汽轮机找中心

浅谈联轴器找正之我见浅谈联轴器找正之我见 摘要 摘要 旋转设备在安装或维修后始终存在轴对中的问题 是机 组安装检修过程中一个极其重要的环节 对中精度的高低对设备运 行周期及运行效率有着直接的影响 找正的目的是保证旋转设备各 转子的中心线连成一条连续光滑的曲线 各轴承负荷分配符合设计 要求 使旋转设备的静止部件与转子部件基本保持同心 将轴系的 扬度调整到设计要求 找正的精度关系到设备是否能正常运转 对高 速运转的设备尤其重要 因此在每次检修中必须进行转动机械设备 轴中心找正工作 使两轴的中心偏差不超过规定数值 在我厂化工 设备 不包括厂家给出冷态与热态的中心数据 其中心标准基本 上都在 0 05mm 即 5 丝 以内 现就对联轴器找中心的原理 步骤并 对联轴器找中心在实际工作作中常见的一些方法 注意事项以及找 正在实践中的应用作简单的介绍 1 找中心的原理 测量时在一个转子对轮上装上磁性表座 另 一个对轮上装上百分表 径向 轴向各一付 为防止转子窜轴 轴向则需装二个表 相差 180 度 连接对轮 一般一到二枚螺丝 拧紧即可 然后一起慢慢地转动转子 每隔 90 度停下来测量一组 数据记下 测出上 下 左 右四处的径向 a 轴向 s 四组数据 将数据记录在下图所示的方格内 a1 a4 s1 s4s2 s3 a2 a3 一般圆里面的为轴向数据 s 外面的为径向数据 a 在测得的数 值中 若 a1 a2 a3 a4 则表明两对轮同心 若 s1 s2 s3 s4 表 明两对轮的端面平行 若同时满足上述两个条件 则说明两轴的中 心线重合 若所测数据不等 根据计算结果是否在标准范围内 超 出标准则需对两轴进行找中心 二 找中心步骤 1 检查并消除可能影响对轮找中心的各种因素 如清理对轮上 油污 锈斑及电机底脚 基础 2 连接对轮 保证两对轮距离在标准范围内 3 用塞尺检查电机的底脚是否平整 有无虚脚 如果有用塞尺 测出数值 用铜皮垫实 4 先用直尺初步找正 主要是左右径向 相差太大用百分表测 量误差太大 并容易读错数据 5 安装磁性表座及百分表 装百分表时要固定牢 但要保证测 量杆活动自如 测量径向的百分表测量杆要尽量垂直轴线 其中心 要通过轴心 6 测量轴向的二个百分表应在同一直径上 并离中心距离相等 装好后试转一周 并回到原来位置 此时测量径向的百分表应复原 为测记方便 将百分表的小表指针调到量程的中间位置 并最好调 到整位数 大针对零 7 把径向表盘到最上面 百分表对零 慢慢地转动转子 每隔 90 度测量一组数据记下 测出上 下 左 右四处的径向 a 轴向 s 四组数据 将数据记录在右图内 径向的记在圆外面 轴向数据 记录在圆里面 注意 拿到一组数据你要会判断它的正确性 你从 那里开始对零的 盘一周后到原来位置径向表应该为 0 径向表读 数上下之和与左右之和应相差不多 两只轴向表数据相同 否则的 话要检查磁性表座和百分表装得是否牢固 8 间隙测量 记录及计算 百分表安装在电机侧 端面不平行值 张口 的计算 不考虑轴向窜轴 轴向装 一只百分表 计算公式为 s s1 s3 正的为上张口 负的为下张 口 左右张口为 s s2 s4 正的为 s2 那边张口 负的为 s4 那边 张口 上下径向偏差的计算公式为 a a1 a3 2 正的为电机偏 高 负的为电机偏低 左右径向偏差的计算公式为 a a2 a4 2 正 的为电机偏右 负的为电机偏左 中心调整计算公式 前支撑 s L1 D a 2 1 后支撑 s L1 L2 D a 2 2 2 1 可得 s L2 D 由此可得出轴向偏差的调整只 与前后支撑之间距离有关 安装表时只需在每个对轮上装轴向二只表 电机与风机的径向 偏差会直接反映在轴向表上 并经计算可得 轴向安装二只表为了消除轴向窜动对轴向偏差测量结果的影响 三 找中心的方法 一 