CN110645056B - 测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，包括：S1、在弹簧基础上确定多个第一测量点，在每一轴承箱上确定两个第二测量点，在每一转子上确定两个第三测量点；S2、在半速机组热态或冷态下测量以获得所述第一测量点和第二测量点的标高；S3、在半速机组冷态下测量以获得所述第三测量点的标高；S4、根据所获得的标高数据，在坐标轴中生成曲线，与标准曲线进行比对，判定半速机组轴系中心状态。本发明根据选定出的测量点，在不需要解体背靠轮情况下测出测量点的标高，根据标高生成的曲线评定半速机组轴系中心状态，从而可以计算出转子轴系靠背轮中心偏差，评估机组是否可继续安全运行，避免不必要的工作，节省大量人力和大修工期。

Description

测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法

技术领域

本发明涉及半速机组技术领域，尤其涉及一种测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法。

背景技术

ALSTOM百万千瓦半速机组，由1个高中压缸、2个(或3个)双流双排汽低压缸、一个发电机及悬挂在其后面的励磁机组成，整个轴系由4根(或5根)转子组成，每根转子由两个轴承支撑，整个汽轮机转子、汽缸以及发电机及励磁机除低压外缸之外全部坐落在由弹簧支撑的基础平台上。

目前，汽轮发电机组找中心，是将全部对轮断开，机组完全冷态下，用百分表或量块等量具测量每组对轮垂直和水平方向的圆周偏差和张口偏差，通过调整轴承垫铁垫片厚度增减、轴承箱标高、汽缸(适用于座缸式轴承)、16M基础平台下面的弹簧组加减垫片完成轴系对中，最终使得对轮连接后为一条光滑的曲线。现有的上述方式存在以下问题：必须停运机组，并且必须在机组完全冷却到室温，解体靠背轮后才可以进行找中心工作，需要花费大量的人力和时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种不需解体靠背轮的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，包括半速机组包括弹簧基础、设置在弹簧基础上且依次连接的高中压缸、第一低压缸、第二低压缸以及发电机，所述弹簧基础通过支撑梁柱撑高在筏基上；所述高中压缸、第一低压缸、第二低压缸和发电机内分别穿设有转子，所述高中压缸、第一低压缸、第二低压缸和发电机的相对两端分别安装有轴承箱，所述测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法包括以下步骤：

S1、在弹簧基础上确定多个第一测量点，在每一轴承箱上确定两个第二测量点，在每一转子上确定两个第三测量点；

多个所述第一测量点在所述弹簧基础上间隔分布且靠近所述弹簧基础相对两侧边缘；两个所述第二测量点位于所述轴承箱的中分面上且间隔分布；两个所述第三测量点位于所述转子的两端上；

S2、在半速机组热态或冷态下测量以获得所述第一测量点和所述第二测量点的标高；

S3、在半速机组冷态下测量以获得所述第三测量点的标高；

S4、根据所获得的标高数据，在坐标轴中生成曲线，与标准曲线进行比对，判定半速机组轴系中心状态。

优选地，每一所述第一测量点、第二测量点和第三测量点的标高测量均进行至少两次，所得标高的差值应≤0.1mm。

优选地，所述第一测量点有12个，分成六组，每一组的两个第一测量点相对；六组第一测量点依次分为位于高中压缸远离第一低压缸的一侧的第一组第一测量点、位于高中压缸和第一低压缸之间的第二组第一测量点、位于第一低压缸和第二低压缸之间的第三组第一测量点、位于第二低压缸和发电机之间的第四组第一测量点、位于发电机的中段位置处的第五组第一测量点、以及位于发电机远离第二低压缸的一侧的第六组第一测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第一测量点的实测标高，计算获得每一组第一测量点的第一测量点实测标高平均值；

每一组第一测量点的第一测量点相对标高为第一测量点实测标高平均值减去第三组第一测量点的第一测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第一测量点相对标高生成曲线。

优选地，将每一轴承箱上的两个第二测量点作为一组，将八组第二测量点按所述高中压缸到发电机的排布方向依次排序，分为第一组第二测量点至第八组第二测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第二测量点的实测标高，计算获得每一组第二测量点的第二测量点实测标高平均值；

