转轴的摆度特性如轨迹旋转立体图所示：绘制了当主轴中心线（以下简称轴线）与镜板镜面不垂直时，在盘车过程中轴线的运动轨迹，这时轴线运动的轨迹为一圆锥形，在截面Ⅰ处所截得圆的直径2A既为Ⅰ处的摆度，同理2B为Ⅱ处的摆度，可见在轴线的不同部位上其摆度是不等的，距离推力瓦面越远其摆度值越大（不考虑法兰弯曲）。这样由主轴某部位的摆度值及该部位到推力瓦面的距离，即可求得轴线对镜板镜面（它与推力瓦面重合）的不垂直度，从而可使轴线得以处理。如主轴旋转水平投影图所示：机组主轴沿公转中心旋转一周，其自转中心也旋转一周。摆度最大点1，在自转和公转的共同作用下，沿公转中心在旋转过程中始终最大。（可见通过盘车，不管在任何位置我们都可以找到最大摆度点）我们可以在任何位置架设百分表测量轴号1点的摆度，同时位置不变相隔1/2个旋转周期后测量轴号3点的摆度，两个摆度相减，即为主轴的最大摆度值。其轴线倾斜度（j=最大摆度/2.）

在一般盘车中，主轴一水平截面我们对轴的编号为8个点，将轴逆时针（与机组旋转方向相反）八等分编号为1#-8#。为相互校验，我们一般在+X和+Y方向，各架一块百分表。只要百分表的测头对准主轴旋转中心o，则在盘车过程中，旋转轴上同一截面不同方向所安设的百分表所得各轴号处的读数，其相对值是一样的。也就是说若以轴号为横坐标，百分表读数为纵坐标则绘制而成的平面曲线是相同的。这条曲线为一近似的正弦曲线。如图。波峰在轴号1，波谷在轴号5，其最大辐值即轴号1与5的百分表读数之差值，等于该水平截面处的旋转轴摆度2A。旋转轴的摆度特性可归纳如下：（1）轴在旋转过程中，轴上各点的运动轨迹为以旋转中心为圆心的同心圆；（2）以百分表所测得的轴表面各轴号的读数为纵坐标，轴号为横坐标，可绘制成一近似的正弦曲线；（3）上述正弦曲线的辐值即为摆度，故叫做摆度特性曲线；（4）摆度最大方位是指由旋转中心至轴中心偏差方向所指的那个轴号，也即摆度曲线的波峰所示的轴号位置。3、轴线测量的机械盘车法（对于悬式机组）机械盘车法是在推力瓦面抹以猪油后，利用吊车牵引使主轴在旋转一周中，在主轴圆周等分的八处停留，测得主轴各部百分表的读数，从而可求得主轴的各部摆度值。机械盘车法的工作程序如下：（1）轴位编号：一般可从发电机转子磁极1号开始，与机组旋转方向相反，将圆周八等分，编号为1-8。并在推力头、上导、下导及水导等处各测量部位分别作好明显编号。（2）设表：一般可在上导、下导、法兰及水导等测量部位的X、Y两方向装设百分表，这样每转一圈能得到两组数据，以供相互校核。同一方向各部位的百分表应安设在同一径向垂直面上，并应与主轴表面垂直，设表工作应慎重对待，否则会带来较大误差。（3）上导轴承间隙应缩小至0.05-0.10毫米为宜，以使在盘车过程中，主轴无过大的“平移”现象。同时将下导及水导拆除，检查其它固定部位应与转动部分无相碰的可能，主轴处于自由状态。（4）盘车时每点停留位置应尽量做到准确，停止后应将钢丝绳放松，在水导轴承处推轴检查主轴应自由，然后再进行百分表读数记录。（5）盘车记录一般应连续两圈，一般第二圈测量数据较为正确。注意：盘车前应将主轴尽量移到机组中心，防止盘车过程中出现碰撞或蹩劲现象。三、轴线测量成果的分析与轴线处理1、摆度特性曲线的绘制：由于绘制摆度特性曲线（简称摆度曲线）的方法，能根据它是否符合“正弦曲线”的规律，对个别误差较大的读数可酌情考虑甚至删去，这样从摆度曲线求得的最大摆度值及其方位，其准确度要比向量合成的计算法为高，且易于掌握，故在机组安装和检修中已被广泛采用。机组安装过程中应先对发电机单独进行盘车，根据盘车数据通过刮削绝缘垫的方法处理机组轴线。当数据较小时，可以连轴再进行水轮发电机组盘车，根据盘车数据再次处理绝缘垫，已使机组摆度值在规定的范围内。由于在盘车过程中，轴线除了旋转还存在有“平移”，计算中可将上导的百分表读数看作“平移”值，则从法兰、水导等处百分表读数中减去相对应轴号的上导处读数后，就得到了以上导为零点的法兰、水导等处的摆度了。木座电站发电机单独盘车记录：木座电站2F水轮发电机组主轴盘车摆度记录日期2007年7月1日Y表2次盘车记录(单位：0.01mm)测点1234567(起始）8百分表读数上导轴颈处a00000000下导轴颈处b1119242413403上法兰d1327373923802净摆度′下导轴颈处Φba′1119242413403上法兰Φda′1327373923802相对点1——52——63——74——8全摆度上导轴颈处Φa0000下导轴颈处Φb-2152421上法兰处Φd-10193737净摆度下导轴颈处Φba-2152421上法兰处Φda-10193737