基准部位的选择 轴不对中联轴器轴线位置偏差找正确定基准部位是非常重要的 比如离心卧式水泵机组 不带增速的风机等设备 基准部位就应该 选择非电机端 带增速 带耦合器的大型鼓风机 透平机 汽轮机 基准部位就应该考虑电机端在最后调整过程中所形成的累积误差值 同时还需要考虑热膨胀对轴中心的影响 所选择的基准部位就应该 尽量满足运转周期长 标准件 热膨胀中心线偏移小的部位作为基 准部位 二 测量方法的选择 百分表测量法把专用的夹具 平台 或磁力表座装在作基准的 半联轴器上 用百分表测量联轴器的径向间隙和轴向间隙的偏差值 此方法使联轴器找正的测量精度大大提高 运用百分表对水泵 风 机等旋转设备找正相当普遍 通过查找数据表可以快速计算出原动 机侧地脚螺栓调整数值 1 双表测量法 一点测量法 用两块百分表分别测量联轴器外圆和端面同一方位上的偏差值 故又称一点测量法 即在测量某个方位上的径向读数的同时 测量出 同一方位上的轴向读数 具体操作步骤如下 初步调整 设备吊装到位后 先用角尺 钢板尺等对吊装就 位准备调整的设备上的联轴器做初步测量与调整 注 地脚螺栓支承面必须满足设备安装相关要求 需保证基准 端略高于原动机端 否则 设备找正无意义 等分线划分 将静态下的两半联轴器 在0 360 之间平分四等分 并在等分点 做好画线标记 如图2所示 百分表架设 在作基准的主机侧半联轴器上装上专用夹具及 百分表 使百分表的触头指向原动机侧半联轴器的外圆及端面 架 设方法如图3所示 百分表校正 保证架设的测量杆有一定的初始测力 即在测 量头与零部件表面接触时 一般为总量程的1 2左右的压缩量 然后 调整表圈 使表盘的零度刻线对准指针 轻轻拉动测量杆的圆头几 次 检查百分表的指针所指的零位有无变化 如果是旋转设备偏移 值测量 选择两半联轴器其中一端 根据图2联轴器等分点划分方法 从点1旋转360 回到点1的位置 检查百分表的指针所指的零位有无 变化如无变化即可开始测量或零件校核 测量与记录 测量时 先测0 方位的径向读数a1 及轴向读 数s1 为了分析计算方便 常把a1 和s1 调整为零 然后两半联轴 器同时转动 每转90 读一次表中数值 并把读数值填到记录图中 圆外记录径向读数a1 a2 a3 a4 圆内记录轴向读数 s1 s2 s3 s4 当百分表转回到零位时 必须与原零位读数一致 否则需找出原因并排除之 常见的原因是轴窜动或地脚螺栓 松动 测量的读数必须符合下列条件才属 正确 即a1 a3 a2 a4 s1 s3 s2 s4 测 量记录图如图4所示 如果表2测量点为联 轴器内侧时 则s1 s3的读数在后续判断 调整支点计算中应为此数的相反数 通过对测量数值的分析计算 确定两轴在空间的相对位置 然 后按计算结果进行调整 这种方法应用比较广泛 可满足一般旋转 设备的安装精度要求 主要缺点是对有轴向窜动的联轴器 在转子 盘车时其端面的轴向度数会产生误差 因此 这种测量方法适用于 由滚动轴承支撑的转轴 轴向窜动比较小的中 小型设备 如SH型 水泵联轴器找正等 2 三表测量法 两点测量法 三表测量法与两表测量法不同之出在于百分表接触联轴器与轴 中心等距离处对称布置两块百分表 在测量一个方位上径向读数和 轴向读数的同时 在相对的一个方位上测其轴向读数 即同时测量 相对两方位上的轴向读数 可以消除轴在盘车时窜动对轴向读数的 影响 百分表的架设 在作基准的主机侧半联轴器上装上专用夹具及百分表 使百分 表的触头指向原动机侧半联轴器的外圆及端面 其中在联轴器端面 等距离对角处架设两块百分表 0 方位上的表称为主表 180 方 位上的表称为副表 百分表架设方法如图5所示 测量与记录 在测量0 360 之间平分四等分点时 按照图2所示的划分方 法将表1 主表 副表的零刻度线分别回零 记录下点1位置表1 主 表 副表在零位的量值a1 0 s1 