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汽轮发电机组转子扬度调整与转子间找中


                    《广西机械》  2002 年第 2 期 

设备设备维修与管理

汽轮发电机组转子扬度调整与转子间找中
胡国春
( 柳州市十一冶安装公司, 广西 柳州 545007)

摘要: 在汽轮机组安装中如何对转子扬度测量调整和如何对转子间进行找中, 确保轴系的中心 线在

同一垂直平面内形成一条无折点的平滑的连续曲线, 从而使汽轮发电机组运行时振动不 超标。 关键词: 振动; 转子扬度; 测量; 调整; 找中 中图分类号: TM 311  文献标识码: B   文章编号: 1004- 2148 ( 2002) 02- 0035- 05   汽轮发电机组是一种较为精密的重型机械, 在 高温、 高压、 高转速的条件下工作。 安装竣工后进行 无负荷运行, 规范要求各轴承的振动值≤0103mm , 如果运行时振动值超标, 大多数不是由于转子扬度 调整不好就是机组转子间找中不好所造成。 打开轴 承检查, 可以发现轴瓦有单侧接触痕迹, 此时要重新 对转子进行调整找中, 工作量必然很大, 因为调整找 中好后, 还要牵涉到发电机气隙调整、 联轴器螺栓孔 铰孔和高、 中压缸通流部份间隙调整等问题, 无异于 重新安装。 因此, 转子调整找中是整个汽轮机安装工 艺的关键点, 必须对之精心施工, 反复检查, 直到确 认合格为止, 避免返工。

图 1 单缸汽轮机转子与发电机转子的联接方式

图 2 双缸汽轮机转子与发电机转子的联接方式

作者简介: 胡国春 (1966- ) , 男, 广西宾阳县人, 工程师, 主要从事设备安装工作。 收稿日期: 2002- 04- 16

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 Guangx i  M ach inery  N o 12, 2002   在实际安装中, 为了避免汽轮发电机组运行产 生振动和轴瓦表面产生单侧磨损, 通常对汽轮机发 电机组安装时都要求各转子的中心线在同一垂直平 面内形成一条无折点的平滑的连续曲线, 机组和制 造厂家不一样, 该曲线的安置方式都不一样, 比如单 缸汽轮发电机转子轴系的联接方式就有 2 种 ( 见图 ( b ) ) , 双缸汽轮发电机转子轴系的联接方式也 1 ( a) 、 (b ) ) 。如果在说明书中制造厂没 有 2 种 ( 见图 2 ( a) 、 有按何种方式的要求, 一般按以下规定进行安置: ① 单缸汽轮机转子或双缸低压转子的后轴颈扬度为 0 或微向发电机侧扬起; ②三缸或四缸的转子扬度可 使低压转子分流环处中间轴段的扬度为 0。 要想满 足以上要求, 在汽轮发电机组安装中, 就必须先对机 组各转子扬度按规定安置方式进行调整, 然后再对 转子间进行找中。
113 轴承相对高度位置的计算

  要想将转子轴系设置成所要求的安置方式, 就 必须在安装时使转子各个轴承放置的高度位置有所 不同, 因此我们只有计算出各轴承相对高度位置后 方能调整转子扬度。   假设我们测出一水平放置时的转子两轴颈的扬 ( 见图 3 (a ) ) , 当使 1# 轴承扬度为 0 度分别为 ?1 ′ 、 ?2 ′ 时, 2# 轴承扬度应变为 ?2 = ?1 ′ + ?2 ′ , 1# 、 2# 轴承扬 度明显不同, 它们的高度位置就不一样, 2# 比 1# 位 置高 ( 见图 4) , 相对差值 X 可以通过图 4 的三角关 系算出。

1 转子扬度的调整
111 扬度的定义和调整目的
图4

  我们知道由于转子本身重量, 转子水平放置时 会产生静挠度 f, 使转子中心线成为一条曲线 ( 见图 3 ( a) ) , 在两轴端就会形成倾角 ? 。 该倾角在汽轮发 电组安装工艺上称为扬度。

  则 X = L 1 sin Α ≈ L ? tg Α = K ?L ??   式中 K —水平仪刻度精度 ( 单位: mm m )     ?—两轴颈的平均扬度, 即 ?1 + ?2       ?=     ( 单位: 格) 2     L —两轴承中心距   ( 单位: m )

( 1)

