CN107588758B - 转子水平测量装置及转子水平测量方法、调整方法 - Google Patents

转子水平测量装置及转子水平测量方法、调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例中公开了转子水平测量装置及转子水平测量方法、调整方法,转子水平测量装置,包括:转接部件、延伸轴和倾角传感器;其中,所述转接部件用于将待测水平度的转子与所述延伸轴进行同轴连接,并实现所述转子与所述延伸轴的转动分离;所述倾角传感器固定安装在所述延伸轴上,用于通过测量所述延伸轴与水平面的夹角获得所述转子与所述水平面的夹角。该结构简单,能够直接从设备的外部测量转子的倾斜角度,测量方法简单、结果精确。

Description

转子水平测量装置及转子水平测量方法、调整方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域,特别涉及转子水平测量装置及转子水平测量方法、调整方法。
背景技术
在大型设备的安装调试中,特别是对大型设备的压缩机、汽轮机中的转子的安装时,常常需要对转子的水平度进行测量,并进行调整。转子水平度对设备的运行具有至关重要的影响,其水平度的测量精度要求也极其高。
大型设备通常安放在一个放置于地面上的框架上。现有技术中,由于转子设置于设备内部,并且较大、较笨重,不方便测量,因此目前通常利用各种水平尺等对框架进行测量,将框架的水平度近似为转子的水平度,再对转子的水平度进行调整。这种测量方法中,由于测量工具比较简陋,因此得到的测量结果可能误差较大;并且,框架与设备之间的安放也可能存在倾斜偏差,进一步导致测量结果并非是真正的转子倾斜角度。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了转子水平测量装置,其结构简单,能够直接从设备的外部测量转子的倾斜角度,测量方法简单、结果精确。
本发明实施例中提供的转子水平测量装置,包括:转接部件、延伸轴和倾角传感器;其中,
所述转接部件用于将待测水平度的转子与所述延伸轴进行同轴连接,并实现所述转子与所述延伸轴的转动分离;
所述倾角传感器固定安装在所述延伸轴上,用于通过测量所述延伸轴与水平面的夹角获得所述转子与所述水平面的夹角。
在一个实施方式中,所述转接部件包括一固连件和一滚动轴承,其中,
所述固连件的一端与所述转子连接,另一端与所述滚动轴承的轴承外圈连接;
所述滚动轴承的轴承内圈与所述延伸轴连接。
在一个实施方式中,所述固连件通过螺栓与所述转子固定连接。在一个实施方式中,所述固连件为法兰。
在一个实施方式中,所述滚动轴承为滚珠球轴承。
在一个实施方式中,所述转子安装于压缩机或汽轮机的壳体内,其两端设置于所述设备的壳体外,所述固连件与所述转子的端部连接。
本发明还提供了一种转子水平测量方法,用于测量安装于压缩机或汽轮机的转子的水平度,所述转子的端部安装有如以上所述的转子水平测量装置;所述转子水平测量方法包括:
转动所述转子水平测量装置的延伸轴,使所述倾角传感器随所述延伸轴旋转;
通过所述倾角传感器测量所述延伸轴与水平面的夹角获得所述转子与所述水平面的夹角。
在一个实施方式中,所述通过倾角传感器测量延伸轴与水平面的夹角包括:
获取所述倾角传感器在同一圆周上各位置的水平角度,记录最大水平角与最小水平角;
根据所述最大水平角与最小水平角,计算所述转子与水平面之间的夹角,获得所述转子的水平度。
本发明实施例中还提供了转子水平调整方法,用于调整安装于压缩机或汽轮机的转子的水平度,所述转子的端部安装有以上所述的转子水平测量装置;所述转子水平调整方法包括:
转动所述转子水平测量装置的延伸轴,使倾角传感器随所述延伸轴旋转;
通过所述倾角传感器测量所述延伸轴与水平面的夹角,以获得所述转子与所述水平面的夹角;
根据所述转子与所述水平面之间的夹角调整所述转子的水平度,至所述转子与所述水平面平行。
在一个实施方式中,所述通过倾角传感器测量延伸轴与水平面的夹角包括:
测量所述倾角传感器在同一圆周上各位置的水平角度,获取最大水平角与最小水平角;
根据所述最大水平角与最小水平角,计算所述延伸轴与水平面之间的夹角。
在一个实施方式中,所述调整转子的水平度包括:
获取所述压缩机或所述汽轮机的壳体的沿所述延伸轴方向排列的两个支腿之间的距离;
根据所述转子与所述水平面之间的夹角与所述两个支腿之间的距离获取该所述两个支腿之间高度差;