0 s1 0 旋转两半联轴器至 点2位置 记录下a2 s2 s2 的数值 旋转两半联轴器至点3位 置 记录下a3 s3 s3 的数值 旋转两半联轴器至点4位置 记 录下a4 s4 s4 的数值 旋转两半联轴器至点1位置 表1 主 表 副表在零位的量值a1 0 s1 0 s1 0 确定此组测量数值 的正确性 圆外记录径向读数a1 a2 a3 a4 圆内记录轴向读数 s1 0 s2 s2 s2 2 s3 s3 s3 2 s4 s4 s4 2 如果主表 副表测量点为联轴器内侧时 则 s1 s3的读数在后续判断调整支点计算中应为此数的相反数 三表测量法与两表测量法的差别 三表测量法测量较两表法测量最大的区别在于测量更加精确 现场测量过程中 如果传动轴在旋转的过程中轴线方向上发生了位 移 两表法测量数值较真实值就会产生误差值 使用三表法就能够 消除轴向窜动带来的误差值 通过对三表法在1800方向上的两个数 值做镜像分析 就可以得出轴向位移的偏差值 即 a3 a1 a2 2 分析原理图如图6所示 这种测量方法精度很高 适用于两半联轴器直接靠螺栓无中间 连接部件需要精确对中的精密或高速运转的联轴器设备 如汽轮机 鼓风机 加压机组 离心式空压机组等 四 偏差示意图 旋转设备联轴器偏差情况分析示意图如图8所示 五 联轴器偏差调整与计算结论表 六 机泵 风机等 联轴器找中心的注意事项 1 找中心专用 工具应牢固 以免因松弛而影响测量准确度 2 找中心专用工具固 定在联轴器上应不影响盘车测量 3 用百分表测量时 百分表应留 有足够的余量 以免因标杆顶死而出现错误数据 4 用塞尺测量时 塞尺片不多于三片 表面平滑无皱纹 插进松紧均匀 以免出现过 多的误差 5 测量的位置在盘车后应一致 避免出现误差 盘车时 注意不要盘过头或没有盘够 以免影响测量准确度 6 用百分表或 塞尺测量时 都需进行复核一次 若两次测量误差小于 0 02mm 则 可以结束 否则再进行第三次或更多次测量 复测 若有两次测量 结果小于误差要求 即可结束 7 找正通常是在常温下进行的 这 种找正称为 冷找正 或 冷对中 现将两轴中心线在常温下调 成一条直线 冷态联轴器对中 然后根据各转轴支点处的热膨胀 量大小撤去相应的厚度的垫片 以达到冷态找正的要求 为此 首 先判断两轴之间的空间位置 再进行计算 调整工作必须分成两步 走 先将两转轴中心线调成一条直线 再按热膨胀量大小在支点处 撤去相应厚度的垫片 热膨胀量的估算很难准确 一般在机器运转 一定时间后 如 8 小时 机器各部分温度都稳定时 停机趁热 检查 七 汽轮机转子联轴器找中心的注意事项 1 检查各轴承安装 位置是否正确 垫铁接触是否良好 2 空载时底部垫铁是否存在规 定的预留间隙 一般为 0 03 0 07mm 目的是使轴瓦轴瓦承载时各 垫铁所承受的负荷均匀 3 检查油挡和汽封间隙 确信转子未接 触油挡和汽封齿 4 对于放置较长时间的转子 在测量前应盘动数 圈 以消除静垂弧给测量造成的误差 5 放净凝汽器内的存水 下 部弹簧处于自然状态 5 百分表架装设应牢固 测量员周的百分表 杆延长线应与轴心线垂直相交 测量端面的百分表杆应与端面垂直 用以消除测量误差 7 百分表杆接触的位置应光滑 平整 且百分 表灵活 无卡涩 8 每次读表前 假连接销均应无憋劲现象 盘动 转子的钢丝绳不应吃劲 使用电动盘车地脚要确认紧固牢固 正反 转清楚 9 使用塞尺测量每次不应超过 3 片 单片不应有折纹 塞 入松紧程度适中 不应用力过大或过小 10 调整轴瓦垫铁时 垫 片不应有弯曲 卷边现象 对于轴承座 垫铁毛刺及垫片的油污 灰尘应清理干净 轴瓦翻入时 洼窝内应抹少量润滑油 有些轴瓦 润滑油入口通过下轴瓦一侧垫铁 所以在调整垫铁内的垫片时不要 漏检油孔 11 当调整量过大时 应检查垫铁的接触情况是否良好 出现间隙应刮研至合格 