  现在以单缸及双缸汽轮发电机组为例, 具体讲 述如何利用公式 ( 1 ) 计算出图 1 ( a ) 、( b ) , 图 2 ( a ) 、
( b ) 4 种轴系安装方式下各轴承的相对高度位置。

  首先我们应将各转子水平放置并测出各轴颈水
图3

  当在两轴颈处用框式水平仪测量其水平度时, 纵向汽泡就会向轴端偏移, 偏移量就代表轴颈扬度 的大小。 假设我们将两转子按水平放置, 转子联轴器 的端面就不会互相平行, 即出现上部张口 ( 见图 3 (b ) ) , 这是不允许的, 因此调整转子扬度的目的就是 消除上张口, 使汽轮机组各转子中心线形成连续曲 线。 112 转子扬度测量   测量转子扬度时, 为消除框式水平仪的误差, 我 们往往将水平仪放在轴颈的中部, 使横向汽泡保持 在中间位置, 此时记录好纵向汽泡偏移的格数, 然后 将水平仪掉转 180° 放在轴颈中部原来的位置上, 以 同样的方法记录第二次读数, 取两次读数的平均数, 即为该轴颈的扬度。
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平放置时的扬度 ?1、 ?2、 ?3、 ?4、 ?5、 ?6 (   对于图 1 a ) 轴系安置方式: 2# 、 3# 轴承轴颈的 扬度要求为 0, 即 ?2 ′ = ?3 ′ = 0, 此时, 1# 、 4# 轴颈扬度 分别等于 ?1 ′ = ?1 + ?2 , ?4 ′ = ?3 + ?4 , 那么根据公式 # # ( 1) , 可以计算出 1 、 4 轴承相对 2# 、 3# 轴承的高度 为: ?1 ′ + ?2 ′ 2 0+ ?1 + ?2 ?1 + ?2    = K ?L 12 ? = K ?L 12 ? 2 2 ?3 ′ + ?4 ′   X 4 = K ?L 34 ??= K ?L 34 ? 2 0+ ?3 + ?4 ?3 + ?4    = K ?L 12 ? = K ?L 34 ? 2 2 ( )   对于图 1 b 轴系安置方式: 汽轮机转子要求为   X 1 = K ?L 12 ??= K ?L 12 ? 水平放置, 即 1# 、 2# 轴颈扬度保持不变, 3# 轴承轴 颈扬度要求为 ?3 ′ = ?2 ′ = ?2 , 此时, 4# 轴颈扬度则等 于 ?4 ′ = ?3 ′ + ?3 + ?4 = ?2 + ?3 + ?4

                    《广西机械》  2002 年第 2 期    那么根据公式 ( 1 ) 可以计算出 3# 、 4# 轴承相对 2# 轴承的高度, 为: ?2 ′ + ?3 ′   X 3 = K ?L 23 ??= K ?L 23 ? 2 ?2 + ?2    = K ?L 23 ? = K ?L 23 ??2 2 ?3 ′ + ?4 ′   X 4 = X 3 + K ?L 34 ??= X 3 + K ?L 34 ? 2 2?2 + ?3 + ?4    = X 3 + K ?L 34 ? 2   对于图 2 (a) 轴系安置方式: 汽轮机低压转子水 平放置即 3# 、 4# 轴承处于同一标高, 高压转子及发 电机转子分别向低压转子两端找中, 使整个轴系的 中心线联成平滑的曲线, 此时汽轮机高压转子 1# 、 2# 轴颈扬度分别为 ?1 ′ = ?1 + ?2 + ?3 , ?2 ′ = ?3 , 发电机 # # 转子 5 、 6 轴颈扬度分别为 ?5 ′ = ?4 , ?6 ′ = ?4 + ?5 + # # ( ) 2 、 5# 、 6# 轴承 ?6 , 那么根据公式 1 可以计算出 1 、 相对 3# 、 4# 轴承高度为: ?2 ′ + ?3 ′   X 2 = K ?L 23 ??= K ?L 23 ? 2 ?3 + ?3    = K ?L 23 ? = K ?L 23 ??3 2   X 1 = X 2 + K ?L 12 ?? ?1 ′ + ?2 ′    = X 2 + K ?L 12 ? 2 ?1 + ?2 + ?3 + ?3    = X 2 + K ?L 12 ? 2 ?1 + ?2    = X 2 + K ?L 12 ? ( + ?3 ) 2 ?4 ′ + ?5 ′   X 5 = K ?L 45 ??= K ?L 45 ? 2 ?4 + ?5    = K ?L 45 ? = K ?L 45 ??4 2   X 6 = X 5 + K ?L 56 ?? ?5 ′ + ?6 ′    = X 5 + K ?L 56 ? 2 ?4 + ?5 + ?4 + ?6    = X 5 + K ?L 56 ? 2 ?5 + ?6    = X 5 + K ?L 56 ? ( + ?4 ) 2   对于图 2 ( b ) 轴系安置方式, 4# 、 5# 轴承轴颈的 扬度为 0, 即 ?4 ′ = ?5 ′ = 0, 汽轮机高压转子发电机转 子分别向低压转子两端找正, 此时其它轴颈处扬度 分别为 ?1 ′ = ?1 + ?2 + ?3 + ?4 , ?2 ′ = ?3 ′ = ?3 + ?4 , ?6 ′ = ?5 + ?6。   那么根据公式 ( 1 ) , 可以计算出 1# 、 2# 、 3# 、 6# 轴承相对 4 、 5 轴承的高度: ?3 ′ + ?4 ′ 2 ?3 + ?4 + 0 ?3 + ?4    = K ?L 34 ? = K ?L 34 ? 2 2   X 3 = K ?L 34 ??= K ?L 34 ?
# #