调整所述两个支腿之间高度差,至所述两个支腿之间高度差为零,以使所述转子与所述水平面平行。
从上述方案中可以看出,本发明提供了转子水平测量装置,该转子水平测量装置通过固连件与转子转接部件连接转子与延伸轴,并使转子与该转子水平测量装置的延伸轴的同轴设置,如此,可通过测量延伸轴的倾斜角度来获得转子与水平面的倾斜角度。当需要对转子与水平面的夹角进行测量时,通过转动延伸轴,使倾角传感器随延伸轴转动到不同的位置,倾角传感器测量再同一半径圆周上各位置的水平角度,从而可获得倾角传感器在同一圆周上的最大水平角度和最小水平角度,其中,利用几何关系即可获得延伸轴与水平面之间的角度,其为最大水平角度与最小水平角度差的一半。由于该转子水平测量装置通过固连件固连转子与滚动轴承,而滚动轴承安装于延伸轴上,因此,利用滚动轴承的连接关系,可使转子不动,而仅延伸轴转动,其延伸轴可由测量人员手动转动实现旋转,避免消耗较大的能量转动转子,节省能源。该转子水平测量装置解决了现有技术中测量框架时存在的误差,提高了测量精度,且简单易行。
本发明还提供了转子水平测量方法,将转子水平装置安装于转子伸于压缩机或汽轮机壳体外的端部,首先,通过转动转子水平测量装置的延伸轴,使倾角传感器随延伸轴旋转,测量倾角传感器在旋转的同一圆周上各位置的水平角度;结合倾角传感器与延伸轴的位置关系,得到倾角传感器与转子旋转轴的夹角关系,获得转子与水平面的夹角,其为最大水平角和最小水平角之差的一半,即得到了转子的水平度。
本发明还提供了转子水平调整方法,将转子水平装置安装于转子伸于压缩机或汽轮机壳体外的端部,首先,通过转动转子水平测量装置的延伸轴,使倾角传感器随延伸轴旋转,测量倾角传感器在旋转的同一圆周上各位置的水平角度;结合倾角传感器与延伸轴的位置关系,得到倾角传感器与转子旋转轴的夹角关系,获得转子的倾斜角度为最大水平角和最小水平角之差的一半,进而利用三角正切关系,可以得到转子倾斜时两个支腿之间的高度差,通过调节高度差能够直观的调节转子的水平度,简单易行。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例,使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点,附图中:
图1为本发明实施例中转子水平测量装置安装于压缩机或汽轮机的转子的结构示意图;
图2为图1中A位置放大示意图;
图3为本发明实施例中获取转子倾斜角的原理示意图;
图4为本发明实施例中转子水平调整方法的流程示意图;
图5为图4中步骤S2的一种具体实施例的流程示意图;
图6为图4中步骤S3的一种具体实施例的流程示意图。
其中,附图标记如下:
Figure BDA0001045105550000041
Figure BDA0001045105550000051
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施方式,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本发明,并不用于限定本发明的保护范围。
本发明实施例中提供了一种用于测量大型设备中的转子51水平度的转子水平测量装置,结构简单,能够直接从设备的外部测量转子51与水平面60的夹角,也就是转子51的倾斜角度,测量方法简单、结果精确。
图1为本发明实施例中转子水平测量装置安装于压缩机或汽轮机的转子的结构示意图;图2为图1中A位置放大示意图。结合图1和图2所示,本发明实施例中的转子水平测量装置可包括:转接部件10、延伸轴20和倾角传感器30。
其中,转接部件10用于将待测水平度的转子51与延伸轴20进行同轴连接,并实现待测水平度的转子51与延伸轴的转动分离。也就是说,转子51与延伸轴20的转动不相互干扰,当转动延伸轴20时,转子51不随着转动,而在转动转子51时,延伸轴20也不随着转动。
倾角传感器30固定安装在延伸轴20上,用于测量延伸轴20与水平面60的夹角,也就是所述延伸轴20的倾斜角。因为延伸轴与转子51是同轴连接的,因此倾角传感器30测得的延伸轴20与水平面60的夹角即为转子51与水平面60的夹角。具体测量时,可通过延伸轴20模拟转子51的转动,从而将转子51的转动转化为该转子水平测量装置的延伸轴20的转动,如此,无需驱动大型转子51运行便可进行测量,测量人员可手动旋转延伸轴20进行测量,避免消耗较大能量驱动转子51,节约能源。
