水电机组主轴垂直度测量与计算的最新研究成果

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1、水电机组主轴垂直度测量与计算的最新研究成果林焕森(国家电网公司华中分部，湖北武汉，430077)摘要：本文以图示方法说明了测定水电机组主轴轴线垂直度的原理，揭示了盘车摆度参数的变化规律，对判断盘车质量好坏提出了便捷的检查方法，并介绍了快速准确计算盘车摆度的最新研究成果—四点盘车法。关键词：水电机组；盘车；摆度；计算方法；四点盘车法801前言在立式水电机组安装或大修中，检查机组主轴轴线，使其垂直偏差度(或称轴线弯折程度)控制在容许范围以内，是一项重要的工作。调整好机组轴线，不仅可以改善导轴承运行条件，并可提高机组运行

2、稳定性。在水电厂现场，目前检查机组轴线的常用方法是“盘车”，即，使机组缓慢地转动一周，用仪表测定主轴某处圆柱面径向移动（称为“摆度”）的变化。根据盘车摆度求得机组主轴最大摆度点所在方位及其摆度值后，经过计算，就可以对推力轴承作必要加工，把主轴轴线调整到合格状态。但如果不了解盘车摆度的变化规律，不能判断盘车质量的好坏，算出的结果就可能不准确，因而影响了机组的安装精度。本文首先以通俗易懂的方法推导出机组的盘车摆度计算公式，并提出判断盘车质量好坏的一个方法，进而推导出准确算出最大摆度点所在方位及其摆度值的公式，无需编写计

3、算机程序和动用计算机，用简单的算术方法就可求得结果。02盘车过程中导轴承轴颈运动规律的最新研究如众所知，只要水电机组的主轴轴线稍有一点儿不垂直于推力轴承的摩擦平面（水平面），此轴线在旋转过程中就会形成一个圆錐面的轨迹。我们把主轴轴线围绕机组旋转中心线形成的运动轨迹称为摆度錐面，把此錐面与某一导轴承处轴颈（或主轴法兰盘）水平面的交线称为该导轴承的摆度圆，我们设此摆度圆的圆心为P，半径为r。为便于研究，我们在此摆度圆上设8个等分点(即，每隔45°设一个点），并按顺时针方向把它们依次标记为A、B、C、D、E、F、G、H（

4、见图1）。提请注意的是，这个摆度圆相对于机组的固定部分(诸如轴承支座、机组机架等)是静止不动的。也就是说，我们可把这个摆度圆看作是一个静止的平面坐标参照系，把H-D点的连线定为X轴。此外，我们把摆度圆所在图1摆度圆形成示意图平面与导轴承处轴颈柱面的交线称为轴颈圆，由于制造厂对导轴颈柱面加工精度和圆度有严格保证，我们可以把此轴颈圆看做是一个理想的圆形，并设其圆心为Q，半径为R（见图2）。在此轴颈圆上也设8个等分点，称之为盘车点，但按逆时针方向把它们依次标记为0号（也可标为8号）、1号、2号、3号、4号、5号、6号、7

5、号见图2）。不过，在盘车过程中，此轴颈圆是转动的，既有绕其自身圆心收稿日期：作者简介：林焕森（1940—），男，教授级高工，长期从事大型水电机组的安装、运行、检修、试验及其技术管理工作。8Q点的自转，又有其圆心Q点在摆度圆圆周上绕P点的公转（见图1）；而且，如果此轴颈圆按顺时针方向自转一周或者某一个角度φ，其圆心Q点会同时在摆度圆P的圆周上也按顺时针方向转过一周或者某一个角度φ。可见，我们只要在轴颈圆边缘某处装一个固定的百分表，则机组每转一周（或者说，轴颈圆上的各点通过百分表测头一次），轴颈圆就会绕其圆心Q自转一周

6、；与此同时，Q点又会绕P点公转一周，见图2（请注意，图2所示为Q点落在P圆的H点上的情况）。在此，要顺便提示一下R和r大小的概念，图2只是一个示意图，在实际设备上，摆度圆的直径尺寸较少超过2mm，而轴颈圆的直径尺寸可达1000mm以上。在上面已经建立起来的摆度圆P和轴颈圆Q的概念基础上，下面，我们进一步研究一下在盘车过程中P圆与Q圆的相互关系。图2摆度圆P与轴颈圆Q的关系示意图（图上所示为Q点落在P圆H点上的情况）首先，我们在摆度圆P的X轴上架设一个百分表，使其测头接触轴颈圆上的0#点（或称8#点），见图2，并且假

7、定此0#点是轴颈圆上的最小摆度点，再设此时百分表指示值为“0”。正是因为轴颈圆圆心Q沿着摆度圆P的圆周的移动是由于轴颈圆的自转所引起，所以此时的轴颈圆圆心Q必定落在摆度圆圆周上的H点；而当主轴按俯视顺时针方向转动45°，当轴颈圆上的1#点与百分表测头接触时，轴颈圆圆心Q必将落在摆度圆圆周上的A点；依此类推，当轴颈圆上的2号、3号、4号、5号、6号、7号点分别与百分表测头接触时，轴颈圆圆心Q必将对应地落在摆度圆圆周上的B、C、D、E、F、G点。由于轴颈圆上的4#点与0#点相隔180°，可见，此4#点就是轴颈圆上的最大

8、摆度点，而百分表所检测到的4号点与0号点之间的差值就是最大摆度值Jmax（即摆度圆直径2r值）。此外，从图2可以看出，当Q点落在B点或F点时(或者说，当百分表接触到2号点或6号点时)，百分表指示值是相同的，都是HP=r；当Q点落在A点和G点时(或者说，当百分表接触到1号点或7号点时），百分表指示值都应该是HL=HP一LP=r一rcos45°≈0.293r；同