大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械聯(lián)軸器找中心分步組合法技術(shù)研究

蔡武軍

（浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315208）

大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械聯(lián)軸器找中心分步組合法技術(shù)研究

蔡武軍

（浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315208）

發(fā)電設(shè)備中大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的數(shù)量較多，能夠更快速、準(zhǔn)確、方便地找到并消除轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)軸器中心偏差，不僅能縮短運(yùn)行設(shè)備搶修時(shí)間，而且會(huì)大大提高檢修的工作效率，從而降低檢修成本。常用的傳統(tǒng)聯(lián)軸器找中心方法在小型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械靠背輪上找中心誤差不大，但在大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械靠背輪上的使用誤差會(huì)被放大，致使工作的強(qiáng)度增加，操作工藝也很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)軸器找中心分步組合法彌補(bǔ)了這個(gè)不足，在快速找中心工作中發(fā)揮了重要的作用。

大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械；聯(lián)軸器找中心；分步組合法；測(cè)量和計(jì)算

大型發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械（簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)機(jī)）聯(lián)軸器找中心工作所占的轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備安裝工期比例較大，目前，一臺(tái)大型轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)軸器找中心工作，至少需要用時(shí)1天，甚至幾天時(shí)間。常用的傳統(tǒng)聯(lián)軸器找中心方法（簡(jiǎn)稱(chēng)傳統(tǒng)法）在實(shí)際的支撐腳墊片調(diào)整過(guò)程中，不僅存在很大的測(cè)量誤差，而且無(wú)法消除其他誤差的疊加所引起的對(duì)調(diào)整精度的影響，增加了反復(fù)調(diào)整支撐腳墊片的次數(shù)，對(duì)中的精度也很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求。

分步組合法將傳統(tǒng)法進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，不僅可以排除測(cè)量誤差，而且還能將其他的誤差都轉(zhuǎn)移到徑向偏差上，再用簡(jiǎn)單的方法加以消除，提高工作效率。以下將對(duì)傳統(tǒng)法中支撐腳墊片量測(cè)量計(jì)算和調(diào)整過(guò)程中所產(chǎn)生誤差的變化規(guī)律進(jìn)行分析，并將傳統(tǒng)法與分步組合法進(jìn)行比較和研究。

1 傳統(tǒng)法支撐腳墊片調(diào)整量的計(jì)算

傳統(tǒng)法和分步組合法所采用的測(cè)量中心偏差數(shù)據(jù)方法和判斷聯(lián)軸器中心狀態(tài)圖的方法相同。傳統(tǒng)法消除軸向偏差（又稱(chēng)張口）的支撐腳墊片調(diào)整量是根據(jù)相似三角形定理推導(dǎo)的[1]，公式為：

式中：L1和L分別為支撐腳X點(diǎn)和Y點(diǎn)到聯(lián)軸器對(duì)輪處的距離；D為對(duì)輪直徑；|a|為軸向偏差值。

傳統(tǒng)法消除徑向偏差如下：求出前后支撐點(diǎn)的調(diào)整量ΔX和ΔY后，根據(jù)中心狀態(tài)圖，確定減去|b|還是加上|b|，即總的調(diào)整量為[2]ΔX±|b|及ΔY±|b|。以上（左）張口、徑向偏下（右）為例中心狀態(tài)圖如圖1所示。

圖1 聯(lián)軸器中心狀態(tài)

從理論上分析，在圖1所示的支撐腳為X點(diǎn)和Y點(diǎn)，而實(shí)際轉(zhuǎn)機(jī)的支撐腳是一個(gè)面，傳統(tǒng)法在實(shí)際工作中測(cè)L1和L的距離一般是將支撐腳螺栓處定為X點(diǎn)和Y點(diǎn)，但是當(dāng)聯(lián)軸器存在張口時(shí)，實(shí)際支撐點(diǎn)是不在X點(diǎn)和Y點(diǎn)上的[3]，所以存在測(cè)量誤差。小型轉(zhuǎn)機(jī)由于支撐腳墊片較小，中心偏差要求不高，轉(zhuǎn)機(jī)體積和重量也不大，墊片調(diào)整方便，所以用傳統(tǒng)法可以滿(mǎn)足要求，但是大型轉(zhuǎn)機(jī)找中心要求標(biāo)準(zhǔn)較高，而且支撐腳墊片又大又長(zhǎng)，所以測(cè)量和計(jì)算誤差會(huì)放大很多，加上大型轉(zhuǎn)機(jī)的體積和重量較大，調(diào)整過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，使找中心的工作效率極低。

