CN111564939B - 一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，通过盘车时测得下导轴承安装中心，确定下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心向某个方向的偏移距离；然后测量和计算发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向某个方向的偏移距离；将所得的结果进行叠加，即得到运行中发电机转子上法兰相对于下导轴承旋转中心向一个方向M的偏移距离偏移X；最后以发电机转子上法兰中心为基准，安装转子测圆架时，向‑M方向移动X，即完成转子测圆架基准调整。本发明使水轮发电机运行中的转子磁极外圆与水轮发电机实际旋转中心保持一致，减少定转子空气间隙不均匀现象及不平衡磁拉力，降低发电机定子水平振动，确保机组修后安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明属于水电生产运行技术领域，具体涉及一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法。
背景技术
立轴伞式水轮发电机大修调整转子圆度的过程中，需要先对转子测圆架中心进行找正，再以测圆架测量数据为基础，将转子磁极圆度调整到标准范围内。
在现有技术当中，水轮发电机转子吊出机坑后，转子测圆架中心以转子中心体下法兰中心为基准找正，即将转子中心体下法兰中心和转子测圆架基座中心对正后，将转子测圆架基座安装在转子中心体上法兰顶部。但是，机组运行过程中，由于受转动部分质量不平衡、机组轴线曲折、导轴承间隙调整不合理等方面因素影响，水轮发电机实际旋转中心与转子中心体下法兰中心（机组安装中心线）会有一定的偏差，如果按照现有技术的方法以转子中心体下法兰为基准找正，即使转子磁极外圆与转子中心体下法兰调整至完全同心，运行中也会出现发电机定转子空气间隙不均匀现象，机组带励磁后不均匀的发电机定转子空气间隙会产生不平衡的磁拉力，导致发电机定子水平振动增大，造成机组检修达不到预期效果，对机组修后安全稳定运行也不利。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，通过机组盘车测量和计算得出的下导轴承旋转中心与发电机转子上法兰的中心偏移数值作为安装转子测圆架时需偏移中心的距离值，以用于解决转子测圆架中心以转子中心体下法兰为基准找正，安装在转子中心体上法兰顶部仍会产生发电机定转子空气间隙不均匀现象的技术问题。
本发明通过下列技术方案实现：一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，包括以下步骤：
（1）拆机前进行机组盘车，盘车时测得下导轴承安装中心，再通过下导轴承部位百分表测值计算下导轴承不同方位的中心偏移数据，再采用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位，确定下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心（即发电机转子下法兰中心）向某个方向的偏移距离；
（2）水轮发电机转子吊出机坑后，通过挂钢琴线的方法，对发电机转子下法兰与上法兰的中心偏移情况进行测量和计算，得到发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向某个方向的偏移距离；
（3）将步骤（1）和（2）所得的结果进行叠加，即得到运行中发电机转子上法兰相对于下导轴承旋转中心向一个方向M的偏移距离偏移X；
（4）由于转子测圆架安装在发电机转子上法兰的顶部，以发电机转子上法兰中心为基准，安装转子测圆架时，向-M方向移动X，即完成转子测圆架基准调整。
所述步骤（1）机组盘车前，开展机组转变速试验，记录转速范围在0-10r/min时机组的发电机定转子空气间隙数据，该发电机定转子空气间隙数据是按常规方法使用传感器测量并计算定子和转子之间的距离；再在机组检修期间，对发电机定转子空气间隙数据进行人工测量，即在转子磁极中部凸出位置与定子之间测量的最小距离作为发电机定转子空气间隙；当两次发电机定转子空气间隙数据的对比校验正常（即两次数据用雷达图方式进行直观的对比，若总体趋势一致则校验正常），说明两种测量方法结果有效、以机组盘车测得的下导轴承安装中心为基准找正的数据依据准确再开始步骤（1）的操作。