  X 2 = X 3 + K ?L 23 ?? ?2 ′ + ?3 ′    = X 3 + K ?L 23 ? 2 ?3 + ?4 + ?3 + ?4    = X 3 + K ?L 23 ? 2 (    = X 3 + K ?L 23 ? ?3 + ?4 )   X 1 = X 2 + K ?L 12 ?? ?1 ′ + ?2 ′ 2 ?1 + ?2 + ?3 + ?4 + ?3 + ?4    = X 2 + K ?L 12 ? 2 ?1 + ?2    = X 2 + K ?L 12 ? + K ?L 12 ? ( ?3 + ?4 ) 2 ?5 ′ + ?6 ′   X 6 = K ?L 56 ??= K ?L 56 ? 2 ?5 + ?6 + 0 ?5 + ?6    = K ?L 56 ? = K ?L 56 ? 2 2 例: 有一双缸汽轮机, 已知高压转子和低压转子水平    = X 2 ?K ?L 12 ? 放置时, 用精密度为 0102mm m 框式水平仪测得
1# 、 2# 、 3# 、 4# 轴颈的扬度分别为:

  ?1 = 0112mm ( 6 格)  ?2 = 0114mm ( 7 格)   ?3 = 0110mm ( 5 格)  ?4 = 0110mm ( 5 格)   各轴承中心距分别为:
L
12

= 216m  L 23 = 112m  L 34 = 310m  L 45 = 113m

  现要求按图 2 (b ) 形式放置, 则根据以上计算方 法就可以算出 1# 、 2# 、 3# 轴承相对 4# 轴承的高度, 为: ?3 + ?4 2 5+ 5    = 0102×3× = 013mm 2   X 2 = X 3 + K ?L 23 ? ( ?3 + ?4 )    = 013+ 0102×112× ( 5+ 5) = 0178mm ?1 + ?2   X 1 = X 2 + K ?L 12 ? + K ?L 12 ? ( ?3 + ?4 ) 2 6+ 7    = 0178+ 0102×216× + 0102×216× 2      ( 5+ 5)   X 3 = K ?L 34 ?    = 11638mm
114 转子扬度调整

  算出各轴承之间的相对高度后, 我们一般通过 轴承座下的垫铁或垫片将水平放置的转子扬度调整 至要求, 这样既能满足轴系的安置方式, 又能保证汽 缸和轴承座按照轴系的安置方式形成水平或一定倾 角, 使转子和静体保持同心。

