大型泵站主機(jī)組擺度測量技術(shù)探析

李蘊(yùn)升，江如春，邱曉僑

（江蘇省江都水利工程管理處，江蘇揚(yáng)州 225000）

1 工程概況

江都第一抽水站（簡稱江都一站）與江都其他3 座泵站及相關(guān)配套工程共同組成江都水利樞紐工程，工程位于揚(yáng)州市江都區(qū)，地處京杭大運(yùn)河、新通揚(yáng)運(yùn)河和淮河入江尾閭芒稻河的交匯處，具有灌溉、排澇、泄洪、通航、發(fā)電、過魚、改善生態(tài)環(huán)境等綜合功能，既是江蘇省江水北調(diào)的龍頭，也是國家南水北調(diào)東線工程的源頭。工程于1961年12月開工，1963 年3 月建成，現(xiàn)裝有8 臺1.75ZLQ-6.0 立式機(jī)械全調(diào)節(jié)軸流泵，配套TL1000-24/2150型立式同步電動機(jī)，設(shè)計總流量81.6 m3/s，6 kV主電源由江都站專用變電所直接供給。泵站采用堤身式結(jié)構(gòu)，肘形進(jìn)水流道，虹吸式出水流道，真空破壞閥斷流。

高質(zhì)量開展機(jī)組檢修工作是保障大型泵站工程持續(xù)發(fā)揮巨大效益的前提，對機(jī)組檢修工作關(guān)鍵流程技術(shù)的創(chuàng)新攻關(guān)是提高檢修質(zhì)量的基石。本文主要探討大型立式水泵機(jī)組檢修重要環(huán)節(jié)——機(jī)組軸線擺度測量技術(shù)［1］創(chuàng)新及探索，在目前水利行業(yè)大型立式水泵軸線擺度測量調(diào)整方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，降低誤差因素，提高擺度測量調(diào)整的技術(shù)水平。

2 測量方法

（1）分別在電動機(jī)上導(dǎo)軸承軸頸、下導(dǎo)軸承軸頸和水泵水導(dǎo)軸承軸頸處按90°（正南和正東）上下同方位架設(shè)帶磁座的百分表。

（2）采用人工盤車法，按照順時針的方向，每45°角讀取1次百分表數(shù)值，人工讀取8個等方位數(shù)據(jù)，南表、東表共讀取48點(diǎn)數(shù)值。

（3）通過讀取的8個等方位的數(shù)值，計算出轉(zhuǎn)動軸在下導(dǎo)軸承軸頸、水導(dǎo)軸承軸頸處的擺度值，并對南表、東表相應(yīng)點(diǎn)的測量及計算結(jié)果進(jìn)行對比，確認(rèn)測量數(shù)值的準(zhǔn)確性，判斷各部位擺度值是否滿足規(guī)范要求。

（4）若擺度值超出規(guī)范要求時，根據(jù)相似三角形法，人工計算得出各部位轉(zhuǎn)動軸擺度的調(diào)整數(shù)值，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

（5）調(diào)整后，重復(fù)上述步驟，直至各部位的擺度值滿足規(guī)范要求。

3 存在問題

（1）測量過程中，需要至少3人在相應(yīng)位置讀取百分表數(shù)值，并由2 人在水泵層、聯(lián)軸層、主機(jī)層處進(jìn)行傳話，確認(rèn)數(shù)值讀取完畢。

（2）人工讀取百分表數(shù)值時可能存在讀數(shù)誤差，在數(shù)值讀取完畢后計算過程中可能存在人工計算錯誤，影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）人工讀數(shù)及計算用時較長，與檢修或搶險工作需要不符，當(dāng)需要測量調(diào)整多次時，更加影響檢修或搶險進(jìn)度。

（4）目前，機(jī)組軸線擺度測量后的調(diào)整需要一定的工作經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)水平，測量調(diào)整工作不適合全員參與。

4 改進(jìn)思路

為高質(zhì)量開展水利工程運(yùn)行管理，更好建設(shè)現(xiàn)代化水利工程，針對機(jī)組檢修過程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題，提出升級改進(jìn)方案。具體思路是采用電子百分表測微計，自動實(shí)時連續(xù)采集擺度點(diǎn)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)實(shí)時上傳開發(fā)的PC 端機(jī)組軸線擺度測量調(diào)整軟件，建立機(jī)組軸線擺度測量調(diào)整智能系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)開展實(shí)時記錄及智能分析工作，實(shí)時反映機(jī)組軸線擺度方向及大小，大幅度提高檢修工作效率和準(zhǔn)確度。