所述步骤（1）的下导轴承部位百分表测值属于机组检修盘车常规测量手段，是在机组静止状态下，将百分表架好、表头垂直对着下导轴承轴领并调零（百分表大针对着显示的0，小针介于百分表量程中位），此时读数为0；盘车过程中，转动部件某个点到固定测点时停顿，此时百分表的读数即下导轴承部位百分表测值，如显示为+0.02mm说明下导轴领向架表位置移动了0.02mm，如显示为-0.02mm说明下导轴领向架表的相反位置移动了0.02mm。
所述步骤（1）的下导轴承不同方位的中心偏移数据的计算方式为：假设百分表对下导轴承一个点+Y的测值为Z，正对点-Y点的测值为K，那么这两个点的测值之差为Z-K，下导轴承旋转中心即从-Y点向+Y点偏移了(Z-K)/2，单位为mm；其余方位的计算方法同上，通过机组盘车，整个机组的转动部件旋转一周，则计算出下导轴承不同方位的中心偏移数据，由于发电机转子下法兰与发电机下端轴顶部法兰固定安装，而发电机下端轴与下导轴承轴领的中心一致，因此通过计算得出下导轴承旋转中心位置（相对于下导轴承轴领的位置），也就相当于得出下导轴承旋转中心与发电机转子下法兰中心（即下导轴承安装中心）的偏移情况，最终确定整个下导轴承旋转中心相对于发电机转子下法兰中心向某个方向的偏移距离。
所述步骤（3）的叠加是通过下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心分别在两垂直方向的偏移量，以及发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰分别在上述两垂直方向的偏移量进行叠加，再用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位。
发电机转子上法兰与下法兰分别设置在转子上端、下端的中部，而发电机转子下法兰采用螺栓把合方式安装在发电机下端轴顶部，下导轴承安装在发电机下端轴四周。因此，发电机转子下法兰和发电机下端轴的相对位置是不变的。“下导轴承安装中心”和“下导轴承旋转中心”是两个不同概念：“下导轴承安装中心”是一个静态的中心，即下导油槽、下导瓦及其它附属设备安装就绪后，下导轴承安装中心能通过测量油槽壁与下导轴领的距离来直接测定；但“下导轴承旋转中心”是一个动态的概念，机组运行后各转动部件在电磁拉力、水力及其它阻力的共同作用下，稳定运行时的中心线方位与“下导轴承安装中心”不会完全重合，“下导轴承安装中心”和“下导轴承旋转中心”之间会有一定的偏移量。
由于发电机转子下法兰和发电机下端轴的相对位置不变，也就是说：机组运行的时候，发电机下端轴、发电机转子都会相对下导轴承旋转中心一起向某方向偏移（如向+Y方向偏移0.06mm）。由于发电机转子上法兰与下法兰分别设置在转子上端、下端的中部，转子制造完毕后，上法兰与下法兰的相对偏移就已经确定。运行时发电机转子上法兰也与下法兰一起向某方向偏移（如向+Y方向偏移0.06mm）。加上发电机上法兰相对于发电机转子下法兰向某方向偏移（如向-Y方向偏移0.04mm）”那么，在运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心向+Y方向偏移0.02mm。若要求发电机转子的旋转中心与下导轴承安装中心重合，在安装发电机转子测圆架的时候，就要相对发电机上法兰中心进行反向调整，即以发电机转子上法兰中心为基准，向-Y方向移动0.02mm，此时转子测圆架基准调整完毕。
本发明的有益效果是：本发明设计了一种适用于立轴伞式水轮发电机转子的测量其下导轴承旋转中心，和运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心的偏移值。通过该计算方法来实现从现有技术即转子测圆架中心以转子中心体下法兰为基准找正的方式，改变为以运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心的偏移值+X（mm）来作为转子测圆架中心安装时需偏移-X（mm）的标准。使水轮发电机运行中的转子磁极外圆与水轮发电机实际旋转中心保持一致，减少定转子空气间隙不均匀现象及不平衡磁拉力，降低发电机定子水平振动，确保机组修后安全稳定运行。
