郭純海，李 陽(yáng)，軒 磊，黑增杰

（1.中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司大理局，云南 大理 671000；2.河南綠控科技有限公司，河南 許昌 461000）

0 引 言

閥水冷系統(tǒng)是換流站重要的輔助設(shè)備系統(tǒng)，通過(guò)冷卻介質(zhì)的流動(dòng)帶走可控硅閥由于消耗功率所產(chǎn)生的熱量，以保證換流站核心設(shè)備可控硅換流閥的穩(wěn)定運(yùn)行，是超、特高壓直流輸電工程中的關(guān)鍵設(shè)備[1]。

主循環(huán)泵是閥冷系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備，用于給系統(tǒng)內(nèi)冷卻水提供循環(huán)的動(dòng)力。一旦主泵出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將無(wú)法形成冷卻效應(yīng)，進(jìn)而造成換流站閥組強(qiáng)迫停運(yùn)。所以，在換流站例行停運(yùn)檢修期間，對(duì)閥冷主泵的檢修顯得尤為重要。

主泵檢修過(guò)程涉及多種檢修工作，如機(jī)械密封更換、電機(jī)軸承更換以及聯(lián)鈾器更換等。其中，檢修工作中最重要的一步是主泵同軸度調(diào)節(jié)工作。若同軸度不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，易使軸承發(fā)熱并發(fā)生損壞，因此此項(xiàng)工作對(duì)于主泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

目前，同軸度調(diào)整分為上下調(diào)節(jié)和左右調(diào)節(jié)，上下調(diào)節(jié)使用墊墊片實(shí)現(xiàn)，而左右調(diào)節(jié)目前的檢修方式是用鐵錘捶打電機(jī)底座左右兩側(cè)的底座，不僅易損壞電機(jī)，而且難以控制力度，造成在調(diào)整過(guò)程中位移時(shí)大時(shí)小。針對(duì)此情況，研發(fā)了一種便攜式輔助校準(zhǔn)主泵同軸度的裝置。

1 傳統(tǒng)主泵電機(jī)同軸度校檢方法及現(xiàn)狀

主泵的同軸度是指主泵軸與電機(jī)軸的配合偏差。如果這個(gè)偏差過(guò)大，會(huì)造成主泵機(jī)組的震動(dòng)增大，進(jìn)而損壞軸承和聯(lián)軸器[2]。為了消除主泵機(jī)組的振動(dòng)，必須減少裝配偏差，把偏差調(diào)節(jié)到允許范圍，才能保證主泵機(jī)組的機(jī)械壽命。在主泵長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過(guò)程中，因機(jī)組自身的振動(dòng)、基礎(chǔ)與管路的沉降等原因都能造成其配合偏差變化，所以定期對(duì)主泵同軸度的測(cè)量與校正是主泵維護(hù)的重要項(xiàng)目。

1.1 傳統(tǒng)校檢方法介紹

主泵的同軸度測(cè)量主要為測(cè)量徑向偏差和軸向偏差。同軸度的徑向偏差A(yù) 可分為垂直偏差A(yù)y（上下偏差）和水平偏差A(yù)x（左右偏差），如圖1 所示；軸向偏差B 也可分為垂直偏差By（上下偏差）和水平偏差Bx（左右偏差）[3]，如圖2 所示。

圖1 徑向偏差示意圖

圖2 軸向偏差示意圖

主泵同軸度校驗(yàn)主要包括以下步驟。

（1）初步校正機(jī)泵聯(lián)軸器同心度，將主泵基礎(chǔ)和底座清理干凈；用汽油和棉紗將聯(lián)軸器外圓及端面清洗干凈；用塊規(guī)調(diào)整機(jī)泵聯(lián)軸器端面的間隙，使兩個(gè)聯(lián)軸器的端面間隙在4 ～6 mm；使用鋼板尺和塞尺初步檢查聯(lián)軸器的徑向偏差；用塞尺和塊規(guī)檢查聯(lián)軸器的軸向偏差；用加減墊片的方法調(diào)整上下偏差；用撬杠調(diào)整左右偏差。