八 转子找中心的实践经验之谈 转子中心测量时已经是对汽轮机转子的扬度调整好后进行 通 常以汽轮机转子为基准来找发电机转子的中心 这时主要考虑的是 圆周值和端面值 圆周值当然是越小越好 我们做的时候一般控制 在 0 02mm 以下 同时还要考虑汽轮机和发电机运行时各转子向上位 移的膨胀量 来修正发电机转子是抬高还是要降低 端面值的要求 也就可以决定是要求上开口还是要求下开口 我们做一般是保证左 右开口为零 上下开口保证在 2 丝以内 这样在过临界时基本很少 有振动增加 同时制造厂的相关资料也可以为我们的测量做出一些 参考 对轮中心做成上张口还是下张口要根据机组的具体形式而定 比如 三支点两转子找中心 一般都做成下张口 具体数值有厂家 提供 这是从轴承负荷分配决定的 凝汽机组找中心一般做成上张 口 是由于再找中心时凝汽器内有没有充水以及真空形成后后汽缸 会下沉等因素决定的 总之 对轮找中心要根据具体情况具体分析 没有固定数值要求 要结合安装使用说明书和机组具体运行状态去 做 才能达到满意效果 在安装中找中心一般是在冷态下 与各机组的情况有关 不能 一概而论 小机组转子是双支点轴承支撑 考虑运行中前轴承箱受 热膨胀比后轴承箱多一般考虑上开口 此外 冷凝器的连接方式也 有关系 有的是弹性连接没有太大的影响 有的是刚性连接 在找 中时应灌水 而大机组采用双转子三轴承支撑 为了轴承负荷分配 一般制造厂家均有下开口的要求 关健在于热态运行中轴系要成为 一条连续的光滑曲线 不能死搬教条 要根据不同情况进行调整 我认为联轴器找中心与每台机组的实际情况差别非常大 我简 单讲述几点 1 与联轴器的型式有关 若为半挠性或挠性联轴器 中心无须 太过讲究 不过对于汽轮机而言一般没有采用挠性联轴器 而采用 半挠性联轴器的都只限于与发电机的联结上 2 上面有些同志所说的凝汽器的变化之类 也要看凝汽器的支 承型式 与后汽缸的联接型式 后汽缸的刚度 后座架的结构型式 等 比如有同志说凝汽器灌水后下降之类的 真空之后又如何 这 种说法是靠不住脚的 我简单谈一下自己的看法 1 现在的凝汽 器多为弹簧支承 凝汽器与后汽缸为刚性联接 这种型式中需要考 虑的是当凝汽器进水后 弹簧支承力变大 从而下沉 但当机组带 负荷后凝汽器膨胀 从而基本消除其变形 再加上进水的重量与凝 汽器本身的重量轻得不少 而弹簧的刚度很大 所以不至于影响联 轴器中心 所以上汽的机组基本上不需要灌水找中心线 2 真空 如何去影响凝汽器的受力呢 当然除了与后汽缸联接采用挠性波纹 管联接的结构外 是不会有太大影响的 在这里唯一的影响点就是 后汽缸靠台板座落在后座架上的 而汽缸与台板之间要求是接触良 好 也就是说之间没有空气存在 而后座架是通过灌浆的方式浇铸 在混凝土内的 所以当凝汽器抽真空时 因为这部分面积的影响从 而造成了大气自上往下的压力 这种结果当然是产生轴承座可能的 向下变形会大点 但此面积很小 不至于影响很大 3 轴承座受 热变形 这样可能会造成轴承位置有所抬高 4 以上三小点相互 作用的结果是相互抵消其对中心线的变化的 也这是设计时认真考 虑的 特别对于美国西屋公司的机组及 ABB 机组这方面的考虑很详 细 3 关于前轴承箱的问题 大家其实知道 现在的支承方式均为 中分面支承 比如上汽采用的下猫爪支承是将下猫爪作成下弯至支 承位置处于中分面位置 这样的支承情况 对运行中汽轮机联轴器 的张口影响基本是不存在的了 而至于轴承箱的温度 一般也就是 50 度左右 而轴承中分面离地面很很小 而且其它的轴承座也是一 样的离地这样高 所以其受热膨胀对中心线的影响不用考虑 4 轴承的负荷分配 这对于刚性联轴器是非常严肃的话题 这 也是采用张口来进行调整的 大家知道三轴承的联轴器都采用下张 口的型式 下张口的数值由厂家提供或经由现场负荷抬轴试验以确 定 