（1）分別在主機(jī)組上導(dǎo)軸承軸頸、下導(dǎo)軸承軸頸、水導(dǎo)軸承軸頸處按90°（正南和正東）上下同方位架設(shè)2只電子數(shù)顯百分表（型號25 mm×0.01 mm）利用磁性表座進(jìn)行固定，百分表架設(shè)于正南、正東方向。電子數(shù)顯百分表由RS485 串口轉(zhuǎn)USB 線與8路集線器連接，通過8 路集線器（型號5010-411a）由RS232串口轉(zhuǎn)USB 線與筆記本電腦連接，配合測微計系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)上傳至電腦，自動形成相應(yīng)的Excel表，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時存儲和運(yùn)算。

（2）采用人工盤車法，按照順時針的方向，45°自動讀取1 次百分表數(shù)值，每次讀取數(shù)值時通過測微計系統(tǒng)自動采集，通過8 次采集，南表、東表共產(chǎn)生48點(diǎn)數(shù)值。

（3）南表、東表共48 點(diǎn)數(shù)值分別自動導(dǎo)入主機(jī)組擺度測量成果表的單元格內(nèi)，通過計算機(jī)編程軟件自動進(jìn)行計算，得出機(jī)組軸線的凈擺度、全擺度值，并對南表、東表相應(yīng)點(diǎn)的測量及計算結(jié)果進(jìn)行自動對比，確認(rèn)測量數(shù)值的準(zhǔn)確性。

（4）將相似三角形法內(nèi)嵌至測量軟件，自動計算得出轉(zhuǎn)動軸各部位擺度的調(diào)整數(shù)值，科學(xué)實(shí)時指導(dǎo)相應(yīng)的調(diào)整。

以江都一站為例，根據(jù)電機(jī)下導(dǎo)軸頸擺度值計算出推力頭絕緣墊的處理值，并對絕緣墊進(jìn)行刮削處理［2］。計算式為

式中：δ為絕緣墊最大刮削量，mm；φ為下導(dǎo)軸頸處最大凈擺度，mm；D為推力頭底面直徑，mm；L為上導(dǎo)測點(diǎn)與下導(dǎo)測點(diǎn)距離，mm。

根據(jù)江都一站現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)：φ=0.07 mm，D=600 mm，L=1 700 mm，則δ

此處需注意的是：絕緣墊刮削處理位置與下導(dǎo)軸頸擺度點(diǎn)位置一致，且采用階梯式處理方式；在處理絕緣墊時，應(yīng)注意處理量對填料函軸頸及水導(dǎo)軸頸擺度值的影響。

根據(jù)填料函軸頸或水導(dǎo)軸頸的擺度值計算出聯(lián)軸器處的處理值，并對聯(lián)軸器接觸面進(jìn)行刮削或加墊處理［3］。計算式為

式中：δ′為聯(lián)軸器接觸面最大刮削量或加墊量，mm；φ′為填料函軸頸或水導(dǎo)軸頸處最大凈擺度，mm；D′為聯(lián)軸器接觸面直徑，mm；L′為聯(lián)軸器接觸面與填料函測點(diǎn)或水導(dǎo)測點(diǎn)距離，mm。

根據(jù)江都一站現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)：填料函軸頸處

此處需注意的是：聯(lián)軸器接觸面刮削位置應(yīng)是填料函、水導(dǎo)軸頸擺度點(diǎn)位置的正對點(diǎn)方向，聯(lián)軸器接觸面加墊位置應(yīng)是填料函、水導(dǎo)軸頸擺度點(diǎn)位置的同方向且采用階梯式處理方式。

（5）調(diào)整后，重復(fù)上述步驟，直至各部位的擺度值滿足規(guī)范要求［4］。當(dāng)軸的速度分別為100、250、370、600、1 000 r/min 時，所對應(yīng)的相對擺度見表1。

表1 機(jī)組軸線允許擺度值（雙振幅）

5 結(jié) 語

本次機(jī)組軸線擺度測量調(diào)整技術(shù)創(chuàng)新及探索，可有效解決目前主機(jī)組擺度測量過程中存在的問題。測量過程中，各電子百分表的數(shù)值都能實(shí)時讀取，自動上傳，減少了相應(yīng)的讀表、傳話人員，同時避免了人工讀取數(shù)值及計算過程中可能產(chǎn)生的誤差，為擺度精確調(diào)整工作提供可靠數(shù)據(jù)。通過實(shí)時讀取數(shù)據(jù)，自動計算結(jié)果可以縮短檢修過程中水泵機(jī)組軸線軸擺度測量調(diào)整的時間，提高檢修或搶險工作效率，更加符合水利現(xiàn)代化、信息化、精細(xì)化發(fā)展的要求。