（2）架設(shè)百分表，以泵為校正基準(zhǔn)，以電動(dòng)機(jī)作為調(diào)整對(duì)象，將百分表架的磁性底座固定在泵的聯(lián)軸器上。將一塊百分表測(cè)頭與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器外圓垂直接觸，用于測(cè)量徑向偏差；另一塊百分表測(cè)頭與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器后端面垂直接觸，用于測(cè)量軸向偏差。

（3）根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整聯(lián)軸器的徑向偏差和軸向偏差，根據(jù)上下偏差值松開(kāi)電動(dòng)機(jī)地腳螺栓，調(diào)整墊片厚度，根據(jù)左右偏差值，使用撬杠慢慢調(diào)整。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)械主泵同軸度測(cè)量校驗(yàn)都是采用上述直接校驗(yàn)的方法，即以泵為校正基準(zhǔn)，以電動(dòng)機(jī)為調(diào)整對(duì)象[4]，使用鋼板尺或刀口尺和塊規(guī)、塞尺進(jìn)行同軸度測(cè)量，再使用百分表進(jìn)行精確測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果再使用墊片和撬杠進(jìn)行校準(zhǔn)。這種校驗(yàn)方法存在一定的局限性。第一，現(xiàn)有的校驗(yàn)方法在上下調(diào)節(jié)時(shí)使用墊墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)，而左右調(diào)節(jié)目前的檢修方式是用撬杠撬動(dòng)或鐵錘捶打電機(jī)左右兩側(cè)的底座，不僅容易損壞電機(jī)，而且難以控制力度，造成調(diào)整過(guò)程中位移時(shí)大時(shí)小，且不停地左右捶打調(diào)整電機(jī)底座，極易對(duì)電機(jī)造成損壞。第二，校檢過(guò)程自動(dòng)化程度低，同軸度測(cè)試依靠百分表進(jìn)行判斷，不能保證精度。

1.3 研究目標(biāo)

本文針對(duì)傳統(tǒng)主泵同軸度校驗(yàn)的弊端進(jìn)行分析，研制了一種便攜式輔助校準(zhǔn)主泵同軸度的裝置，可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1）實(shí)用性：適用于現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)對(duì)主泵同軸度進(jìn)行測(cè)量和校準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，柔性可調(diào)節(jié)式裝卡，各部分連接可靠，可適用不同尺寸的主泵。

（2）快速性：校驗(yàn)裝置便攜式設(shè)計(jì)，使用時(shí)無(wú)復(fù)雜的安裝，只需要快速裝卡，高精度伺服電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)電動(dòng)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)主泵與電機(jī)同軸度左右方向，檢修時(shí)可快速將電機(jī)同軸度左右方向調(diào)至理想狀態(tài)。

（3）精準(zhǔn)性：依靠伺服電機(jī)的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，即可精準(zhǔn)快速地控制左右移動(dòng)量，由PLC 控制的伺服電機(jī)移動(dòng)精度能達(dá)到±0.02 mm，保證了同軸度校準(zhǔn)的精度。

2 便攜式主泵同軸度輔助校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

便攜式主泵同軸度輔助校準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)要考慮很多構(gòu)成因素，包括柔性可調(diào)節(jié)鋁合金快裝框架、伺服動(dòng)力組件、便攜式觸摸屏控制箱、快裝式控制線(xiàn)纜及專(zhuān)用工具車(chē)等，總體設(shè)計(jì)如圖3 所示。

各部分連接關(guān)系如下：

（1）柔性可調(diào)節(jié)鋁合金快裝框架，快速卡裝在電機(jī)底座兩端；

（2）伺服動(dòng)力組件卡裝在柔性可調(diào)節(jié)鋁合金快裝框架上；

（3）伺服動(dòng)力組件使用快速連接線(xiàn)纜，連接至便攜式觸摸屏控制箱；

（4）PLC 程序控制4 個(gè)伺服動(dòng)力組件，產(chǎn)生精準(zhǔn)推力，推動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生位移；

（5）根據(jù)檢測(cè)的同軸度數(shù)據(jù)設(shè)置調(diào)整移動(dòng)量（定位精度0.02 mm），位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至液晶顯示屏上，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)左右同軸度的快速精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