结合盘车记录和净摆度曲线，可知机组下导和法兰的最大摆度点在轴号3偏轴号4（因为同轴，两位置最大摆度点应在同一位置，否则大轴有弯曲现象），45度方向，法兰的最大净摆度值是0.38mm，下导最大摆度0.25mm。2、刮削绝缘垫厚度的计算：如图：△ABC相似于△DEF则有刮削绝缘垫厚度δ=D推J/L位置和最大摆度方向相同。若采取加垫的方法，加垫的位置和最大摆度的方向相反。

如图所示：结合木座电站先前的盘车摆度分别计算相对下导绝缘垫的刮削值和相对上导绝缘垫的刮削值。δ下导=0.125×1100/3853=0.04mm；δ法兰=0.19×1100/5332=0.04mm故绝缘垫在盘车点3偏4方向刮削绝缘垫的厚度为0.04mm。在机组安装过程中，当发电机单盘合格后，连水轮机轴。采取相同办法综合考虑水导、和下法兰的摆度值和摆度方位刮削绝缘垫。3、绝缘垫的现场刮削如图：现场根据机组盘车点号在绝缘点上分别标记1-8点。然后现场松开推力头与镜板把合螺栓，使用风闸顶转子，让镜板和推力头分离，拆下绝缘垫。现场沿最大摆度方向（3偏4点45度方向）作一直线。然后将此直线3等分（可现场根据摆度大小确定等分数），分别做垂线，将绝缘垫划为3个区域。分别对应0.04mm，0.02mm，0mm。完毕后回装再盘车校验。四、机组定中心及推力瓦受力调整1、机组中心机组中心线主要指定子中心与固定止漏环中心的连线。一般转子的中心位置可用上机架中心值(即在X、Y、-X、-Y四个方向测得的主轴与上导轴承壁之间的距离)来控制，其调整值的确定可按安装记录中的上支架中心值进行。水轮机的中心位置一般采用止漏环间隙值确定其调整位置。2、机组定中心及推力瓦受力调整的步骤(1)测量上机架中心值，根据已确定的上机架中心调整值，定出主轴需移动的方位及数值；(2)测量水轮机中心值，根据已确定的水轮机中心调整值，定出主轴需移动的方位及数值；(3)兼顾上机架和水轮机的中心值，定出主轴需移动的方位及数值；(4)在上导与水导互成90°的X、y方向，各设置两块百分表，以监视主轴的移动数值；

(5)根据移动数值，在上导处用推瓦的方法推轴，推轴过程中利用上导和水导处的百分表进行监视。推轴完毕后用12镑大锤依次打紧各瓦扛重螺栓，受力较小的可酌情多打1—2锤，逐渐以相同的锤击力依次锤击约10—20遍后，在水导处观察每锤击完一个推力扛重螺栓，百分表读数变化在0.01—0.02毫米左右，而每锤击完一遍，百分表指针又基本回到原处，这样有三四遍，即可认为推力各瓦受力已均衡。(6)受力调整完毕，可根据(1)-(5)的步骤在次确定机组中心。(7)转动部件中心调整合格后，在上导水导处互成90o以安装两只千分表以监视主轴径向位移，然后再下迷封环间隙中十字方向轻轻打入四条小楔铁，将主轴固定。应保证四条楔铁打紧后，水导的两千分表回零位，不回另值，不应大于±0.02毫米。

以便下一步进行机组瓦隙调整。五、轴承间隙图解计算（以木座为实例进行讲解）木座电站2F水轮发电机组主轴盘车摆度记录日期2007年7月10日X表第2次盘车记录(单位：0.01mm)测点1234567(起始)8百分表读数上导轴颈处a00000000下导轴颈处b32-4-6-7.5-402.5上法兰d45-1-2-7-303水导轴颈处g-1.56813840-2净摆度′下导轴颈处Φba′32-4-6-7.5-402.5上法兰Φda′45-1-2-7-303水导轴颈处Φga′-1.56813840-2相对点1——52——63——74——8全摆度上导轴颈处Φa0000下导轴颈处Φb10.56-4-8.5上法兰处Φd118-1-5水导轴颈处Φg-9.52815净摆度下导轴颈处Φba10.56-4-8.5上法兰处Φda118-1-5水导轴颈处Φga-9.52815根据盘车记录和净摆度曲线，我们可以知道水导最大摆度为4点偏5点方向5度，净摆度值为0.15mm，则主轴倾斜值为0.075mm。1)水导