而大家都知道 汽轮机轴承属于轻型转子 轴承负荷轻 所以 这种情况要特别注意 比如说吧 单缸机组而言 联轴器采用刚性 联接 调速汽门假设是 4 个 下面的为 1 2 上面的为 3 4 进 汽方式是 1 2 3 调门全开为满负荷 这时调速级为下部先进汽 必然会使蒸汽对转轴产生一个向上的压力差从而抬高转子 结果是 减轻了前轴承的负荷分配量 从而很容易产生轴承的油膜振荡 所 以为了轴承的稳定性 在这里的联轴器采用一定的下张口 从而可 以更好地稳定轴承的工作状况 5 至于谈到扬度的影响 我感觉不到 因为 汽缸 转子均按 同样的扬度进行安装的 为了使转子形成一条光滑顺畅曲线 一般 前轴承上扬 其上扬的结果是以后轴承处为零或稍负一点 但无论 如何 均需将联轴器中心线找正 6 以上所说 我当然没有必要再谈论中心线的具体数值了 因 为各种机组不同 且厂均有标准 只是取标准的方向如何而已 由上海汽轮机有限公司和德国 SIEMENS 公司联合设计制造的超 超临界 一次中间再热 单轴 四缸四排汽 双背压 八级回热抽 汽 反动凝汽式汽轮机 N1000 26 25 600 600 TC4F 低压缸重量 全部通过凝汽器支承在凝汽器基础上 低压内缸通过猫爪挂在轴承 座上 与外缸无任何接触 5 个轴承座全部浇灌在基础上 所以不 许考虑凝汽器有无灌水 只需根据膨胀 留出上张口 关于找中心通俗的说两句 1 对轮的高低差 张口 转子扬度是为保证额定工况下转子运 行在一条光滑曲线 2 张口值主要考虑轴承的负荷分配 3 扬度跟着对轮找中走 在一定范围内即可 如果偏差大可能 转子弯曲等要复查 4 汽缸水平跟着转子走 但要综合考虑 5 找中的数值依据是设备厂家的设计值 是设计时考虑多种因 素给定的 这数据要经过现场安装和运行的验证 所以 成熟的机 组 要严格按厂家的数据来 新型机组 比如宁夏京能 1 2 660MW 超临界机组 都是上海汽轮机厂的新型机组 厂家很 重视现场数据 以便对设计值进行修正 双缸以上机组正常大修找中心的步骤 1 测量汽缸轴承水平 即用水平仪检查汽缸 轴承座位置是否发生 歪斜 2 测量轴颈扬度 转子汽缸前后洼窝找中心及汽轮机各转子按 联轴器找中心 即在保证汽轮机各转子同心的前提下 尽量按汽缸 中心恢复转子原来的位置 并通过转子与汽缸的相对位置来监视汽 缸位置的变化 3 轴封套 隔板按转子找中心 采用调整轴封套 隔板的方法 来补偿由于汽缸中心变化对动静部件中心关系的影响 4 汽轮机全部组合后 复查汽轮机各转子中心及找汽轮机转子 与发电机转子联轴器的中心 发电机转子与励磁机转子联轴器的中 心 5 运行中前轴承箱受热膨胀比后轴承箱多一般考虑上开口 联轴器找中心工作应遵守下列规定 1 联轴器两个法兰的相对位置应按制造厂的记号对正 如无记 号时 可使两法兰瓢偏值互补并照顾各螺栓孔互相对准 以减少铰 孔加工量 打上记号作找中心和联轴器最后对正联接的依据 2 每次测量应在两个联轴器各自沿相同的方向旋转 90 或 180 后进行 每次盘动转子后在测量时 两半联轴器的测点位置应 对准不变 盘动的角度也应准确一致 3 端面偏差的测量 必须每次都在互成 180 半径相等的两个 对应点进行 以消除转子窜动所引起的误差 4 对于只有一个支持轴承的转子 如使用临时假瓦找联轴器中 心时 还应注意在测量过程中保持转子在轴承侧油挡洼窝的中心不 变 5 油挡 汽封与转子间都应有足够的间隙 放入转子时确信转 子未压在油挡或汽封上 6 在进行测量时 两个转子之间不允许有刚性连接 各自处于 自由状态 不允许在组装好联轴套的情况下 对齿式联轴器进行找 中心工作 7 联轴器的找中心工具应有足够的刚度 安装必须牢固可靠 使用百分表进行联轴器找中心时 表架应装牢 避免碰动 以保证 测量的正确 联轴器盘动一周返回到原来的位置后 圆周方向的百 分表读数应能回到原来的数值