汽轮机组轴系找中的简易式调整方法

近年来，对于已装机的火力发电设备而言,降低维护检修费用和提高设备利用率的要求越来越高。尤其是为提高设备利用率，用户一般都要求缩短定期检修的时间和检修作业的高可靠性。在这种背景下，日本富士电机公司专门针对定期检修业务的合理化进行了研讨。开发了以图像画面为基础，以通用基础数据和网络进行电厂设备管理的“发电厂设备情报综合管理系统（POP-FIT）”，又将各机组的定期检修历史资料基础数据化，构筑了“检修历史档案管理系统”，它不仅是针对一台机组，而是可以很容易的检索出类似机组过去所作的改进或改造等方面的内容。在现场作业中，运用IT技术进行网络化图面、文件管理，利用廉价的测定机械和工具来提高作业的合理性和高效率。

本文就作为实际装配现场作业合理化之一例的“汽轮机组轴系找中的简易式调整方法”作一简述。

汽轮机组轴系找中的管理

汽轮机组轴系、或汽轮机各轴与发电机轴的联轴节找中是决定汽轮机安装状态是否良好的最重要的作业。汽轮机组运行时发生摩擦、轴系温度升高、振动增大等设备异常，都与轴系找中密切相关，因此特别要求精心准备，严格按技术要求作业。下面介绍日本富士电机公司在装配汽轮机时，对轴系找中管理的要点。图1所示为汽轮机轴系挠度曲线示例。

图1 汽轮机轴系挠度曲线示例

图注：(1~2为转子不就位<设定轴承位置>)

1 轴水平（轴承中心1的的轴中心高度调整），与设计挠度曲线（图1）的对比管理。

2 轴间找中（联轴节半径方向R，面间A调整），一般都以0-0为目标。许用值轴中心偏差0.02mm，Run~out 小于0.04mm。

3 联轴节连接，日本富士电机公司采用单支点轴承结构，于是这一工作是最重要、最难、最需注意的作业。许用值为轴中心偏差小于0.01mm，Run~out 小于0.02mm。

单支点轴承结构就是在两个缸之间配置一个轴承，这种结构具有轴承部分载荷变化和转子应力变化都极小，而设备布置又极为紧凑的特点。图2所示为单支点轴承结构和双支点轴承结构由于轴垂直方向变位而产生的对轴承载荷和轴弯曲应力影响的比较。从图中可知，由于单支点轴承结构的轴承间距大，由轴系找中变化和弯曲应力变化极小，能确保转子振动方面的高运行可靠性。

图2轴承垂直方向的变位，对轴承载荷和弯曲应力的影响

3、轴连接顺序

过去在作转子连接时，进行轴连续调整或测定联轴节偏差（Run-out测定）一般都使用模拟式千分表。在测定过程中需要很多人手，如对转子旋转位置确认至测定点作记号的、读各个千分表读数的、记录测定值的和旋转转子的。图3所示为测定记录示例。在同步测定读数和测定者对千分表的读数，都会存在误差。为使联轴节的偏差不超过容许值（0.02mm），需要有经验且熟练的操作工多次反复进行测定，测定后的计算是在纸上进行手算。联轴节的偏差测定点数是随联轴节螺栓的数目而变化的。这是因为在减少螺栓紧固时，对偏差测定值的影响，而将计算测点置于各联轴节螺栓的中间或其上。例如，联轴节螺栓为12个，测定点也为12个点。若靠人工手算，则计算量将非常大。

在提出定期检修报告书时，会担心数据打印输入错误，并浪费很多人力和精力。所以，过去采用的方法存在以下问题：

●测定量多，需要的人也多；

●测定误差大；

●测定值的处理，很浪费时间；

● 有可能发生输入打印错误.

图3测定记录示例

4、合理化的目的

针对过去老方法存在的问题，日本富士电机公司开发了一种全新的测定装置。它具有测试精确、操作简单、能进行快速测定和数据处理的特点。

该测定装置是以市场上现有器材为基础，综合考虑了其操作性和通用性等内容进行选购的。所以，不仅可靠性高，而且大幅降低了开发费用。

为了适应现场作业，测定装置输出的仅是压缩数据。测定值在测定场所用液晶PC卡记录后，将PC卡拿到现场办公室或现场附近设置的手提电脑上，进行数据处理。同样也可以把手提电脑带到汽轮机装配现场进行工作，充分发挥其操作性、机动性等方面的优点。

5、测定装置概要

测定装置是由作偏差测量的①检测器（数字千分表）；数字显示测定值的②显示器；和在液晶PC卡上作记录数据的③记忆显示器3部分组成（见图4）。下面就这3个部分作一介绍：