每一所述轴承箱上的第二测量点相对标高为第二测量点实测标高平均值减去第五组第二测量点的第二测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第二测量点相对标高生成曲线。

优选地，在半速机组冷态下，测量时，各个第二测量点所在轴承箱之间的温度相同或者温度差在5℃以内；在温度差大于5℃时，根据轴承箱所属金属材料的线性膨胀系数对每一第二测量点实测标高平均值进行修正。

优选地，步骤S3中，在半速机组冷态下，测量获得每一第三测量点的实测标高Hc、每一第三测量点所在转子的轴颈直径D，根据Hj＝Hc+D/2计算获得每一第三测量点的计算标高Hj；

将所有第三测量点按所述高中压缸到发电机的排布方向依次排序，分为第一个第三测量点至第八个第三测量点；每一个第三测量点的计算相对标高Hx为其计算标高Hj减去第五个第三测量点的计算标高；

步骤S4中，根据获得的第三测量点的计算相对标高Hx生成曲线。

优选地，步骤S3中，测量时，各个所述转子的轴颈温度相同或者温度差在5℃以内。

优选地，步骤S3中，测量时，各个所述转子的轴颈温度差大于5℃时，根据转子所属金属材料的线性膨胀系数对每一所述第三测量点的计算标高Hj进行修正。

优选地，步骤S1还包括：在弹簧基础上确定多个第四测量点；

多个所述第四测量点分布在所述第一低压缸和第二低压缸的相对两侧；

步骤S2还包括测量所述第四测量点的标高。

优选地，将位于第一低压缸同一侧、第二低压缸同一侧的每两个第四测量点作为一组，所有第四测量点分成四组，依次分为位于第一低压缸远离第二低压缸一侧的第一组第四测量点、位于第一低压缸和第二低压缸之间的第二组第四测量点和第三组第四测量点、以及位于第二低压缸远离第一低压缸一侧的第四组第四测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第四测量点的实测标高，计算获得每一组第四测量点的第四测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第四测量点实测标高平均值生成曲线。

本发明的有益效果：根据选定出的测量点，在不需要解体机组(背靠轮)情况下测出测量点的标高，根据标高生成的曲线评定半速机组轴系中心状态，从而可以计算出转子轴系靠背轮中心偏差，评估机组是否可继续安全运行，以及下一次大修期间是否要解体靠背轮进行找中心工作，避免不必要的大修期间汽轮发电机组轴系靠背轮解体和找中心工作，节省大量人力和大修工期。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明中半速机组的弹簧基础上的设备结构示意图；

图2是本发明中半速机组俯视图及其上测量点的分布示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，如图1、2所示，其中的半速机组包括弹簧基础1、设置在弹簧基础1上且依次连接的高中压缸2、第一低压缸3、第二低压缸4以及发电机5，弹簧基础1通过支撑梁柱撑高在筏基上。筏基处于地基上，属于0M筏基，弹簧基础1根据所处高度如16m形成16m弹簧基础。高中压缸2、第一低压缸3、第二低压缸4和发电机5内分别穿设有转子(未图示)；高中压缸2的相对两端分别安装有轴承箱21、22，高中压缸2内的转子两端坐落在轴承箱21、22内；第一低压缸3的相对两端分别安装有轴承箱31、32，第一低压缸3内的转子两端坐落在轴承箱31、32内；第二低压缸4的相对两端分别安装有轴承箱41、42，第二低压缸4内的转子两端坐落在轴承箱41、42内；发电机5的相对两端分别安装有轴承箱51、52，发电机5内的转子两端坐落在轴承箱51、52内；高中压缸2、第一低压缸3、第二低压缸4和发电机5各转子之间分别通过轴承箱与联轴器依次连接。

本发明的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法可包括以下步骤：

S1、在弹簧基础1上确定多个第一测量点10，在每一轴承箱上确定两个第二测量点20，在每一转子上确定两个第三测量点30。

其中，多个第一测量点10在弹簧基础1上间隔分布且靠近弹簧基础1相对两侧边缘。如图2中所示，第一测量点10共有12个，分成两行，每一行有6个第一测量点10；两行第一测量点10分别靠近弹簧基础1的相对两侧边缘。

