CN115031609A - 一种转轴圆度检测方法 - Google Patents

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CN115031609A CN202210404504.4A CN202210404504A CN115031609A CN 115031609 A CN115031609 A CN 115031609A CN 202210404504 A CN202210404504 A CN 202210404504A CN 115031609 A CN115031609 A CN 115031609A
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罗志明
蔡朝东
叶超
杨冬
姚思楠
王金浩
文磊
杨瑞博
文仁学
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Abstract

本发明涉及一种转轴圆度检测方法，属于水轮发电机组故障检测技术领域。该方法包括：在转轴测量位置沿顺时针方向等距离标记N个盘车点，在靠近在转轴测量位置的固定部件上架设百分表，在转轴转动的过程中记录各盘车点的摆度数据δ(n)；对盘车摆度数据δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)；将各盘车点的摆度数据δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，得到圆度数据φ(n)；计算圆度偏差ε；若圆度偏差ε超过转轴圆度偏差阈值范围，则转轴圆度检测不合格，反之检测合格。本发明不需要拆除转轴、不需要制造专用工具，即可检测转轴圆度，大大提高了工作效率、节省了检修工期，易于推广应用。

Description

一种转轴圆度检测方法
技术领域
本发明属于水轮发电机组故障检测技术领域，具体涉及一种转轴圆度检测方法。
背景技术
水轮发电机组转轴的主要功能是传递扭矩并限制机组转动部分在预定范围内运动。机组运行过程中，转轴在导轴承限定范围内运动，如果转轴圆度超标，会造成轴承油膜分布不均，产生干摩擦，导致机组振动和摆度增大，影响机组稳定运行，甚至会引发轴承烧瓦等破坏性的事故。转轴属于发电机组的精密部件，在厂内加工过程中有专用的设备对转轴的圆度进行测量、控制。但是转轴出厂后在运输、安装和机组运行过程中转轴会发生变形，造成转轴圆度超标。根据现有手段，只能在机组大修期间，将转轴拆除，安装专用测圆架，对转轴圆度进行测量。该方法需要拆除转轴，制作专用测圆架，存在费时、费力、工作效率低下等不足。因此如何克服现有技术的不足是目前水轮发电机组故障检测技术领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种转轴圆度检测方法，该方法不需要拆除转轴、不需要制造专用工具，大大提高了工作效率、节省了检修工期，易于推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种转轴圆度检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，在转轴测量位置沿顺时针方向等距离标记N个盘车点，N不小于32；
步骤(2)，在靠近在转轴测量位置的固定部件上架设百分表，在转轴缓慢转动的过程中记录各盘车点的摆度数据δ(n)；其中，n为盘车点编号，n＝1，2，……，N；
步骤(3)，对盘车摆度数据δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)；
步骤(4)，将各盘车点的摆度数据δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，得到圆度数据φ(n)；圆度数据φ(n)中最大值记为φmax，最小值记为φmin；
步骤(5)，计算圆度偏差ε，ε＝φmax-φmin；若圆度偏差ε超过转轴圆度偏差阈值范围，则转轴圆度检测不合格，反之检测合格。
进一步，优选的是，步骤(1)中，所述的转轴测量位置为上端轴。
进一步，优选的是，步骤(3)的具体方法为：
Figure BDA0003601738660000021
其中，N为盘车点个数，n为盘车点编号，Δ(n)为盘车摆度曲线的一倍频分量。
盘车是机组检修的一项工作内容，采用人工的方法使机组转动部分缓慢旋转，在固定部件上架设百分表，测量转轴的摆度数据，检查机组轴线折弯情况。转轴摆度就是转轴某部位相对于固定部件的径向位移，转轴上某点在围绕自身轴线旋转的同时，还围绕机组旋转中心线作圆周运动，即转轴的位移由两部分组成，一个是围绕自身轴线作自转，另一个是围绕机组旋转中心线作公转。转轴公转在转轴摆度曲线上产生的是一倍频分量，其他倍频分量由转轴本身的轮廓形状决定。当机组旋转中心线与转轴轴线重合时，转轴在围绕自身轴线旋转，此时的摆度数据就是转轴的圆度数据。本发明通过盘车摆度数据计算转轴圆度偏差的方法，其基本原理就是对转轴摆度曲线进行傅里叶分解，剔除曲线中的一倍频分量，保留转轴的圆度数据，从而得出转轴的圆度偏差。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
转轴出厂后在运输、安装和机组运行过程中转轴会发生变形，造成转轴圆度超标。根据现有手段，只能在机组大修期间，将转轴拆除，安装专用测圆架，对转轴圆度进行测量。该方法需要拆除转轴，制作专用测圆架，存在费时、费力、工作效率低下等不足。本发明通过盘车摆度数据计算转轴圆度偏差，对转轴进行检测，只需在机组盘车时在转轴测量位置架设百分表，测量转轴摆度数据，根据盘车摆度数据计算出圆度偏差，不需要拆除转轴、不需要制造专用工具，大大提高了工作效率、节省了检修工期。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例1
一种转轴圆度检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，在转轴测量位置沿顺时针方向等距离标记N个盘车点，N不小于32；