2 转子间找中
  转子扬度调整完毕后, 转子间联接的联轴节两
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 Guangx i  M ach inery  N o 12, 2002 个端面不一定平行又同心, 即各转子中心线并不在 同一垂直平面内, 不是一条非常平滑的连续曲线, 当 然两联轴器要达到绝对平行和绝对的同心是不可能 的, 给定一个误差范围, 只要不超出这个范围就认为 合格。 因此, 在汽轮发电机组安装中必须通过转子按 联轴器找中进行最后鉴定, 才能确定各转子中心线 是否已在同一垂直平面内形成一条无折点的平滑的 连续曲线。 同时由于冷凝器、 导汽管、 大径管等安装 后可能会引起后轴承的下降, 使找定的误差发生变 化, 故这个工作在下述工作阶段还应复测, 检查是否 超差, 若超差应重新调整找中。   a、 基础二次浇灌混凝土并紧好地脚螺栓后;   b、 汽轮机导汽管或 “大径” 管与汽缸连接后;   c、 冷凝器与汽缸安装后 ( 落地式轴承除外) ;   d、 汽缸最后扣好大盖紧完结合面螺栓后。   在安装过程中, 转子按联轴器找中一般以低压 转子为基准, 通过调整高、 中压转子及发电机转子来 实现轴系的找中, 具体测量调整方法如下:   首先, 将联轴器两个法兰的相对位置按制造厂 的记号对正, 如无记号, 可使两法兰瓢偏值互补并照 顾各螺栓孔互相对准, 以减少铰孔加工量, 此时打上 记号作为找中心和联轴器最后对正的依据, 然后在 联轴器端面互成 180° 的位置上安装 2 个百分表或千 分表, 在联轴器径向上安装一个百分表或千分表 ( 见 图 5) , 注意安装表的表架必须牢固可靠, 避免碰动。 其中:   B 1 =
图7 图6

示的记录数据。

B 2′ + B 4″    B 2 = 2 2 B 1″ + B 3′ B 2″ + B 4′      B 3 =    B 4 = 2 2   上述测量数据是否准确, 可通过 A 1 + A 3 ≈ A 2+

B 1′ + B 3″

≈ B 2 + B 4 验证。 A 4, B 1+ B 3   根据图 7 所示的数据, 可以求得两联轴器的中 心误差:   端面上、 下张口 b= B 2 - B 4   端面左、 右张口 b′ = B 1- B 3   圆周高低位移 Α = (A 1 - A 3 ) 2   圆周左右位移 Α ′ = (A 2 - A 4 ) 2   如联轴器中心误差, 不符合规范或厂家说明书, 可通过图 8 所示的三角形, 用相似原理得出垂直方 向调整量 y1、 、 。 y 2 和水平方向调整量 y 1 ′ y 2′   
- Α ′ y 2′ - Α ′ b y 1- Α y 2- Α b′ y 1 ′ = =    = = y3 L1 L 1+ L 2 y3 L1 L 1+ L 2

图5

  最后沿着转子旋向盘动转子, 盘动时一定使 2 个转子同时旋转相同的角度, 保持测点在两联轴器 上的相对位置不变, 同时不允许转子间刚性联接, 各 自应处于自由状态, 这样就消除了由于联轴器本身 表面粗糙度和不垂直度所引起的误差, 读取在 0° 、 90° 、 180° 、 270° 时各百分表或千分表的读数 ( 如图
6) 。

       垂直方向:     水平方向: bL 1 b′ L1 1# 轴承调整量: y 1 = + Α     y 1 ′ = + Α ′
y3 y3

  再转 90° 回原位, 此时在 360° 百分表或千分表 的读数应与 0° 时读数相同。   将以上四个位置所测得的数据综合成如图 7 所
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2# 轴承调整量: (L 1 + L 2 ) b (L 1 + L 2 ) b′   y 2 = + Α   y 2 ′ = + Α ′
y3 y3

  y 3 —联轴器端面测点直径。

                    《广西机械》  2002 年第 2 期  整三垫块下面可调垫片的厚度来实现时还应注意: 当轴承向上调整量为 ?H 时, 底部最下的垫块增加 ;当 ?H , 那么两侧每块垫块厚度相应增加 ?H ? sin Α 轴瓦水平调整为 ? I 时, 如向左移, 那么左侧垫块减 少 ?L co sΑ , 右侧垫块增加 ?L co sΑ , 底部垫块厚度不 变, 反之亦然; 当轴承既向上调整 ?H , 又向左 ( 或向 右) 调整 ?L 时, 应将两者综合考虑。此时, 轴承轴瓦 底部最下的垫块增加 ?H , 右侧 ( 或左侧) 垫块增厚 + ?H sin Α , 左侧 ( 或右侧) 垫块减薄 ?L co sΑ ?L co sΑ 。 ?H sin Α Α为两侧垫块与水平方向的夹角, 具体示意 见图 9。

图 8 联轴器找中时的调整量

  算出调整量后, 可通过调整三垫块轴瓦下面的 垫块可调垫片的厚度来实现, 也可通过改变轴承座 下面垫片厚度及左右移动轴承座来调整。 若通过调

图 9 三垫块轴瓦的调整

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