两个第二测量点20位于轴承箱的中分面上且间隔分布。如图2中所示，高中压缸2两端处的轴承箱21、22分别有两个第二测量点20，两个第二测量点20对应两组第一测量点10间隔分布；同理，第一低压缸3的轴承箱31、32，第二低压缸4的轴承箱41、42以及发电机5的轴承箱51、52上的第二测量点20均对应两组第一测量点10间隔分布。根据每一轴承箱上均有两个第二测量点20，第二测量点20总共有16个。

两个第三测量点30位于转子的两端上，即高中压缸2、第一低压缸3、第二低压缸4和发电机5内的转子上分别有两个第三测量点30，第三测量点30总共有8个。每一转子上的两个第三测量点30在轴向上分别靠近该转子所连接的两个轴承箱。

S2、在半速机组热态或冷态下测量以获得第一测量点10和第二测量点20的标高。

其中，热态是指半速机组处于运行的状态。具体为机组功率≥80％额定负荷，且稳定超过48h，常规岛大门关闭超过48h，测量期间要求机组功率稳定。

冷态是指半速机组停止运行的状态。具体为机组已停运一段时间，常规岛处于温度均衡状态，通常为大修后期或机组停运12天以上，测量前要求常规岛厂房大门关闭48h，顶轴油没有开启，凝汽器中水位与正常运行水位相同，汽轮发电机组所有大型部件(重量小于0.5t除外)均已正常回装就位，弹簧组已释放超过24h。

第一测量点10和第二测量点20的标高测量均采用带有水平仪或水平尺的标尺进行。测量时要保证标尺处于垂直状态。每一第一测量点10、每一第二测量点20的标高测量均进行至少两次，所得标高的差值应≤0.1mm。

该步骤中，测量第一测量点10的标高具体操作如下：

如图2所示，12个第一测量点10分成两行位于弹簧基础1的相对两侧，每一行有六个第一测量点10。12个第一测量点10分成六组，每一组的两个第一测量点10相对；如图2中的自左到右，六组第一测量点依次分为位于高中压缸2远离第一低压缸3的一侧的第一组第一测量点、位于高中压缸2和第一低压缸3之间的第二组第一测量点、位于第一低压缸3和第二低压缸4之间的第三组第一测量点、位于第二低压缸4和发电机5之间的第四组第一测量点、位于发电机5的中段位置处的第五组第一测量点、以及位于发电机5远离第二低压缸的一侧的第六组第一测量点。

在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第一测量点10的实测标高，计算获得每一组第一测量点的第一测量点实测标高平均值(即为两个第一测量点10实测标高和除以2)。

每一组第一测量点的第一测量点相对标高为第一测量点实测标高平均值减去第三组第一测量点的第一测量点实测标高平均值。

通过上述计算获得的六组第一测量点的第一测量点相对标高，作为第一测量点10的标高数据。

测量第二测量点20的标高具体操作如下：

如图2所示，将每一轴承箱21、22、31、32、41、42、51、52上的两个第二测量点20作为一组，八个轴承箱21、22、31、32、41、42、51、52即对应有八组第二测量点。将八组第二测量点按高中压缸2到发电机5的排布方向依次排序，分为第一组第二测量点、第二组第二测量点、第三组第二测量点至第八组第二测量点。

在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第二测量点20的实测标高，计算获得每一组第二测量点的第二测量点实测标高平均值。

每一轴承箱21、22、31、32、41、42、51、52上的第二测量点相对标高为第二测量点实测标高平均值减去第五组第二测量点的第二测量点实测标高平均值。

通过上述计算获得的八组第二测量点的第二测量点相对标高，作为第二测量点20的标高数据。

其中，在半速机组冷态下，测量第二测量点20时，各个第二测量点20所在轴承箱之间的温度相同或者温度差在5℃以内。在温度差大于5℃时，根据轴承箱所属金属材料的线性膨胀系数对每一第二测量点实测标高平均值进行修正。

S3、在半速机组冷态下测量以获得第三测量点30的标高。

第三测量点30的标高测量均采用带有水平仪或水平尺的标尺进行，测量均进行至少两次，所得标高的差值应≤0.1mm。测量时要保证标尺处于垂直状态。

该步骤S3具体操作如下：

在半速机组冷态下，测量获得每一第三测量点30的实测标高Hc、每一第三测量点30所在转子的轴颈直径D，根据Hj＝Hc+D/2计算获得每一第三测量点30的计算标高Hj。

