CN105912873A - 一种汽轮机轴系中心的测算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机轴系中心的测算方法，先对修前汽轮机轴系进行模型化并测量修前汽轮机轴系的中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径以获得修前汽轮机轴系的模型化数据，然后根据获得修前汽轮机轴系的模型化数据计算各转子靠背轮的调整量，以各转子靠背轮的调整量为中间值计算获得相应转子轴承的调整量，进而根据各轴承的调整量和各调整垫片的位置计算出相应轴承调整垫片的调整量。先测量修前汽轮机轴系中心数值并计算出转子靠背轮的调整量，以转子靠背轮的调整量为中间值，计算出相应轴承的调整量，不需测算转子轴承调整后对后靠背轮张口值的影响值，测算条理清晰，有效的减少了测算量和测算失误的可能性。

Description

一种汽轮机轴系中心的测算方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机轴系中心的测算方法。

背景技术

汽轮机运行中因支持轴承乌金的磨损，汽缸及轴承座的位移，轴承垫铁腐蚀等原因，汽机中心会发生变化。如中心会变化太大，就会使振动超标、动静部件碰摩、轴承升温等。因此汽轮发电机组大修时要对轴系的各个靠背轮中心进行检查和调整。多转子的汽轮机轴系中心测算是一项很复杂的工作，测算时需考虑转子轴承调整后对后靠背轮中心的张口、圆周值的影响值，测算量大而且数值大小方向非常容易出错。一个数据测算错误，就可能导致整个测算过程失败。随着计算软件的发展，这些困难基本得到解决，但手工测算时，现有测算方法的缺点依然十分明显。

常见中心的测算方法不管是哪一种状态，对于两转子联轴器中心的测算公式是一定的，根据相似三角形法即可推出各瓦调整量的测算公式。如图1所示，

x轴承下瓦垫片调整量：

$\mathrm{\Δ}x=\left(\frac{a}{D}\right)\×L1-b$

y轴承下瓦垫片调整量：

$\mathrm{\Δ}y=\left(\frac{a}{D}\right)\×(L1+L2)-b$

对于多转子汽轮机轴系中心，测算方法与两转子联轴器中心方法类似，但是测算中需要充分考虑一根转子调整后对下一靠背轮圆周、张口的影响，计算工作量比较大，如图2，计算完#3、#4轴承调整量后，2、3号转子张口、圆周值就发生变化，现场实际中不会单独重新测量这些数值，一般重新计算#3、#4号轴承调整对2、3号转子张口、圆周值的影响值，再结合原测量值，计算出的代数和即为转子2调整结束后转子2、3圆周值的实际值(不考虑调整偏差)。这个过程中需要测算两个数值，转子轴承的调整值和转子调整后对后靠背轮张口值的影响值，特别是转子调整后对后靠背轮张口值的影响值的测算，测算繁琐且数值方向很容易出错，从而降低了测算汽轮机轴系中心的速度，同时降低了测算汽轮机轴系中心的效率。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种汽轮机轴系中心的测算方法，能够明显提升人工计算的速度。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种汽轮机轴系中心的测算方法，先对修前汽轮机轴系进行模型化并测量修前汽轮机轴系的中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径以获得修前汽轮机轴系的模型化数据，然后根据获得修前汽轮机轴系的模型化数据计算各转子靠背轮的调整量，以各转子靠背轮的调整量为中间值计算获得相应转子轴承的调整量，进而根据各轴承的调整量和各调整垫片的位置计算出相应轴承调整垫片的调整量。

本发明先测量出修前汽轮机轴系的中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径并计算出各转子靠背轮的调整量，然后以各转子靠背轮的调整量为中间值，充分利用各转子靠背轮的调整量计算出相应轴承的调整量，不需测算转子轴承调整后对后靠背轮张口值的影响值，只需测算对圆周的影响值，测算条理清晰，有效的减少了测算量和测算失误的可能性，从而加快了测算汽轮机轴系中心的速度，同时提升了测算汽轮机轴系中心的效率。

