CN113237405A - 转子测圆架及其使用方法 - Google Patents

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杨申鋆
胡志强
王铭辉
刘加将
刘贵龙
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    • G—PHYSICS
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    • G01B5/20—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B5/201—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques for measuring contours or curvatures for measuring roundness

Abstract

本发明公开了一种转子测圆架及其使用方法，包括：测量架，测量架上安装有水平仪；平衡架，测量架的第一端和平衡架的第一端连接，测量架和平衡架的连接处可转动套装在转子主轴上，平衡架的质量与测量架、测量杆、水平仪和多个百分表的质量相同；测量杆，测量架的第二端与测量杆连接，测量杆与转子主轴平行，多个百分表安装在测量杆上，百分表与转子待测量面垂直。本发明通过计算补偿值的方法得到百分表的实际间隙值，通过实际间隙值判断转子圆度，能够尽可能的减小误差，确保检查转子圆度时的准确性，更好的保证机组安全运行要求。

Description

转子测圆架及其使用方法
技术领域
本发明涉及水轮机转子装配技术领域，尤其涉及一种转子测圆架及其使用方法。
背景技术
机组在长期运行过程中，受到电磁力、机械力等因素的影响，转子圆度可能会发生变化，转子磁极不圆是导致大型水轮发电机组定子与转子间空气间隙不均匀的主要因素之一，转子圆度直接影响转子的机械性能和电磁性能，进而影响机组的安全稳定运行。转子测圆的目的在于检查转子圆度是否在标准范围之内。
利用旋转测圆架对发电机转子进行测圆，首先要对测圆架的中心、水平进行安装和调整，测圆架的水平与中心不仅精度要求高，且水平调节和中心调节相互影响、互相干涉，致使转子测圆工作效率不高。
发明内容
鉴于此，为解决以上技术问题，所采用的具体技术方案是提供一种转子测圆架，包括：
测量架，测量架上安装有水平仪；
平衡架，测量架的第一端和平衡架的第一端连接，测量架和平衡架的连接处可转动套装在转子主轴上，平衡架的质量与测量架、测量杆、水平仪和多个百分表的质量相同；
测量杆，测量架的第二端与测量杆连接，测量杆与转子主轴平行，多个百分表安装在测量杆上，百分表与转子待测量面垂直。
进一步地，测量架和平衡架的连接处设有定位环，定位环可转动套装在转子主轴上。
进一步地，定位环包括第一弧形板和第二弧形板，第一弧形板安装在测量架的第一端，第二弧形板安装在平衡架的第一端，第一弧形板和第二弧形板的开口端相对设置。
进一步地，平衡架的第二端设置有多个配重块。
进一步地，测量架和平衡架下方均设置有一个行走机构，行走机构在转子的端面上行走，行走路径为圆形。
进一步地，两个行走机构以转子主轴轴心线对称设置。
进一步地，测量架上设置有水平仪测量台，水平仪安装在水平仪测量台上。
进一步地，测量杆上设置有多个百分表支架，百分表支架与测量杆垂直，相邻两个百分表支架之间间距相同，百分表安装在百分表支架上。
本发明还提供一种转子测圆架的使用方法，包括以下步骤：
S1、记录水轮机设计时定子与转子的间隙值，此间隙值为空气间隙值；
S2、调节转子水平：在转子四个方向的磁极下方搭设千斤顶，架设水平仪在水发联轴处，通过水平仪读数调节千斤顶高度，确定转子水平，要求四个方向水平仪读数误差不超过0.01mm；
S3、安装转子测圆架：将定位环套装在转子主轴上，并放置于等高柱上，调整定位环位置，使定位环各方内侧到主轴外圆的距离相等，再调节定位环的连接处使定位环与主轴外圆紧密贴合，在其贴合处预涂上黄油；
S4、调节转子测圆架水平：将配重块安装在平衡架上，调整配重块质量，读取水平仪测量台上水平仪的读数确定水平；
S5、回转转子测圆架，使其回转后百分表读数误差不超过0.1mm，如回转后百分表读数误差不超过0.1mm，进入步骤S6；若百分表回转后误差过大，先调整各螺栓拉伸量，检查支撑轴承、滑动平面是否光滑，然后进入步骤S3；
S6、在转子待测面的上、中、下三个位置确定三个磁极测量点，然后转动转子测圆架到每块磁极测量点处停止，记录水平仪读数，百分表读数，根据百分表和水平仪的读数计算得到百分表实际间隙值；