倾角传感器30间接测量延伸轴20与水平面的夹角,由于倾角传感器30可随延伸轴20一同旋转,因此可测量在同一半径圆周上各位置的该倾角传感器30的水平角度,记录下倾角传感器30在圆周位置上的最大水平角和最小水平角,根据最大水平角和最小水平角计算延伸轴20与水平面之间的夹角,即为转子51与水平面之间的夹角。
下面可结合图3分析该转子水平测量装置的测得转子51与水平面60的夹角,即转子51的倾斜角的原理,图中示出了转子51的转动轴、水平面60和最大水平角轴线70(最大水平角位置时倾角传感器30的轴线位置)、最小水平角轴线80(最小水平角位置时倾角传感器30的轴线位置)之间的位置关系。其中,倾角传感器30的最大水平角为θmax,最小水平角为θmin,而转子51的转动轴511与水平面60的夹角,即转子51与水平面60之间的夹角β,倾角传感器30与转子51的转动轴511之间的夹角为α,通过图3可知,获得如下关系式:
θmax=β+α
θmin=β-α
由以上两式可得:
β=(θmaxmin)/2
通过该转子水平测量装置能够利用简单的几何关系获得转子51与水平面60之间的夹角,针对大型设备的压缩机50或汽轮机50中的转子51,能够解决其难以准确测量的问题,大大提高了测量精度,并且,该转子水平测量装置巧妙地利用简单的机械构件即可测得转子51的倾斜角。
具体实现时,所述转接部件可有多种实现形式。本实施例中仅示出了其中的一种,如图2所述,所述转接部件可包括:一固连件11和一滚动轴承12。其中,固连件11的一端与转子51连接,另一端与滚动轴承12的轴承外圈连接;滚动轴承12的轴承内圈与延伸轴20连接。
进一步地,该转子水平测量装置的固连件11通过螺栓40与转子51固定连接,从而稳定可靠的将固连件11与转子51连接,确保转子51的转动轴511与固连件11轴线保持同轴。
该固连件11可具体为法兰,通过法兰能够更加稳定可靠的连接转子51与滚动轴承12,法兰上的孔眼可供螺栓40拧紧,以进行牢固固定。
在一种具体实施例中,该转子水平测量装置中的滚动轴承12为滚珠球轴承,利用滚珠球轴承时,延伸轴20的转动阻力小,测量人员转动延伸轴20时省力,能够提高测量工作的效率。
上述实施例中的转子水平测量装置适用于大型的、难以在设备内部测量转子51水平度的转子51。例如,对于大型的压缩机50或汽轮机50,其待测转子51安装于压缩机50或汽轮机50的壳体内,而待测转子51仅两端部分伸出设备的壳体,该转子水平测量装置的固连件11连接在待测转子51的端部,从而可使转子水平测量装置安装于壳体的外部,测量人员操作方便,降低测量工作量。
除上述转子水平测量装置外,本发明还提供了一种转子水平测量方法,用于测量安装于压缩机或汽轮机的转子的水平度,转子51的端部安装有如以上的转子水平测量装置;转子水平测量方法包括:
转动转子水平测量装置的延伸轴20,使倾角传感器30随延伸轴20旋转;
通过倾角传感器30测量所述延伸轴20与水平面60的夹角,以获得所述转子51与所述水平面60的夹角。
其中,通过倾角传感器30测量延伸轴20与水平面60的夹角包括:
获取倾角传感器30在旋转的同一圆周上各位置的水平角度,记录最大水平角与最小水平角;
根据最大水平角与最小水平角,计算延伸轴20与水平面60之间的夹角,也就是得到转子51与水平面60之间的夹角,即获得转子51的水平度。
本发明还提供了一种转子水平调整方法,用于调整安装于压缩机50或汽轮机50的转子51的水平度。在转子51伸出压缩机50或汽轮机50壳体外部的端部安装上述的转子水平测量装置,对转子51的水平度进行调整。结合附图4对转子水平调整方法进行阐述,其具体方法如下:
S1、转动转子水平测量装置的延伸轴20,使倾角传感器30随延伸轴20旋转;
S2、通过倾角传感器30测量延伸轴20与水平面60的夹角,以获得所述转子51与所述水平面60的夹角;
其中,步骤S2中通过倾角传感器30测量延伸轴20与水平面60的夹角包括:
S21、测量倾角传感器30在同一圆周上各位置的水平角度,获取最大水平角θmax与最小水平角θmin
S22、根据最大水平角θmax与最小水平角θmin,计算延伸轴20与水平面60之间的夹角,也就是计算得到转子51与水平面60之间的夹角β,其中,β=(θmaxmin)/2;
S3、根据转子51与水平面60之间的夹角β调整转子51的水平度,至转子51与水平面60平行。