优选的，具体步骤为：

(1)测量修前中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径并确定中心标准；

(2)确定基准转子；

(3)根据中心数值、各转子的长度、各转子的后靠背轮的直径和中心标准，分别计算各转子前背靠轮和后背靠轮的调整量；

(4)根据各转子前背靠轮和后背靠轮的调整量计算出转子轴承的调整量；

(5)根据转子轴承的调整量和调整垫片的位置计算出轴承调整垫片的调整量。

所述调整量为被调整物品与基准转子中心线延长线的垂直距离。中心数值是两根转子的同心度，中心标准即为转子设计安装过程中同心度需要达到的数值要求，这个数值可能是零也可能不是零。

进一步优选的，所述步骤(1)测量修前中心数值包括各转子之间竖直方向的圆周差值、各转子之间水平方向的圆周差值、各转子之间竖直方向的张口值、各转子之间水平方向的张口值及调整垫片的位置。

进一步优选的，所述步骤(2)的基准转子为高压转子。

进一步优选的，所述步骤(3)的具体方法为，根据各转子的长度、各转子之间竖直方向的圆周差值、各转子之间竖直方向的张口值及各转子的后靠背轮的直径，计算出各转子的前靠背轮的竖直调整量及各转子的后靠背轮的竖直调整量；同时根据各转子的长度、各转子之间水平方向的圆周差值、各转子之间水平方向的张口值及各转子的后靠背轮的直径，计算出各转子的前靠背轮的水平调整量及各转子的后靠背轮的水平调整量。

更进一步优选的，所述计算的方法为根据相似三角形法推出的测算公式。

更进一步优选的，所述前靠背轮的竖直调整量为与本段转子相邻的前一段转子的后靠背轮的竖直调整量和本段转子与相邻的前一段转子之间竖直方向的圆周差值的和。

更进一步优选的，所述后靠背轮的竖直调整量为本段转子前靠背轮的竖直调整量和本段转子之前各转子之间竖直方向的张口角之和与本段转子的长度之积的和。

更进一步优选的，所述竖直方向的张口角为与本段转子相邻的后一段转子和本段转子之间竖直方向的张口值与本段转子的后靠背轮的直径之比。

进一步优选的，所述步骤(4)的具体方法为，根据各转子前背靠轮和后背靠轮的竖直调整量及调整垫片在转子上的位置计算转子轴承的竖直调整量，同时根据各转子前背靠轮和后背靠轮的水平调整量及调整垫片在转子上的位置计算转子轴承的水平调整量。

进一步优选的，所述步骤(5)的具体方法为，确定调整垫片中心和转子中心的连线与水平线的位置，并通过转子轴承的竖直调整量和转子轴承的水平调整量计算出左右垫片的综合调整量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、不需测算转子轴承调整后对后靠背轮张口值的影响值，只需测算对圆周的影响值，测算条理清晰，有效的减少了测算量和测算失误的可能性。

2、同等条件下，人工测算时使用本发明的测算速度明显比其它方法快。

3、本发明不仅可以在人工测算中应用，而且可以应用于中心计算软件的编程公式。

附图说明

图1为双转子联轴器轴承调整示意图；

图2为多转子轴系中心调整示意图；

图3为转子靠背轮与轴承调整关系示意图；

图4为可调式轴承调整量综合计算图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

1.建立测算模型

在测算调整轴系中心的过程中，有一个测算数值频繁用到，那就是调整过程中靠背轮调整量。对于某一根转子，在转子两端靠背轮调整量确定的情况下，两个轴承的调整量就能测算出。而靠背轮调整量根据靠背轮圆周、张口就能简单方便的测算出。

为测算方便，先做建立测算模型：

(1)所有转子都是刚体，不存在因重力、转动等因素产生的变形；

(2)转子中心线是一条直线，任意部位的横截面都是以中心线为原点的圆形，各靠背轮瓢偏均为零；

(3)圆周、张口的测量位置都在靠背轮极限位置；

(4)前靠背轮比后靠背轮偏高、偏左为正，上张口、左张口为正，计算中取代数值；

同时引入一个概念：张口角，在张口比较小的情况下，张口角＝张口/靠背轮直径，即

2.测算过程

2.1转子靠背轮调整量

如图2所示，测量出转子1、2、3的长度分别为L₁、L₂、L₃，测量出后靠背轮直径分别为d₁、d₂、d₃，测量出转子1比转子2高b₁，上张口a₁，测量出转子2比转子3高b₂，上张口a₂，前靠背轮调整量为Q，后靠背轮调整量为H。上下方向调整用s表示。计算中出各靠背轮的上、下调整量为：