将所有第三测量点30按高中压缸到发电机的排布方向依次排序(如图2中从左到右)，分为第一个第三测量点、第二个第三测量点至第八个第三测量点。每一个第三测量点30的计算相对标高Hx为其计算标高Hj减去第五个第三测量点30的计算标高。

测量时，各个转子的轴颈温度相同或者温度差在5℃以内。

在各个转子的轴颈温度差大于5℃时，根据转子所属金属材料的线性膨胀系数对每一第三测量点30的计算标高Hj进行修正。

S4、根据所获得的第一测量点10、第二测量点20和第三测量点30的标高数据，在坐标轴中生成曲线，与标准曲线(处于理想中心状态的半速机组轴系曲线)进行比对，判定半速机组轴系中心状态。

步骤S4中，将所获得的第一测量点10、第二测量点20和第三测量点30的标高与标准曲线中对应各测量点位置的标高值进行对比计算出偏差值，再将偏差值输入中心计算软件(根据轴系各个转子的几何尺寸和各轴承支撑点位置编辑的EXCEL计算表格)，最终得出轴系各个靠背轮对中结果，一方面根据该对中结果给出中心调整方案，可以在机组停运后冷态时进行，如果是垂直方向靠背轮张口偏差也可以在机组运行时热态下进行，另一方面通过跟踪轴系对中变化趋势，可提前给出轴系中心是否需要调整的建议。

在冷态时，根据上述步骤S2、S3得出的冷态下第一测量点10、第二测量点20和第三测量点30的标高，与半速机组轴系的设计轴系悬垂线上的标高对比，得出偏差评估，从而可以评估冷态时半速机组轴系对中状态。

在热态时，根据上述步骤S2、S3得出的热态下第一测量点10、第二测量点20的标高，与半速机组轴系的设计轴系悬垂线上的标高对比，得出偏差评估，从而可以评估热态时半速机组轴系对中状态。

进一步地，本发明中，作为选择，步骤S1还包括：在弹簧基础1上确定多个第四测量点40。多个第四测量点40分布在第一低压缸3和第二低压缸4的相对两侧。

步骤S2还包括测量第四测量点40的标高。

具体地，将位于第一低压缸3同一侧、第二低压缸4同一侧的每两个第四测量点40作为一组，所有第四测量点40分成四组，如图2中从左到右依次分为位于第一低压缸3远离第二低压缸4一侧的第一组第四测量点、位于第一低压缸3和第二低压缸4之间的第二组第四测量点和第三组第四测量点、以及位于第二低压缸4远离第一低压缸3一侧的第四组第四测量点。

在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第四测量点40的实测标高，计算获得每一组第四测量点40的第四测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第四测量点实测标高平均值生成曲线。

通过上述计算获得的四组第四测量点的第四测量点实测标高平均值，作为第四测量点40的标高数据，加入到步骤S4中生成曲线。

通过本发明测量的标高数据的积累还可以对机组轴系中心状态的变化给出预测，确保机组各个轴瓦负荷分配合理、振动处于一个合理的水平；确保机组正常运行时不会因个别轴瓦载荷过重温度过高造成局部乌金融化，或个别轴承载荷过低引起不稳定的油膜振荡导致振动过高，同时在连接良好状态下，不会因严重不对中在转动高速旋转时引起的交变应力过高，引发转子疲劳裂纹。还可以对机组正常运行时出现的轴瓦温度大幅变化，以及振动的大幅改变或突变给出评估和指导意见。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，半速机组包括弹簧基础、设置在弹簧基础上且依次连接的高中压缸、第一低压缸、第二低压缸以及发电机，所述弹簧基础通过支撑梁柱撑高在筏基上；所述高中压缸、第一低压缸、第二低压缸和发电机内分别穿设有转子，所述高中压缸、第一低压缸、第二低压缸和发电机的相对两端分别安装有轴承箱，其特征在于，所述测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法包括以下步骤：