步骤(2)，在靠近在转轴测量位置的固定部件上架设百分表，在转轴缓慢转动的过程中记录各盘车点的摆度数据δ(n)；其中，n为盘车点编号，n＝1，2，……，N；
步骤(3)，对盘车摆度数据δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)；
步骤(4)，将各盘车点的摆度数据δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，得到圆度数据φ(n)；圆度数据φ(n)中最大值记为φmax，最小值记为φmin；
步骤(5)，计算圆度偏差ε，ε＝φmax-φmin；若圆度偏差ε超过转轴圆度偏差阈值范围，则转轴圆度检测不合格；反之检测合格。
实施例2
一种转轴圆度检测方法，包括如下步骤：
步骤(1)，在转轴测量位置沿顺时针方向等距离标记N个盘车点，N不小于32；
步骤(2)，在靠近在转轴测量位置的固定部件上架设百分表，在转轴缓慢转动的过程中记录各盘车点的摆度数据δ(n)；其中，n为盘车点编号，n＝1，2，……，N；
步骤(3)，对盘车摆度数据δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)；
步骤(4)，将各盘车点的摆度数据δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，得到圆度数据φ(n)；圆度数据φ(n)中最大值记为φmax，最小值记为φmin；
步骤(5)，计算圆度偏差ε，ε＝φmax-φmin；若圆度偏差ε超过转轴圆度偏差阈值范围，则转轴圆度检测不合格，需要进行进一步处理或者更换；反之检测合格。
步骤(1)中，所述的转轴测量位置为上端轴。
步骤(3)的具体方法为：
Figure BDA0003601738660000041
其中，N为盘车点个数，n为盘车点编号，Δ(n)为盘车摆度曲线的一倍频分量。
应*用实例
某水轮发电机组，检修期间进行盘车检查机组轴线，同时检查发电机上端轴(转轴)圆度超标情况，采用下列具体步骤：
(1)、在上端轴测量位置沿顺时针方向等距离标记32个盘车点；
(2)、在靠近在上端轴测量位置的固定部件上架设百分表，在上端轴缓慢转动的过程中记录各盘车点的摆度数据，单位为0.01mm，δ(1)为1号盘车点摆度、δ(n)为n号盘车点摆度……，以此类推，n为盘车点编号，n＝1，2，……，N；
记录数据如表1：
表1
盘车点 1 2 3 4 5 6 7 8
摆度\δ(n) -10 -10 -7 -2 0 4 10 14
盘车点 9 10 11 12 13 14 15 16
摆度\δ(n) 17 19 22 22 22 22 21 18
盘车点 17 18 19 20 21 22 23 24
摆度\δ(n) 16 14 13 10 9 6 3 1
盘车点 25 26 27 28 29 30 31 32
摆度\δ(n) -1 -2 -2 -2 -2 -2 -6 -8
(3)、对盘车摆度曲线δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)。
Figure BDA0003601738660000051
数据如表2所示。
表2
Figure BDA0003601738660000052
Figure BDA0003601738660000061
(4)将盘车摆度曲线δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，求出上端轴圆度数据φ(n)，φ(1)＝δ(1)-Δ(1)，φ(2)＝δ(2)-Δ(2)，φ(n)＝δ(n)-Δ(n)，……，以此类推，数据如表3。
表3
盘车点 1 2 3 4 5 6 7 8
φ(n) 2.1 0.5 1.4 4.0 3.3 4.6 7.8 9.1
盘车点 9 10 11 12 13 14 15 16
φ(n) 9.6 9.4 10.5 9.1 8.2 7.8 6.9 4.6
盘车点 17 18 19 20 21 22 23 24
φ(n) 3.9 3.5 4.6 4.0 5.7 5.4 5.2 -0.9
盘车点 25 26 27 28 29 30 31 32
φ(n) 6.4 7.6 9.5 10.9 11.8 12.2 8.1 5.4
根据步骤(5)圆度数据φ(n)，计算圆度偏差ε＝φmax-φmin＝12.2-(-0.9)＝13.1＝0.131mm。
发电机上端轴圆度偏差阈值范围为不大于0.03mm，圆度偏差已超过该值，圆度检测不合格。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种转轴圆度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，在转轴测量位置沿顺时针方向等距离标记N个盘车点，N不小于32；
步骤(2)，在靠近在转轴测量位置的固定部件上架设百分表，在转轴转动的过程中记录各盘车点的摆度数据δ(n)；其中，n为盘车点编号，n＝1，2，……，N；
步骤(3)，对盘车摆度数据δ(n)进行傅里叶分解，计算盘车摆度曲线的一倍频分量Δ(n)；
步骤(4)，将各盘车点的摆度数据δ(n)中的一倍频分量Δ(n)剔除，得到圆度数据φ(n)；圆度数据φ(n)中最大值记为φmax，最小值记为φmin；
步骤(5)，计算圆度偏差ε，ε＝φmax-φmin；若圆度偏差ε超过转轴圆度偏差阈值范围，则转轴圆度检测不合格，反之检测合格。
2.根据权利要求1所述的转轴圆度检测方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的转轴测量位置为上端轴。
3.根据权利要求1所述的转轴圆度检测方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：
Figure FDA0003601738650000011
其中，N为盘车点个数，n为盘车点编号，Δ(n)为盘车摆度曲线的一倍频分量。
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