以转子1为基准，调整其它转子，使所有转子的中心练成一条直线，计算转子2前后靠背轮上下方向的调整值如下：

Q_2s＝b₁

$H_{2s}=Q_{2s}+{{\mathrm{\α}}_1}^{\′}\×L_2=Q_{2s}+\left(\frac{a_1}{d_1}\right)\×L_2$

当转子2调整完毕，即与转子1平行时，根据测算模型，确定转子2与转子3的实际张口角变为α₁'+α₂'。则转子3前后靠背轮上下方向的调整值如下：

Q_3s＝H_2s+b₂

$H_{3s}=Q_{3s}+({{\mathrm{\α}}_1}^{\′}+{{\mathrm{\α}}_2}^{\′})\×L_3=Q_{3s}+(\frac{a_1}{d_1}+\frac{a_2}{d_2})\×L_3$

以此类推，第n段转子靠背轮上下方向的调整值如下：

Q_ns＝H_(n-1)s+b_(n-1)

$H_{ns}=Q_{ns}+\left(\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Σ}}{{\mathrm{\α}}_i}^{\′}\right)\×L_n=Q_{ns}+\left(\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Σ}}\frac{a_i}{d_i}\right)\×L_n$

式中：Q_ns：第n段转子前靠背轮上下方向的调整量；

H_ns：第n段转子后靠背轮上下方向的调整量；

H_(n-1)s：第n-1段转子后靠背轮上下方向的调整量；

b_(n-1)：第n-1段转子与第n段转子上下方向圆周差值；

α'_i：第i段和i+1段转子之间的张口角；

L_n：第n段转子长度；

a_i：第i段和i+1段转子之间的上下方向张口值；

d_i：第i段和i+1段转子之间的上下方向圆周值；

即第n段转子前靠背轮上调整量＝第n-1段转子后靠背轮上调整量+上圆周值；

第n段转子后靠背轮上调整量＝第n段转子前靠背轮上调整量+张口角之和×第n段转子长度。

若要考虑到中心的标准值不是零，则

Q_ns＝H_(n-1)s+(b_(n-1)-b_b(n-1))

$H_{ns}=Q_{ns}+\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Σ}}({{\mathrm{\α}}^{\′}}_i-{{\mathrm{\α}}^{\′}}_{bi})\×L_n=Q_{ns}+\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Σ}}(\frac{a_i}{d_i}-\frac{a_{bi}}{d_{bi}})\×L_n$

式中：b_b(n-1)：第n-1段转子与第n段转子上下方向圆周的标准差值；

α'_bi：第i段和i+1段转子之间的标准张口角；

a_bi：第i段和i+1段转子之间的上下方向的标准张口值；

d_bi：第i段和i+1段转子之间的上下方向的标准圆周值。

同样道理，可测算出转子靠背轮左右方向的调整量。

2.2转子轴承调整量

如图3所示，测量出前转子轴承支点与前靠背轮的距离为L_nq，测量出前转子轴承支点与后转子轴承支点之间的距离为L_nz，测量出后转子轴承支点与后靠背轮的距离为L_nh，可以计算出第n段转子前、后轴承的上下方向的调整量：