另外，在找中心的操作過(guò)程中，還有2個(gè)誤差很可能會(huì)疊加：一是實(shí)際使用的墊片都存在制造誤差；二是ΔX和ΔY計(jì)算結(jié)果中存在＜0.05 mm的小數(shù)值。由于聯(lián)軸器對(duì)中的結(jié)果既要滿(mǎn)足中心偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，又要滿(mǎn)足每個(gè)支撐腳墊片數(shù)最終不大于3張墊片[4]的要求，所以，實(shí)際操作中，小數(shù)值往往會(huì)被湊成整數(shù)，就會(huì)造成誤差的疊加，這兩個(gè)誤差單獨(dú)看雖然不大，但當(dāng)誤差在同方向疊加的時(shí)候會(huì)造成較明顯的影響。因?yàn)閭鹘y(tǒng)法的調(diào)節(jié)特點(diǎn)會(huì)使多種誤差很容易疊加在一起，操作者會(huì)把握不住偏差變化規(guī)律，造成反復(fù)多次的調(diào)整墊片數(shù)量，每一次調(diào)整墊片都要將所有操作程序重復(fù)1次，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度也很難達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)要求。

很多時(shí)候操作人員為了減少多次調(diào)整和制作墊片的麻煩，會(huì)將多張小墊片藏在大墊片中，當(dāng)支撐腳螺絲壓緊以后，從表面看還是3個(gè)，找正的中心會(huì)在短時(shí)間內(nèi)破壞，使振動(dòng)超標(biāo)，降低軸系零件的使用壽命，影響機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

2 分步組合法找中心的原理

2.1 支撐腳大墊片產(chǎn)生的測(cè)量誤差分析

當(dāng)轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)軸器軸向偏差的張口大到一定量時(shí)，轉(zhuǎn)機(jī)支撐腳在兩種張口狀態(tài)下的極限接觸點(diǎn)位置分別為X1，Y1和X2，Y2，隨著張口方向和量的變化，如果考慮支撐腳和墊片的形變，支撐合力點(diǎn)的實(shí)際位置是在X1至X2之間和Y1至Y2之間變化的，所以，距離L1和L的值是在一定范圍內(nèi)隨張口偏差方向和量的變化而變化的，如圖2所示。

圖2 兩種張口狀態(tài)下的支撐點(diǎn)

2.2 排除測(cè)量誤差的方法

將墊片制作成 “凹”形結(jié)構(gòu)，且墊片寬L3= X1X=X2X=Y1Y=Y2Y，如圖3所示，這樣可使前后支撐點(diǎn)變化規(guī)律相同，如不考慮墊片和轉(zhuǎn)機(jī)支撐腳的形變，就可以證明轉(zhuǎn)機(jī)前后支撐腳間隙所圍成的2個(gè)直角三角形全等：

得出：只要聯(lián)軸器存在張口a≠0，轉(zhuǎn)機(jī)前后支撐點(diǎn)間的距離始終滿(mǎn)足L2=XY=X1Y1=X2Y2，所以只要找出間距XY與中心偏差之間的關(guān)系，就能在計(jì)算中將支撐腳墊片的測(cè)量誤差排除。

圖3 前后支撐腳接觸點(diǎn)及墊片外形

根據(jù)三角形相似定理，以上張口為例推導(dǎo)計(jì)算公式，如圖4所示。

圖4 中心狀態(tài)

而EY=ΔY1，CB=|a|，XY=L2，AB=D，

由式（3）得出：L2的測(cè)量點(diǎn)可定在前后支撐腳的兩個(gè)螺栓之間，不管張口怎么變化，L2的實(shí)際距離與XY的測(cè)量距離始終是相等的，所以計(jì)算值是精確的。