S7、各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值，不允许超过空气间隙的±4％。若各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值在空气间隙的±4％以内，则认为这个圆度能接受，转子圆度满足机组安全运行要求；若差值不在空气间隙的±4％以内，则需对转子进行检修。
进一步地，转子测圆架的使用方法步骤S6中实际间隙值的计算方法为：
SA＝MP*LOA*sinα＝MP*LOA*LPA/LOA＝MP*LPA
同理SB＝MP*LPB
SC＝MP*LPC
A、B、C分别为三个百分表的位置；P为水平仪测量台的位置；O为主轴轴心线上与P位于同一水平面的一点；MP为该点水平仪测量值；LOA为O点到 A点的距离；LPA为P点到A点的距离；LPB为P点到B点的距离；LPC为P点到C点的距离；α为∠POA的角度；SA为A点修正值；SB为B点修正值；SC为C点修正值；
QA＝QA′+SA
同理QB＝QB′+SB
QC＝QC′+SC
QA为A点实际间隙值；QB为B点实际间隙值；QC为C点实际间隙值；QA′为A点百分表读数值；QB′为B点百分表读数值；QC′为C点百分表读数值。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
1、本发明是避免了各种影响因素，通过计算补偿值的方法确定更为真实的各磁极的外圆半径，即主轴外圆到百分表的距离减去百分表的读数再加上主轴的半径就是磁极外圆的半径，得到更准确的百分表实际间隙值，然后根据实际间隙值对各个磁极外圆的圆度、同轴度进行检查，确保机组安全运行。
2、本发明设置水平仪，在配重块简单调节测圆架的水平后，更进一步确保每一块磁极测量点处因水平偏移等因素引起的误差小，确保其百分表测量间隙的精度，从而提高转子测圆准确度。
3、本发明设置定位环与转子主轴接触面为圆弧面，一对一定制，让测圆架中心与转子中心相同，确保测圆架中心调节精度，并且在测圆架旋转时可排除主轴表面不光滑等其他因素影响，让测量数值更为准确，且定位环易于安装。
4、还设置有支撑轴承，支撑轴承放置在上风扇固定架上，而不是放置在主轴轴颈处，让支撑点为转子测圆架的靠近中点的位置，这样可以使转子测圆架受力更均衡，转动更平衡，减小误差。
5、本发明将百分表支架设置为固定支架，垂直于测量点表面，可以避免测点角度偏差导致与实际值不符。
6、本发明设置平衡架，可以根据测量架一端的质量调整平衡架的质量，使测圆架水平调节操作简单易行，实用性强。设置配重块来实现平衡架的质量调整，操作简单快捷方便。
7、本发明中转子测圆架结构简单，水平调节和中心调节操作方便，准确度高，不会相互干涉，从而使转子测圆精度高，工作效率快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是实施例的结构示意图。
图4是实施例2的示意图。
1测量架；2平衡架；3测量杆；4水平仪；5百分表；6水平仪测量台；7 百分表支架；8行走机构；9配重块；10螺栓；11定位环固定架；12第一弧形板；13第二弧形板；14转子主轴；15转子；16上风扇固定架。
具体实施方式
本发明实施方式中对附图进行详细说明，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
实施例1
如图1、3所示，本发明提供一种转子测圆架，包括：测量架1，测量架1 上安装有水平仪4；平衡架2，测量架的第一端和平衡架的第一端连接，测量架和平衡架的连接处可转动套装在转子主轴14上，平衡架的质量与测量架、测量杆、水平仪和多个百分表的质量相同；测量杆3，测量架的第二端与测量杆3连接，测量杆3与转子主轴14平行，多个百分表5安装在测量杆3上，百分表5 与转子待测量面垂直。
如图2所示，测量架和平衡架的连接处设有定位环，定位环可转动套装在转子主轴14上，定位环包括第一弧形板12和第二弧形板13，第一弧形板12安装在测量架的第一端，第二弧形板13安装在平衡架的第一端，第一弧形板12 和第二弧形板13的开口端相对设置。其中测量架的第一端和平衡架的第一端均设有定位环固定架11，第一弧形板12和第二弧形板13均安装在定位环固定架11上，测量架的第一端与平衡架的第一端通过螺栓10连接。
其中定位环与转子主轴14接触面为圆弧面，一对一定制，让转子测圆架中心与转子中心相同，确保测圆架中心调节精度，定位环与转子主轴之间填充有黄油，在转子测圆架旋转时可排除主轴表面不光滑等其他因素影响，让测量数值更为准确，且定位环易于安装。