S1、在弹簧基础上确定多个第一测量点，在每一轴承箱上确定两个第二测量点，在每一转子上确定两个第三测量点；

多个所述第一测量点在所述弹簧基础上间隔分布且靠近所述弹簧基础相对两侧边缘；两个所述第二测量点位于所述轴承箱的中分面上且间隔分布；两个所述第三测量点位于所述转子的两端上；

S2、在半速机组热态或冷态下测量以获得所述第一测量点和所述第二测量点的标高；

S3、在半速机组冷态下测量以获得所述第三测量点的标高；

S4、根据所获得的标高数据，在坐标轴中生成曲线，与标准曲线进行比对，判定半速机组轴系中心状态。

2.根据权利要求1所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，每一所述第一测量点、第二测量点和第三测量点的标高测量均进行至少两次，所得标高的差值应≤0.1mm。

3.根据权利要求1所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，所述第一测量点有12个，分成六组，每一组的两个第一测量点相对；六组第一测量点依次分为位于高中压缸远离第一低压缸的一侧的第一组第一测量点、位于高中压缸和第一低压缸之间的第二组第一测量点、位于第一低压缸和第二低压缸之间的第三组第一测量点、位于第二低压缸和发电机之间的第四组第一测量点、位于发电机的中段位置处的第五组第一测量点、以及位于发电机远离第二低压缸的一侧的第六组第一测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第一测量点的实测标高，计算获得每一组第一测量点的第一测量点实测标高平均值；

每一组第一测量点的第一测量点相对标高为第一测量点实测标高平均值减去第三组第一测量点的第一测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第一测量点相对标高生成曲线。

4.根据权利要求1所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，将每一轴承箱上的两个第二测量点作为一组，将八组第二测量点按所述高中压缸到发电机的排布方向依次排序，分为第一组第二测量点至第八组第二测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第二测量点的实测标高，计算获得每一组第二测量点的第二测量点实测标高平均值；

每一所述轴承箱上的第二测量点相对标高为第二测量点实测标高平均值减去第五组第二测量点的第二测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第二测量点相对标高生成曲线。

5.根据权利要求4所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，在半速机组冷态下，测量时，各个第二测量点所在轴承箱之间的温度相同或者温度差在5℃以内；在温度差大于5℃时，根据轴承箱所属金属材料的线性膨胀系数对每一第二测量点实测标高平均值进行修正。

6.根据权利要求1所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，步骤S3中，在半速机组冷态下，测量获得每一第三测量点的实测标高Hc、每一第三测量点所在转子的轴颈直径D，根据Hj= Hc+D/2计算获得每一第三测量点的计算标高Hj；

将所有第三测量点按所述高中压缸到发电机的排布方向依次排序，分为第一个第三测量点至第八个第三测量点；每一个第三测量点的计算相对标高Hx为其计算标高Hj减去第五个第三测量点的计算标高；

步骤S4中，根据获得的第三测量点的计算相对标高Hx生成曲线。

7.根据权利要求6所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，步骤S3中，测量时，各个所述转子的轴颈温度相同或者温度差在5℃以内。

8.根据权利要求6所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，步骤S3中，测量时，各个所述转子的轴颈温度差大于5℃时，根据转子所属金属材料的线性膨胀系数对每一所述第三测量点的计算标高Hj进行修正。

9.根据权利要求1-8任一项所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，步骤S1还包括：在弹簧基础上确定多个第四测量点；

多个所述第四测量点分布在所述第一低压缸和第二低压缸的相对两侧；

步骤S2还包括测量所述第四测量点的标高。

10.根据权利要求9所述的测量标高评定半速机组轴系中心状态的方法，其特征在于，将位于第一低压缸同一侧、第二低压缸同一侧的每两个第四测量点作为一组，所有第四测量点分成四组，依次分为位于第一低压缸远离第二低压缸一侧的第一组第四测量点、位于第一低压缸和第二低压缸之间的第二组第四测量点和第三组第四测量点、以及位于第二低压缸远离第一低压缸一侧的第四组第四测量点；

步骤S2中，在半速机组冷态或热态下，根据测量获得的每一第四测量点的实测标高，计算获得每一组第四测量点的第四测量点实测标高平均值；

步骤S4中，根据获得的第四测量点实测标高平均值生成曲线。

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