附图说明
图1为转子测圆架安装结构示意图；
图2为立轴伞式水轮发电机结构示意图；
图3为下导轴承部位百分表测值的示意图；
图中，1-配重块、2-平衡臂、3-支轴、4-测圆架中心体、5-长臂、6-测量杆、7-发电机转子下法兰、8-转子测圆架基座、9-发电机转子上法兰、10-发电机定子、11-发电机定转子空气间隙、12-发电机转子磁极、13-发电机下导轴承。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
实施例1
机组盘车前，开展机组转变速试验，记录转速范围在0-10r/min时机组的发电机定转子空气间隙数据，该发电机定转子空气间隙数据是按常规方法使用传感器测量并计算定子和转子之间的距离；再在机组检修期间，对发电机定转子空气间隙数据进行人工测量，即在转子磁极中部凸出位置与定子之间测量的最小距离作为发电机定转子空气间隙；当两次发电机定转子空气间隙数据的对比校验正常，说明两种测量方法结果有效、以机组盘车测得的下导轴承安装中心为基准找正的数据依据准确再开始以下操作。
（1）拆机前进行机组盘车，盘车时测得下导轴承安装中心，通过下导轴承部位百分表测值计算下导轴承旋转中心，进而确定下导轴承旋转中心相对于发电机转子下法兰中心向某个方向的偏移距离；
所述下导轴承部位百分表测值属于机组检修盘车常规测量手段，是在机组静止状态下，将百分表架好、表头垂直对着下导轴承轴领并调零（百分表大针对着显示的0，小针介于百分表量程中位），此时读数为0；盘车过程中，转动部件某个点到固定测点时停顿，此时百分表的读数即下导轴承部位百分表测值，如显示为+0.02mm说明下导轴领向架表位置移动了0.02mm，如显示为-0.02mm说明下导轴领向架表的相反位置移动了0.02mm。
如图3所示，下导轴承旋转中心的计算方式为：假设百分表对下导轴承一个点+Y的测值为Z=0.06mm，正对点-Y点的测值为K=0.02mm，那么这两个点的测值之差为Z-K=0.04mm，下导轴承旋转中心即从-Y点向+Y点偏移了(Z-K)/2=0.02mm；其余方位的计算方法同上，通过机组盘车，整个机组的转动部件旋转一周，则计算出下导轴承不同方位的中心偏移数据，本例还包括另一测值：点+X的测值为Z=0.02mm，正对点-X点的测值为K=0.00mm，那么这两个点的测值之差为Z-K=0.02mm，下导轴承旋转中心即从-X点向+X点偏移了(Z-K)/2=0.01mm；
再采用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位，最终确定整个下导轴承旋转中心相对于发电机转子下法兰中心向某个方向的偏移距离，即下导轴承旋转中心与测量点（下导轴承轴领）偏移了0.02236mm，偏移方向为+X朝+Y方向旋转63.43°（如图3所示）。
（2）水轮发电机转子吊出机坑后，通过挂钢琴线的方法，对发电机转子下法兰与上法兰的中心偏移情况进行测量和计算，本例中，发电机转子下法兰+X点与钢琴线之间的距离为1000.08mm，-X点与钢琴线之间的距离为1000.00mm，+Y、-Y点与钢琴线之间的距离均为1000.04mm，得到发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向-X方向的偏移距离为（1000.08-1000.00）/2=0.04mm；
（3）将步骤（1）和（2）所得的结果进行叠加，步骤（1）得出，下导轴承旋转中心相对下导安装中心的偏移量为：向+Y方向偏移了0.02mm、向+X方向偏移了0.01mm；步骤（2）得出，发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向-X方向偏移了0.04mm；则叠加计算得出，运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心的偏移量为：向+Y方向偏移了0.02mm、向-X方向偏移了0.03mm；确定最终叠加值和方位时，用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位，根据上述计算结果（向+Y方向偏移了0.02mm、向-X方向偏移了0.03mm），计算得出运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心的综合偏移数值为0.036mm，偏移方向为+Y偏-X方向56.31°。