步骤S3中调整转子51的水平度包括:
S31、获取压缩机50或汽轮机50的壳体的沿延伸轴20方向排列的两个支腿之间的距离L;
S32、根据转子51与水平面60之间的夹角β与两个支腿之间的距离L获取该两个支腿之间高度差ΔL,其中,ΔL=Ltanβ;
S33、调整两个支腿之间高度差ΔL,至两个支腿之间高度差ΔL为零,以使转子51与水平面60平行。
通过上述转子水平调整方法,将转子51与水平面60之间的夹角转化为两支腿之间的高度差,相比调整角度,调整高度更加直观简单、更加精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.转子水平测量装置,用于测量安装于压缩机或汽轮机的转子(51)的水平度,所述转子(51)的两端设置于所述压缩机或汽轮机的壳体外,所述转子水平测量装置安装至所述转子(51)的端部,其特征在于,所述转子水平测量装置包括:转接部件(10)、延伸轴(20)和倾角传感器(30);其中,
所述转接部件(10)用于将待测水平度的转子(51)与所述延伸轴(20)进行同轴连接,并实现所述转子(51)与所述延伸轴(20)的转动分离;
所述倾角传感器(30)固定安装在所述延伸轴(20)上,用于通过测量所述延伸轴(20)与水平面(60)的夹角获得所述转子(51)与所述水平面(60)的夹角。
2.根据权利要求1所述的转子水平测量装置,其特征在于,所述转接部件(10)包括一固连件(11)和一滚动轴承(12),其中,
所述固连件(11)的一端与所述转子(51)连接,另一端与所述滚动轴承(12)的轴承外圈连接;
所述滚动轴承(12)的轴承内圈与所述延伸轴(20)连接。
3.根据权利要求2所述的转子水平测量装置,其特征在于,所述固连件(10)通过螺栓(40)与所述转子(51)固定连接。
4.根据权利要求2所述的转子水平测量装置,其特征在于,所述固连件(10)为法兰。
5.根据权利要求2所述的转子水平测量装置,其特征在于,所述滚动轴承(12)为滚珠球轴承。
6.转子水平测量方法,用于测量安装于压缩机或汽轮机的转子(51)的水平度,其特征在于,所述转子(51)的端部安装有如权利要求1至5中任一项所述的转子水平测量装置;所述转子水平测量方法包括:
转动所述转子水平测量装置的延伸轴(20),使所述倾角传感器(30)随所述延伸轴(20)旋转;
通过所述倾角传感器(30)测量所述延伸轴(20)与水平面(60)的夹角,以获得所述转子(51)与所述水平面(60)的夹角。
7.根据权利要求6所述的转子水平测量方法,其特征在于,所述通过倾角传感器(30)测量延伸轴(20)与水平面(60)的夹角包括:
获取所述倾角传感器(30)在同一圆周上各位置的水平角度,记录最大水平角与最小水平角;
根据所述最大水平角与最小水平角,计算所述延伸轴(20)与水平面(60)之间的夹角。
8.转子水平调整方法,用于调整安装于压缩机或汽轮机的转子(51)的水平度,其特征在于,所述转子(51)的端部安装有如权利要求1至5中任一项所述的转子水平测量装置;所述转子水平调整方法包括:
转动所述转子水平测量装置的延伸轴(20),使倾角传感器(30)随所述延伸轴(20)旋转;
通过所述倾角传感器(30)测量所述延伸轴(20)与水平面(60)的夹角,以获得所述转子(51)与所述水平面(60)的夹角;
根据所述转子(51)与所述水平面(60)之间的夹角调整所述转子(51)的水平度,至所述转子(51)与所述水平面(60)平行。
9.根据权利要求8所述的转子水平调整方法,其特征在于,所述通过倾角传感器(30)测量延伸轴(20)与水平面(60)的夹角包括:
测量所述倾角传感器(30)在同一圆周上各位置的水平角度,获取最大水平角与最小水平角;
根据所述最大水平角与最小水平角,计算所述延伸轴(20)与水平面(60)之间的夹角。
10.根据权利要求8所述的转子水平调整方法,其特征在于,所述调整转子(51)的水平度包括:
获取所述压缩机或所述汽轮机的壳体的沿所述延伸轴(20)方向排列的两个支腿之间的距离;
根据所述转子(51)与所述水平面(60)之间的夹角与所述两个支腿之间的距离获取该所述两个支腿之间高度差;
调整所述两个支腿之间高度差,至所述两个支腿之间高度差为零,以使所述转子(51)与所述水平面(60)平行。
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