申　東，沙勇鋒，付魯賓，湯　鑫

(東方電氣集團東方電機有限公司，四川德陽　618000)

大型汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子端面瓢偏測量淺析

申東，沙勇鋒，付魯賓，湯鑫

(東方電氣集團東方電機有限公司，四川德陽618000)

摘要：主要通過對大型發(fā)電機轉(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，以工程實踐作為切入點，結(jié)合理論分析，對其測量方法進行探討，對相關(guān)計算公式加以推導(dǎo)論證。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機轉(zhuǎn)子；端面瓢偏；測量方法；計算公式

0引言

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

轉(zhuǎn)子是發(fā)電機最重要的部件之一，屬于轉(zhuǎn)動機械，在安裝和檢修過程中，都要對其端面進行瓢偏測量，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)機械上轉(zhuǎn)動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，即為面對基準線的不垂直度，用于限制被測要素對基準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軸線A，可以理解為端面最高點和最低點最大差值小于等于t值。

圖1　面對線的垂直度

2瓢偏的測量

在工程實踐中一般采用百分表，通過對設(shè)定點的測量，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的計算來判定端面瓢偏。如圖2所示，假定轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動測量過程中沒有軸向竄動，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，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，逐點盤動轉(zhuǎn)子一周，其旋轉(zhuǎn)方向保持與轉(zhuǎn)子運行中的方向一致，并記錄各等分點位置百分表讀數(shù)，見表1。

理論上，計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量方式，主要是考慮到如何進一步消除在實際測量過程中由于軸向竄動帶來的誤差，因為這種差異相對于軸向竄動帶來的誤差，對測量結(jié)果影響更小。

3工程實踐中瓢偏的計算分析

在工程實踐中，轉(zhuǎn)子在盤車轉(zhuǎn)動的過程中不可避免的產(chǎn)生軸向竄動，導(dǎo)致單個百分表測量的數(shù)據(jù)無法準確反映端面的真實狀況，如何通過適當(dāng)?shù)姆绞?，消除竄動帶來的測量誤差，是需要我們重點分析，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，B表指向5點，沿水平直徑相對的位置，點1和點5形成1～5直徑，以1～5直徑為例，轉(zhuǎn)子順時針旋轉(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，沿軸向竄動量為δ，δ為一不確定量，同樣轉(zhuǎn)過180°后，1點轉(zhuǎn)至B表位置，5點轉(zhuǎn)子A表位置，A、B兩表的實際讀數(shù)分別為A5、B1，其中A5代表5點在A表處的讀數(shù)，B1代表1點在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，采用行車配合拖動進行盤車的方式，期間整個轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài)，電廠安裝時測量與此基本相同。

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，先計算出同一測量位置點在兩表讀數(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，進一步消除了常規(guī)采用單表測量由于盤車竄動帶來的測量誤差，更為真實的反映發(fā)電機轉(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

[1]汪耕,李希明.大型汽輪機發(fā)電機設(shè)計、制造與運行[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[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算[J].電力標(biāo)準化與技術(shù)經(jīng)濟,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)機械工程專業(yè),曾從事發(fā)電機工裝夾具設(shè)計,現(xiàn)從事生產(chǎn)管理。