安彬

（四川寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003）

青居電站測圓架誤差分析

安彬

（四川寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003）

根據(jù)青居電站定轉(zhuǎn)子測圓方法，逐步分析、計(jì)算測圓架安裝、調(diào)整、測量過程中的誤差。計(jì)算結(jié)果表明該測圓架滿足檢修期間對定轉(zhuǎn)子測圓精度要求。

測圓架；定轉(zhuǎn)子；誤差；青居電站

青居電站4×34 MW燈泡貫流式機(jī)組系富春江富士水電設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)制造。發(fā)電機(jī)型號SFWG34-64/6700，轉(zhuǎn)子外徑φ6 169 mm，磁極鐵芯高度1 583 mm，轉(zhuǎn)子磁極64塊，定子外徑φ7 300，內(nèi)徑φ6 190 mm，定子鐵芯高度1 528 mm，設(shè)計(jì)空氣間隙10.5 mm。

檢修過程中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子在拆裝、起吊、翻身過程中存在變形現(xiàn)象，導(dǎo)致定轉(zhuǎn)子空氣間隙不均勻，產(chǎn)生不平衡的磁拉力。機(jī)組旋轉(zhuǎn)時(shí)氣隙大小及不平衡磁拉力隨機(jī)組旋轉(zhuǎn)周期性變化，造成機(jī)組振動、導(dǎo)軸承及受油器浮動瓦磨損加劇，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 定子變形分析

圖1為定子吊裝示意圖，從圖中可以得出定子在起吊過程中受到橫向的擠壓，翻身過程中承受彎曲應(yīng)力。

圖1 定子吊裝示意圖

2 定轉(zhuǎn)子測圓架

測圓架內(nèi)安裝重塊，通過在測量桿反端加配重塊平衡重量，使測量桿繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)無沿軸向位移，保證定轉(zhuǎn)子測圓時(shí)測點(diǎn)保證在同一水平面內(nèi)（測圓架水平合格）。測圓架如圖2。

3 測量誤差分析（只考慮人為操作誤差）

3.1 定轉(zhuǎn)子水平誤差

用框式水平儀調(diào)整定轉(zhuǎn)子水平不大于0.02mm/m。

3.2 測圓架水平誤差

測圓架水平亦是中心柱垂直度，既可用框式水平儀旋轉(zhuǎn)測量法測量，也可在900方向掛二根鋼琴線找正，水平度及垂直度應(yīng)不大于0.02 mm/m。中心架轉(zhuǎn)臂重復(fù)測量圓周上任意點(diǎn)的誤差不大于0.02mm，每旋轉(zhuǎn)一周測頭上下跳動不大于0.5 mm。

調(diào)整方法：

1）通過調(diào)整底座頂起螺桿分方位調(diào)整或可用千斤頂強(qiáng)迫機(jī)座受力變形或基礎(chǔ)板加墊。

2）調(diào)整的同時(shí)應(yīng)在選定部位裝設(shè)互成90°的4塊百分表監(jiān)示底座的抬升量。

3）水平與垂直的調(diào)整根據(jù)測量結(jié)果，綜合分析，先主后次，相互兼顧，相互驗(yàn)證。

3.3 測圓架中心誤差

通過千斤頂調(diào)整測圓架的中心，要求中心偏差在0.05 mm以內(nèi)。調(diào)整的同時(shí)應(yīng)在選定部位裝設(shè)互成90°的4塊百分表監(jiān)示位移值，但最終以定子中心測定數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

3.4 測圓架轉(zhuǎn)動角度誤差

定子圓度要求測量上、中、下3個(gè)斷面，每個(gè)斷面32個(gè)點(diǎn)，架設(shè)百分表直接讀數(shù)，故不考慮轉(zhuǎn)動角度誤差。

轉(zhuǎn)子圓度及垂直度測量要求每個(gè)磁極上、中、下端各設(shè)置一個(gè)測點(diǎn)，各測點(diǎn)位于同一水平斷面，測點(diǎn)面積為2×2 cm2。測圓架在360°范圍內(nèi)應(yīng)均分64份。