（4）由于转子测圆架安装在发电机转子上法兰的顶部，以发电机转子上法兰中心为基准，安装转子测圆架时，向-Y偏+X的56.31°方位偏移0.036mm，即完成转子测圆架基准调整。
实施例2
（1）机组运行状态下、转速范围在0-10 r/min时在线监测系统中的发电机转子空气间隙数据，与机组检修状态下、盘车时人工测量的数据对比校验正常，开始进行后续工作；
（2）由盘车数据计算出，机组转动时下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心（也就是发电机转子下法兰中心）向+Y方向偏移0.06mm；
（3）采用挂钢琴线的方法测量得出，发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向-Y方向偏移0.04mm（即向+Y方向偏移-0.04mm）；
（4）叠加计算得出，运行中发电机上法兰相对于下导轴承旋转中心向+Y方向偏移0.02mm；
（5）安装转子测圆架时，以发电机转子上法兰中心为基准，向-Y方向移动0.02mm，此时转子测圆架基准调整完毕。
Claims (4)
1.一种立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）拆机前进行机组盘车，盘车时测得下导轴承安装中心，再通过下导轴承部位百分表测值计算下导轴承不同方位的中心偏移数据，再采用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位，确定下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心向某个方向的偏移距离；
（2）水轮发电机转子吊出机坑后，通过挂钢琴线的方法，对发电机转子下法兰与上法兰的中心偏移情况进行测量和计算，得到发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰向某个方向的偏移距离；
（3）将步骤（1）和（2）所得的结果进行叠加，即得到运行中发电机转子上法兰相对于下导轴承旋转中心向一个方向M的偏移距离偏移X；
所述叠加是通过下导轴承旋转中心相对于下导轴承安装中心分别在两垂直方向的偏移量，以及发电机转子上法兰相对于发电机转子下法兰分别在上述两垂直方向的偏移量进行叠加，再用勾股定理计算综合偏移数值，采用反正切函数计算综合偏移方位；
（4）由于转子测圆架安装在发电机转子上法兰的顶部，以发电机转子上法兰中心为基准，安装转子测圆架时，向-M方向移动X，即完成转子测圆架基准调整。
2.根据权利要求1所述的立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，其特征在于：所述步骤（1）机组盘车前，开展机组转变速试验，记录转速范围在0-10r/min时机组的发电机定转子空气间隙数据，该发电机定转子空气间隙数据是按常规方法使用传感器测量并计算定子和转子之间的距离；再在机组检修期间，对发电机定转子空气间隙数据进行人工测量，即在转子磁极中部凸出位置与定子之间测量的最小距离作为发电机定转子空气间隙；当两次发电机定转子空气间隙数据的对比校验正常，再开始步骤（1）的操作。
3.根据权利要求1所述的立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，其特征在于：所述步骤（1）的下导轴承部位百分表测值是在机组静止状态下，将百分表架好、表头垂直对着下导轴承轴领并调零，此时读数为0；盘车过程中，转动部件某个点到固定测点时停顿，此时百分表的读数即下导轴承部位百分表测值。
4.根据权利要求1所述的立轴伞式水轮发电机转子测圆架中心找正的方法，其特征在于：所述步骤（1）的下导轴承不同方位的中心偏移数据的计算方式为：假设百分表对下导轴承一个点+Y的测值为Z，正对点-Y点的测值为K，那么这两个点的测值之差为Z-K，下导轴承旋转中心即从-Y点向+Y点偏移了(Z-K)/2，单位为mm；其余方位的计算方法同上，通过机组盘车，整个机组的转动部件旋转一周，则计算出下导轴承不同方位的中心偏移数据。
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