本实施例中平衡架2上设有四块配重块9，设置平衡架2可以根据测量架一端的质量调整平衡架的质量，使转子测圆架水平调节操作简单易行，实用性强。其中配重块的数量可以根据测量架的质量进行调整，这样可以确保转子测圆架受力均衡，并且配重块的结构样式可以自行设定。
优选地，测量架1和平衡架2下方均设置有一个行走机构8，行走机构8在转子的端面上行走，行走路径为圆形，两个行走机构8以转子主轴14轴心线对称设置。行走机构8包括两个支撑杆，两个支撑杆的第一端分别与测量架1和平衡架2连接，两个支撑杆的第二端分别与连接件连接，连接件上均连接有支撑轴承。
本实施例中在转子上端设有上风扇固定架16，行走机构8在上风扇固定架 16的端面上行走，行走机构8可以支撑转子测圆架，让其受力更均衡，提高测圆准确度，让行走机构8在上风扇固定架16上行走可以减小转子测圆架与转子的摩擦力，让转子测圆架转动更顺畅。
支撑轴承放置在上风扇固定架16上，而不是放置在主轴轴颈处，让支撑点为转子测圆架的靠近中点的位置，这样可以使转子测圆架受力更均衡，转动更平衡。
优选地，测量架1上设置有水平仪测量台6，水平仪4安装在水平仪测量台 6上。设置水平仪4，在配重块9简单调节转子测圆架的水平后，更进一步确保每一块磁极测量点处因水平偏移等因素引起的误差小，确保其百分表测量间隙的精度，从而提高转子测圆准确度。
优选地，测量杆3上设置有三个百分表支架7，百分表支架7与测量杆3垂直，相邻两个百分表支架7之间间距相同，百分表5安装在百分表支架7上。
本实施例中，测量架1和测量杆3之间还设有固定杆，增加结构强度，可以避免测量杆3晃动造成百分表5读数不准确，进而提高测圆精度。
本发明工作原理：先将转子测圆架可转动套装在转子主轴上，调节转子测圆架的中心和水平，然后转动转子测圆架一圈，记录百分表读数，再通过人工回转转子测圆架，使其回转后百分表读数误差不超过0.1mm。如若超过 0.1mm，则重新调整转子测圆架中心和水平，重新进行测试；没有超过0.1mm，则说明转子测圆架测量准确，无需重新测试。
实施例2
本实施例中提供一种转子测圆架的使用方法，结合图3、图4，其使用方法包括以下步骤：
S1、记录水轮机设计时定子与转子的间隙值，此间隙值为空气间隙值；
S2、调节转子水平：在转子四个方向的磁极下方搭设千斤顶，架设水平仪在水发联轴处，通过水平仪读数调节千斤顶高度，确定转子水平，要求四个方向水平仪读数误差不超过0.01mm；
S3、安装转子测圆架：将定位环套装在转子主轴上，并放置于等高柱上，调整定位环位置，使定位环各方内侧到主轴外圆的距离相等，再调节定位环的连接处使定位环与主轴外圆紧密贴合，在其贴合处预涂上黄油；
S4、调节转子测圆架水平：将配重块安装在平衡架上，调整配重块质量，读取水平仪测量台上水平仪的读数确定水平；
S5、回转转子测圆架，使其回转后百分表读数误差不超过0.1mm，如回转后百分表读数误差不超过0.1mm，进入步骤S6；若百分表回转后误差过大，先调整各螺栓拉伸量，检查支撑轴承、滑动平面是否光滑，然后进入步骤S3；
S6、在转子待测面的上、中、下三个位置确定三个磁极测量点，然后转动转子测圆架到每块磁极测量点处停止，记录水平仪读数，百分表读数，根据百分表和水平仪的读数计算得到百分表实际间隙值；
S7、各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值，不允许超过空气间隙的±4％。若各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值在空气间隙的±4％以内，则认为这个圆度能接受，转子圆度满足机组安全运行要求；若差值不在空气间隙的±4％以内，则需对转子进行检修。
其中，步骤S6中实际间隙值的计算方法为：
SA＝MP*LOA*sinα＝MP*LOA*LPA/LOA＝MP*LPA
同理SB＝MP*LPB
SC＝MP*LPC
A、B、C分别为附图3中三个百分表的位置；P为水平仪测量台的位置；O 为主轴轴心线上与P位于同一水平面的一点；MP为该点水平仪测量值；LOA为 O点到A点的距离；LPA为P点到A点的距离；LPB为P点到B点的距离；LPC为P点到C点的距离；α为∠POA的角度；SA为A点修正值；SB为B点修正值； SC为C点修正值；
QA＝QA′+SA
同理QB＝QB′+SB
QC＝QC′+SC
QA为A点实际间隙值；QB为B点实际间隙值；QC为C点实际间隙值；QA′为A点百分表读数值；QB′为B点百分表读数值；QC′为C点百分表读数值。