测定装置（西铁城钟表有限公司制造）

①检测器（数字千分表）

与过去用的千分表相同，使用磁性底座。

名称型式：接触式变位传感器；IPD-B505/2m

测定范围：5mm

指示精度：1μm以下

测定力: 1.08N以下

质量: 110g

使用温度范围: 0℃~40℃

电源: DC12~24±10%（由计算机供给）

导线长度：2m+2m)延长线

*注意使用时不要浸到轴承座内的润滑油

②显示器

名称型式：分密特勒恩计算器；IPD-FCC2/RS

电源：DC12~24±10%（由数据显示器供给）

单独使用时可使用AC配器

反应速度：1000mm/sec

显示值：设定为如1.234mm这样，小数点以后三位

*测量点数为2点，也有多点型式的。

③记忆显示器（卡式数据显示器-2）

利用专用软件插入笔记本电脑的PC卡插孔，作为电脑的外存储器，输入测定数据。

名称型式：内置荧光屏箱式

电源：由AC100V向内置镍镉电池充电

名称型式：液晶PC卡；CDL-LC

电源：CR2025锂电池，通常由内置荧光屏箱式电脑供电

图4测定装置的组成

下面简略介绍测定装置的使用顺序，该装置整体操作简单，数据整理可使用电脑。

5.1 测定装置的操作顺序

(1) 电脑操作（事前准备）

预先使用电脑在液晶卡上设定的测定点数、测定欠浸透及设定次数等。设定时可使用专用软件即数据记录卡，在数据记录卡上，监督设定的文件可重复在视窗上书写。

（2）测定准备

测定装置各器件间的布线连接，接上计算器和记忆显示器的电源。将检测器装于磁性底座上，在测定范围（5mm）的大致中心（2.5mm）设定好数字千分表，按计算器的复位钮。操作记忆显示器呼出已完成准备文件信号，达到可记录状态。

（3）测定作业

转动转子，在测定位置按读数开关。按规定次数进行测定，当显示器“要保存吗？”时，选择“是”。

（4）显示测定结果

打开笔记本电脑，启动数据记录卡监督文件，由液晶PC卡传送测定数据，然后由计算机处理数据。

6、实际应用介绍

作为测定装置的实际应用示例，下面简单介绍该装置用于600MW汽轮发电机组定期检修时的情况。

600MW汽轮机是由高压缸、中压缸、低压缸三缸组成，排汽向下排入凝汽器。汽轮机组为串联型式，各轴和发电机轴都是用刚性联轴节结合在一起。汽轮机组轴系为单支点支承结构，就是在汽轮机两缸之间配置一个轴承。这种配置，在因基础变位而引起的轴承面压变化、转子弯曲应力变化、转子振动变化是最小的。组装时，轴心的偏差会引起振动增大，要达到误差在容许值（0.02mm）以内，轴心对中作业需要有丰富经验且熟练的技术人员。图5所示为600MW汽轮机的纵剖面图。

图5汽轮机纵剖面图

7、使用情况

实际的测定装置在应用于实机前，制作了旋转体模型，进行模拟测定，按操作顺序实施，在操作者熟练的情况下，才对实机进行测定。照片所出了测定低压缸与中压缸之间联轴节偏差的情况。从照片中可见实际作业的，即按读数开关的有1人，盘转子的有1人。测定是从第一次转动转子开始，测定三次用时5分钟，作业者只要在与测定点相合时按一下读数开关即可，既精确又方便。

实际的测定记录是由液晶PC卡将文件记录转送过来的。在预先准备好的雷达图（放射图）样板上，只要输入数据，就马上得到如图6所示的雷达图。这3次测定都作出各自的雷达图，确认测定结果的准确性。

图6雷达图（放射图）

8、简易调整方法的效果

采用这种测定装置，在现场作业中可获得以下3点的改进：

①提高了测定精度

由于各次测定的偏差很小，所以大大提高了测定精度。

从600MW汽轮机的实际应用上得知，当初计划需进行两次现场平衡工作，使用了该测定装置，第一次振动测定就达到了振动值的允许要求，联轴节处连接精度良好，所以无需再进行现场动平衡。

②节约人力，提高效率

采用这种测定装置，一个人也能完成测定作业。在作多点测定时，其效率就更加明显。

③提高速度

测定值的处理可在计算机上瞬时完成，缩短了数据处理的时间。产生偏差的主要原因显示在雷达图上，作业者可快速针对性地选择修正方案。

9、结束语

如何进一步缩短汽轮机组定期检修的时间是制造商今后的重要课题之一。由日本富士电机公司开发的快速测定装置具有花费时间少，价格便宜，装置简单，易于推广流通的特点。对缺少经验的操作者而言，也能让其在较短时间内达到熟练者的判断水平。