$Z_{nq}=\frac{H_{ns}{L}_{nh}+Q_{ns}(L_{nq}+L_{nz})}{L_n}$

$Z_{nh}=\frac{Q_{ns}{L}_{nq}+H_{ns}(L_{nz}+L_{nh})}{L_n}$

式中：Z_nq：第n段转子后轴承上下方向调整量；

Z_nh：第n段转子前轴承上下方向调整量；

同样道理，可测算出转子靠背轮左右的调整量，再根据两侧靠背轮的调整量，计算转子轴承的调整量，即轴承需上调ΔH，右调ΔL。

2.3调整垫片调整量

测量出轴承垫片中心和转子中心的连线与水平线的夹角为α，如图4所示，左右垫片的调整量计算如下：

左侧垫片：水平调整：左侧增加ΔLcosα；

垂直调整：左侧增加ΔHsinα；

综合调整量：左侧增加ΔLcosα+ΔHsinα；

右侧垫片：水平调整：右侧减少ΔLcosα；

垂直调整：向上增加ΔHsinα；

综合调整量：-ΔLcosα+ΔHsinα；

当α＝0或α＝90°时，即调整垫片只分布在轴承的水平和上下方向时，此时轴承调整垫片的调整量等于轴承的调整量。

3.测算要点

3.1测算前，确认修前中心值测量准确，转子中心标准和转子尺寸数据全面。

3.2选好基准，根据3.1中的数据计算需调整的转子两端靠背轮的调整量。

3.3转子两端的调整量确认后，就能计算处转子其它部位的调整量，包括轴承位置处的调整量。

3.4根据轴承的调整量计算轴承调整垫片的调整量。

4.测算过程中常见的问题及预防

4.1测算中，后续测算对前面测算数据的依赖性比较大，所以测算过程中列好表格，记好相关数据，便于检验查备。

4.2圆周、张口方向容易混淆，计算中取代数值，以前靠背轮比后靠背轮偏高为正、偏左为正，上张口为正、左张口为正。

5.结论

5.1经过多次实践证明，同等条件下，人工测算时该方法的测算速度明显比其它方法快，而且测算条理清晰，不容易出错。

5.2测算过程中做好分部记录，相关数据使用代数值，是能够保证测算质量的。

5.3该测算方法可以作为中心计算软件的编程公式。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，先对修前汽轮机轴系进行模型化并测量修前汽轮机轴系的中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径以获得修前汽轮机轴系的模型化数据，然后根据获得修前汽轮机轴系的模型化数据计算各转子靠背轮的调整量，以各转子靠背轮的调整量为中间值计算获得相应转子轴承的调整量，进而根据各轴承的调整量和各调整垫片的位置计算出相应轴承调整垫片的调整量。

2.如权利要求1所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，具体步骤为：

(1)测量修前中心数值、各转子的长度和各转子的后靠背轮的直径并确定中心标准；

(2)确定基准转子；

(3)根据中心数值、各转子的长度、各转子的后靠背轮的直径和中心标准，分别计算各转子前背靠轮和后背靠轮的调整量；

(4)根据各转子前背靠轮和后背靠轮的调整量计算出转子轴承的调整量；

(5)根据转子轴承的调整量和调整垫片的位置计算出轴承调整垫片的调整量。

3.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述步骤(1)测量修前中心数值包括各转子之间竖直方向的圆周差值、各转子之间水平方向的圆周差值、各转子之间竖直方向的张口值、各转子之间水平方向的张口值及调整垫片的位置。

4.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述步骤(2)的基准转子为高压转子。

5.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述步骤(3)的具体方法为，根据各转子的长度、各转子之间竖直方向的圆周差值、各转子之间竖直方向的张口值及各转子的后靠背轮的直径，计算出各转子的前靠背轮的竖直调整量及各转子的后靠背轮的竖直调整量；同时根据各转子的长度、各转子之间水平方向的圆周差值、各转子之间水平方向的张口值及各转子的后靠背轮的直径，计算出各转子的前靠背轮的水平调整量及各转子的后靠背轮的水平调整量。

6.如权利要求5所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述计算的方法为根据相似三角形法推出的测算公式。

7.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述前靠背轮的竖直调整量为与本段转子相邻的前一段转子的后靠背轮的竖直调整量和本段转子与相邻的前一段转子之间竖直方向的圆周差值的和；

所述后靠背轮的竖直调整量为本段转子前靠背轮的竖直调整量和本段转子之前各转子之间竖直方向的张口角之和与本段转子的长度之积的和。

8.如权利要求7所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述竖直方向的张口角为与本段转子相邻的后一段转子和本段转子之间竖直方向的张口值与本段转子的后靠背轮的直径之比。

9.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述步骤(4)的具体方法为，根据各转子前背靠轮和后背靠轮的竖直调整量及调整垫片在转子上的位置计算转子轴承的竖直调整量，同时根据各转子前背靠轮和后背靠轮的水平调整量及调整垫片在转子上的位置计算转子轴承的水平调整量。

10.如权利要求2所述的一种汽轮机轴系中心的测算方法，其特征是，所述步骤(5)的具体方法为，确定调整垫片中心和转子中心的连线与水平线的位置，并通过转子轴承的竖直调整量和转子轴承的水平调整量计算出左右垫片的综合调整量。