根據(jù)式（2）、圖1、圖2可得：

從以上公式可以得出分步組合法的軸向偏差墊片調(diào)整量的公式為：

分步組合法徑向偏差消除方法與傳統(tǒng)法相同。通過(guò)對(duì)上述公式分析可得出結(jié)論：

（1）聯(lián)軸器消除張口的動(dòng)作為整個(gè)軸系繞支撐點(diǎn)X點(diǎn)旋轉(zhuǎn)ΔY1以及支撐點(diǎn)X和支撐點(diǎn)Y同時(shí)升降ΔX的2個(gè)動(dòng)作的組合，另外消除徑向偏差的動(dòng)作也是4個(gè)支撐腳同時(shí)升降|b|，所以操作中可以將ΔX和|b|組合起來(lái)一次性調(diào)整墊片。

（2）由于ΔY1如式（3）所示，已排除了支撐腳墊片的測(cè)量誤差，所以是精確的，但ΔX中的L1還存在測(cè)量誤差，造成ΔX的計(jì)算值內(nèi)存在誤差，這個(gè)誤差可以在后面的3個(gè)步驟中消除。

3 分步組合法在墊片量調(diào)整過(guò)程中消除剩余誤差的方法（三步法）

因?yàn)閷?shí)際墊片都存在一定量的制造誤差，其中的厚墊片的制造誤差大于薄墊片的制造誤差，并且ΔX＜ΔY，所以根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得出以下兩步計(jì)算法。

第一步，墊片制造誤差轉(zhuǎn)移法：

設(shè)ΔX±b中存在的墊片制造誤差為ε1，ΔY1中存在的墊片制造誤差為ε2。

根據(jù)實(shí)際墊片制造偏差大小，設(shè)偏差大為+，反之為-，得出計(jì)算公式：前支撐腳實(shí)際總調(diào)整墊片量為ΔX±|b|+ε1+ε2，后支撐腳實(shí)際總調(diào)整墊片量ΔY=ΔY1+ΔX±|b|+ε1+ε2。

對(duì)上式分析得，將ΔY1的墊片制造誤差轉(zhuǎn)移到已存在的測(cè)量誤差和墊片制造誤差的ΔX±|b|上，從而保證了ΔY1的精確度，ΔX±|b|內(nèi)的誤差由第二步方法進(jìn)一步縮小。

第二步，湊數(shù)法：

(3) 巖體裂隙傾角和漿液擴(kuò)散方位角均會(huì)對(duì)注漿壓力隨著時(shí)間和空間變化產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)漿液擴(kuò)散方位角θ≤90°時(shí)，同一時(shí)間下，漿液壓力隨著注漿孔距的增加呈現(xiàn)先增大后減小的特征，且漿液壓力和注漿壓力均隨著傾角增加而減??；當(dāng)90°

可根據(jù)中心偏差狀態(tài)圖來(lái)判斷前后4個(gè)支撐腳同時(shí)加或減墊片量，一般不大于0.30 mm。

該方法根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有的墊片規(guī)格就近試湊，目的是進(jìn)一步縮小誤差，運(yùn)氣好的話(huà)可以不需要做下一步就可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。試湊的原則是保證后支撐腳實(shí)際所墊的墊片量跟理論計(jì)算值相同，把最終的微小誤差轉(zhuǎn)移在前支撐腳上，前支撐腳可用誤差相對(duì)較小的薄墊片湊數(shù)。

第三步：

通過(guò)兩步操作后，徑向偏差如果還沒(méi)有達(dá)標(biāo)，就可以再測(cè)1次徑向偏差數(shù)據(jù)，使用徑向偏差消除法，將4個(gè)支撐腳同時(shí)增減|b|來(lái)消除徑向剩余偏差。