4 定子測圓累積誤差

4.1 定子水平誤差計(jì)算

定子中心以下法蘭中心為準(zhǔn)，設(shè)定子水平值a；定子半徑r，測點(diǎn)與定子下法蘭面距離為L，具體誤差如圖3所示：

圖3 定子水平誤差示意圖

由圖3可得：

誤差值I=r×a2誤差值II=sinα×l

誤差值=誤差值I+誤差值II=r×a2+l×sinα

+Y方向的誤差值=cosα×（r×a2+l×sinα）

N點(diǎn)位的誤差值=（r×a2+l×sinα）×cos［α+（n-1）×11.25°］

a≤0.02 mm/m，l≤3 000 mm，r=3 650 mm

N點(diǎn)位的誤差值MAX=0.0015 mm

4.2 測圓架水平誤差計(jì)算

設(shè)定測圓架水平值b，與+Y方向成δ角度（見圖4）；

利用相似三角形原理得出：

b×r/r=誤差值/b×r T誤差值=b2×r

+Y方向的誤差值=b2×r×cosδ

N點(diǎn)位的誤差值=b2×r×cos［δ+（n-1）×11.25°］

水平值b≤0.02 mm/m

N點(diǎn)位的誤差值MAX=0.0015 mm

圖4 測圓架水平誤差示意圖

4.3 測圓架與定子中心誤差

設(shè)定測圓架與定子中心誤差c，與+X方向成ε角度，則：

+Y方向的誤差值=c×cosε

N點(diǎn)位的誤差值=c×cos［ε+（n-1）×11.25°］

中心誤差≤0.05 mm

N點(diǎn)位的誤差值MAX=0.05 mm

4.4 定子測圓累積誤差

綜上所述誤差累積在任一點(diǎn)位的誤差最大值不超過0.053 mm，滿足定子測圓精度要求。

5 轉(zhuǎn)子測圓累積誤差

5.1 轉(zhuǎn)子水平誤差計(jì)算（同4.1，略）

5.2 測圓架水平誤差計(jì)算（同4.2，略）

5.3 測圓架與轉(zhuǎn)子中心誤差（同4.3，略）

5.4 測圓架轉(zhuǎn)動角度誤差計(jì)算

設(shè)定測圓架轉(zhuǎn)動角度偏差n，測圓架臂長m（見圖5）。

為了更直觀的表示誤差值，將角度誤差設(shè)定為測圓架轉(zhuǎn)動時(shí)測點(diǎn)在切線方向距離偏差l。

切線方向距離偏差l≤5 mm，測圓架臂長m-r設(shè)計(jì)在200～300 mm范圍內(nèi)。

N點(diǎn)位的誤差值MAX=0.0625 mm

圖5 測圓架轉(zhuǎn)動角度誤差示意圖

5.5 轉(zhuǎn)子測圓累積誤差

轉(zhuǎn)子測圓過程誤差前3項(xiàng)和定子測圓誤差計(jì)算方法一致，誤差最大值為0.053 mm。轉(zhuǎn)子測圓需架設(shè)鋼琴線用內(nèi)徑千分尺測量，故存在轉(zhuǎn)動角度定位誤差。通過上述計(jì)算得出轉(zhuǎn)動角度誤差最大值約為0.062 mm，轉(zhuǎn)子測圓總誤差為0.115 mm。機(jī)組設(shè)計(jì)要求：轉(zhuǎn)子磁極圓度要求各半徑與平均半徑之差不應(yīng)大于設(shè)計(jì)空氣間隙的±3%，即±0.315 mm。故此測圓架測量誤差未超出轉(zhuǎn)子測圓要求。

6 結(jié)論

通過對定子、轉(zhuǎn)子測圓架累計(jì)誤差的分析、計(jì)算，結(jié)果表明測圓架測量誤差未超出測圓精度，滿足測圓要求。

［1］楊文武，彭 偉，楊小華.腳基坪水電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子測圓架旋轉(zhuǎn)中心體的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)整［J］.水電與新能源，2012（06）.

［2］楊文武，黃立華，張 虎.改變測量條件對圓度誤差的影響［J］.新技術(shù)新工藝，2013（5）：98-99.

［3］于蘭階.水輪發(fā)電機(jī)組的安裝與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，1995.

［4］黃勁枝.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［5］GB/T 8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范［S］.

TK730.6

B

1672-5387（2016）07-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.018

2016-03-30

安 彬（1989-），男，助理工程師，從事水力發(fā)電機(jī)組機(jī)械設(shè)備檢修工作。