其中三个百分表在测量杆的位置与转子待测量面上、中、下三个位置的磁极测量点一一相对，这样可以让所测量的数值更全面，同时水平仪测量台6位于百分表的正上方。
本发明通过计算补偿值的方法得到百分表的实际间隙值，通过实际间隙值判断转子圆度，能够尽可能的减小误差，确保检查转子圆度时的准确性，更好的保证机组安全运行要求。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.转子测圆架，用于转子圆度的测量，其特征在于：转子测圆架包括：
测量架；测量架上安装有水平仪；
平衡架；测量架的第一端和平衡架的第一端连接，测量架和平衡架的连接处可转动套装在转子主轴上，平衡架的质量与测量架、测量杆、水平仪和多个百分表的质量相同；
测量杆；测量架的第二端与测量杆连接，测量杆与转子主轴平行，多个百分表安装在测量杆上，百分表与转子待测量面垂直。
2.根据权利要求1所述的转子测圆架，其特征在于：测量架和平衡架的连接处设有定位环，定位环可转动套装在转子主轴上。
3.根据权利要求2所述的转子测圆架，其特征在于：定位环包括第一弧形板和第二弧形板，第一弧形板安装在测量架的第一端，第二弧形板安装在平衡架的第一端，第一弧形板和第二弧形板的开口端相对设置。
4.根据权利要求1所述的转子测圆架，其特征在于：平衡架的第二端设置有多个配重块。
5.根据权利要求1所述的转子测圆架，其特征在于：测量架和平衡架下方均设置有一个行走机构，行走机构在转子的端面上行走，行走路径为圆形。
6.根据权利要求5所述的转子测圆架，其特征在于：两个行走机构以转子主轴轴心线对称设置。
7.根据权利要求1所述的转子测圆架，其特征在于：测量架上设置有水平仪测量台，水平仪安装在水平仪测量台上。
8.根据权利要求1所述的转子测圆架，其特征在于：测量杆上设置有多个百分表支架，百分表支架与测量杆垂直，相邻两个百分表支架之间间距相同，百分表安装在百分表支架上。
9.转子测圆架的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、记录水轮机设计时定子与转子的间隙值，此间隙值为空气间隙值；
S2、调节转子水平：在转子四个方向的磁极下方搭设千斤顶，架设水平仪在水发联轴处，通过水平仪读数调节千斤顶高度，确定转子水平，要求四个方向水平仪读数误差不超过0.01mm；
S3、安装转子测圆架：将定位环套装在转子主轴上，并放置于等高柱上，调整定位环位置，使定位环各方内侧到主轴外圆的距离相等，再调节定位环的连接处使定位环与主轴外圆紧密贴合，在其贴合处预涂上黄油；
S4、调节转子测圆架水平：将配重块安装在平衡架上，调整配重块质量，读取水平仪测量台上水平仪的读数确定水平；
S5、回转转子测圆架，使其回转后百分表读数误差不超过0.1mm，如回转后百分表读数误差不超过0.1mm，进入步骤S6；若百分表回转后误差过大，先调整各螺栓拉伸量，检查支撑轴承、滑动平面是否光滑，然后进入步骤S3；
S6、在转子待测面的上、中、下三个位置确定三个磁极测量点，然后转动转子测圆架到每块磁极测量点处停止，记录水平仪读数，百分表读数，根据百分表和水平仪的读数计算得到百分表实际间隙值；
S7、各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值，不允许超过空气间隙的±4％。若各磁极测量点的百分表实际间隙值与该圈平均值的差值在空气间隙的±4％以内，则认为这个圆度能接受，转子圆度满足机组安全运行要求；若差值不在空气间隙的±4％以内，则需对转子进行检修。
10.根据权利要求9所述的转子测圆架的使用方法，其特征在于，步骤S6中实际间隙值的计算方法为：
SA＝MP*LOA*sinα＝MP*LOA*LPA/LOA＝MP*LPA
同理SB＝MP*LPB
SC＝MP*LPC
A、B、C分别为三个百分表的位置；P为水平仪测量台的位置；O为主轴轴心线上与P位于同一水平面的一点；MP为该点水平仪测量值；LOA为O点到A点的距离；LPA为P点到A点的距离；LPB为P点到B点的距离；LPC为P点到C点的距离；α为∠POA的角度；SA为A点修正值；SB为B点修正值；SC为C点修正值；
QA＝QA′+SA
同理QB＝QB′+SB
QC＝QC′+SC
QA为A点实际间隙值；QB为B点实际间隙值；QC为C点实际间隙值；QA′为A点百分表读数值；QB′为B点百分表读数值；QC′为C点百分表读数值。
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