通過(guò)以上三步方法既能保證達(dá)到對(duì)中精度高標(biāo)準(zhǔn)，又能保證前后支撐腳都不大于3張墊片。

4 實(shí)際應(yīng)用

測(cè)量聯(lián)軸器直徑D=209 mm，L1=460 mm，L2=765 mm，三表法測(cè)量數(shù)據(jù)得到計(jì)算結(jié)果，軸向偏差：上張口0.19 mm，左張口0.34 mm，徑向偏差：中心偏下0.10 mm，偏右0.06 mm。畫(huà)中心狀態(tài)圖，如圖4所示，計(jì)算|b|（計(jì)算值保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）。

水平偏差：ΔX=L1/D×a=460/209×0.34=0.75 mm，ΔY1=L2/D×a=765/209×0.34=1.24 mm，|b|= 0.06 mm。

第一步，測(cè)量實(shí)際墊片得：ε1=-0.06 mm，ε2=-0.06 mm。

前支撐腳實(shí)際墊片總調(diào)整量=ΔX±|b|+ε1+ε2= 0.42+0.1-0.06-0.06=0.4 mm，后支撐腳實(shí)際墊片總調(diào)整量=ΔY=ΔY1+ΔX±|b|+ε1+ε2=0.7+0.4=1.1 mm。

第二步，ΔY的實(shí)際墊片可以湊成1.23 mm，則ΔX=0.4+1.23-1.1=0.52 mm（實(shí)際墊片正好可以湊成0.52 mm）。

水平偏差調(diào)整方法：不需要計(jì)算調(diào)整量，只需將百分表安放在水平位置，直接看著表的數(shù)據(jù)變化，根據(jù)中心狀態(tài)圖和式（5）、式（6），用千斤頂或用螺栓頂支撐腳，使其左右移動(dòng)來(lái)調(diào)整[4]中心偏差。

第三步，緊螺帽后，數(shù)據(jù)測(cè)量得徑向下偏差0.1 mm。繼續(xù)在支撐腳同時(shí)加墊片，再調(diào)整左右偏差。

裝復(fù)后驗(yàn)收：垂直和水平中心偏差全為0，前支撐腳墊片2個(gè)，后支撐腳墊片3個(gè)，全程用時(shí)2.5 h左右。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用證明，聯(lián)軸器找中心分步組合法既能在分步測(cè)量和計(jì)算中準(zhǔn)確地判斷誤差的大小和方向，又能在組合運(yùn)用中精準(zhǔn)地消除誤差，與傳統(tǒng)法相比，具有精度更高、操作方法更簡(jiǎn)單、速度更快的特點(diǎn)，且在大、小型轉(zhuǎn)機(jī)聯(lián)軸器上都可以使用，具有很高的使用價(jià)值。

[1]邵和春，徐柏葉，盧永利.火電廠鍋爐檢修工藝[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]趙鴻逵.熱力設(shè)備檢修基礎(chǔ)工藝[M].北京：中國(guó)電力出版社，2007.

[3]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.鍋爐輔機(jī)檢修（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[4]郭延秋.大型火電機(jī)組檢修實(shí)用技術(shù)叢書(shū)鍋爐分冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.

（本文編輯：陸 瑩）

Research of Fractional Step-combination Method used in Large Rotating Machinery Coupling Alignment

CAI Wujun
（Zhejiang Zheneng Zhenhai Power Generation Co.，Ltd.，Ningbo Zhejiang 315208，China）

There are a large number of rotating machineries in power generating equipment and quick and accurate elimination of the misalignment of the coupling is not only beneficial to reduce repair time but improve the efficiency of maintenance work to reduce maintenance cost.The error of traditional method for coupling alignment of back wheel of small rotating machinery is small while it is big in back wheel coupling alignment of a large rotating machinery，which increases work load and makes high-standard operation procedure hard to finish.The fractional step-combination method of the coupling alignment makes up for this deficiency and plays an important role fast coupling alignment.

large rotating machinery；coupling alignment；fractional step-combination method；measurement and calculation

TM621.3

B

1007-1881（2015）11-0085-04

2015-09-17

蔡武軍（1980），男，助理工程師，技師，從事發(fā)電廠鍋爐檢修工作。