圖3 便攜式主泵同軸度輔助校準(zhǔn)裝置原理圖

2.2 工作原理

本裝置利用伺服電機(jī)為推動(dòng)動(dòng)力，電機(jī)底座為受力支點(diǎn)，精準(zhǔn)推動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生位移，實(shí)現(xiàn)同軸度的快速精確調(diào)節(jié)，工作原理如下。

（1）先將2 根柔性鋁合金可調(diào)節(jié)快裝框架卡裝在電機(jī)底座兩端，如圖4 所示。

圖4 快裝框架示意圖1

（2）再將2 個(gè)伺服動(dòng)力組件卡裝在鋁合金框架上，緊固螺母，使鋁合金框架和伺服動(dòng)力組件鎖緊，見(jiàn)圖5。

圖5 快裝框架示意圖2

（3）連接快裝控制線(xiàn)纜至便攜式觸摸屏控制箱，通過(guò)PLC 程序控制4 個(gè)伺服動(dòng)力組件產(chǎn)生精準(zhǔn)推力，推動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生位移。根據(jù)檢測(cè)的同軸度數(shù)據(jù)，設(shè)置調(diào)整移動(dòng)量（定位精度0.02 mm），位置數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋至觸摸屏上，實(shí)現(xiàn)左右同軸度的快速精準(zhǔn)調(diào)節(jié)， 見(jiàn)圖6。

2.3 裝置功能

裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制箱可以實(shí)現(xiàn)以下功能自檢。

圖6 PLC 控制示意圖

（1）自檢：當(dāng)設(shè)備上電時(shí)，控制箱內(nèi)控制器通過(guò)自檢確定設(shè)備連接正常，異常時(shí)發(fā)出異常告警。

（2）功能：具有解鎖和同步功能。

（3）解鎖：解鎖狀態(tài)時(shí)，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的單步操作。

（4）同步：同步狀態(tài)時(shí)，伺服電機(jī)成組控制；電機(jī)前端為一組，后端為一組；同步時(shí)，同組伺服電機(jī)一進(jìn)一退，保持相反的同步。

（5）步進(jìn)模式：通過(guò)觸摸面板可以快速選擇步進(jìn)方式、持續(xù)和點(diǎn)動(dòng)。

（6）持續(xù)步進(jìn)：持續(xù)鍵有效時(shí)，按下進(jìn)/退鍵，伺服電機(jī)持續(xù)進(jìn)/退，直到按鍵松開(kāi)為止。

（7）點(diǎn)動(dòng)步進(jìn)：點(diǎn)動(dòng)有效時(shí)，按下進(jìn)/退鍵時(shí)，通過(guò)松開(kāi)或者持續(xù)按著按鍵，伺服電機(jī)步進(jìn)到預(yù)先設(shè)定的距離。

（8）步進(jìn)距離：步進(jìn)距離可以預(yù)先設(shè)定，步進(jìn)距離最小步進(jìn)精度為0.02 mm，在伺服電機(jī)運(yùn)行中同時(shí)設(shè)定步進(jìn)距離，設(shè)定無(wú)效。

3 結(jié) 論

主泵同軸度輔助校準(zhǔn)裝置的研制，通過(guò)設(shè)計(jì)一種高精度伺服電動(dòng)推桿實(shí)現(xiàn)電動(dòng)調(diào)節(jié)校準(zhǔn)主泵與電機(jī)同軸度左右方向，檢修時(shí)可快速將電機(jī)同軸度左右方向調(diào)至理想狀態(tài)。使用時(shí)無(wú)復(fù)雜的安裝，只需要快速裝卡。電機(jī)底座為受力支點(diǎn)，依靠伺服電機(jī)的精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)，即可精準(zhǔn)快速地控制左右移動(dòng)量，移動(dòng)精度達(dá)到±0.02 mm， 大大提高了主泵檢修工作效率。該項(xiàng)目成果可推廣用于各個(gè)換流站，同時(shí)產(chǎn)品系列化后也可以應(yīng)用于常規(guī)變電站，而生產(chǎn)閥冷主泵的廠(chǎng)家可以用來(lái)作為便捷移動(dòng)式校驗(yàn)裝置，應(yīng)用前景廣闊。