CN104064105A - 大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置与实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置和实验方法，包括支撑平台、轴窝部件、轴窝错位调整装置、轴窝倾斜调整装置、门式求心架和垂直同轴测量***。所述支撑平台通过其上部呈周向均匀分布的四只轴窝倾斜调整装置支撑所述轴窝部件的重量。轴窝部件大小及形式与立式机组轴窝相当，轴窝部件用铸铁制成，轴窝内有上、下两道用于对轴承体进行安装定位的止口。四只轴窝错位调整装置位于轴窝部件下部，固定在支撑平台上，在轴窝部件内侧紧靠轴窝部件内壁四周呈均匀分布，用于调整轴窝部件的错位。本实验方法采用电声法测量轴窝垂直同轴度，一边调整一边用相应位置上的百分表进行监视，测量和调整精度高，简便易行，完全能满足学员实习和工程实际需要。

Description

大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置与实验方法

技术领域

本发明涉及一种立式旋转机械轴窝垂直同轴度的测量试验装置及方法，尤其是大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置与实验方法。

背景技术

导轴承轴窝和电机定子的垂直同轴度是立式水轮机组和水泵机组等转动机械安装的重要参数，影响机组运行的稳定性和轴承的耐久性。机组外壳部件吊装后，需要测量计算水泵或水轮机上下轴窝止口和立式电机定子的垂直同轴度，检查同轴度误差是否符合安装规范要求。同轴度误差表现为倾斜和错位两个方面。如果误差过大，则需要进行调整。调整处理轴窝垂直同轴度往往需要对相关外壳部件进行铲削和平移。因此，原型机组安装过程中的垂直同轴度测量调整需要很长时间，工作量大，技术要求高。在水电站或泵站现场实习的学生或学员，短时间的实习接触垂直同轴度测量调整的机会少，不可能经历全过程，更难参与其中，实习效果差，迫切需要一套专门的实验装置与实验方法。

发明内容

本发明的目的就是为克服目前没有大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，需要到设备现场学习垂直同轴度测量调整方法，由于学习时间无法保证，学习效果差，导致大型立式机组垂直同轴度测量调整精度低的缺点。本发明设计制作了一套用于垂直同轴度测量调整的实验装置及实验方法，设备成本低、实施简便、易行、效果好。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

提供一种大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，包括支撑平台、轴窝部件、轴窝错位调整装置、轴窝倾斜调整装置和电声法垂直同轴测量***；所述支撑平台通过其上的呈周向均匀分布的四只轴窝倾斜调整装置支撑所述轴窝部件的重量；轴窝部件大小及形式与立式机组轴窝相当，轴窝部件用铸铁制成，轴窝内有上、下两道用于对轴承体进行安装定位的止口；四只轴窝错位调整装置位于轴窝部件下部，固定在支撑平台上，在轴窝部件内侧紧靠轴窝部件内壁四周呈均匀分布，用于调整轴窝部件的错位；所述电声法垂直同轴测量***包括门式求心架、三角梯、求心器及其调整装置、钢琴线、重锤、装油的油桶、导线、电池、耳机及内径千分尺；门式求心架用地脚螺栓固定于地面基础，用于安装固定求心器，求心器上吊放钢琴线和重锤，三角梯与门式求心架分离不接触，钢琴线、求心器、导线、电池、耳机及内径千分尺组成电流回路。

所述轴窝倾斜调整装置为螺旋千斤顶。

所述轴窝错位调整装置为螺旋顶针。

所述门式求心架由钢管制成的四条腿、横梁及斜拉杆组成。

本实验装置仿照原型机组关键部位制作，能让学生或学员亲自动手实验，短时间内即能经历准备、测量、计算、调整和校核的全过程，提高教学效率和教学效果，经过本实验装置训练的学员进行垂直同轴度测量和调整时，精度大大提高。

本发明还提供大型立式机组垂直同轴度测量调整实验方法，包括如下三个实验方法：

(1)钢琴线定中心实验：电声法垂直同轴测量***钢琴线下端吊放重锤，充分拉直钢琴线。重锤置于油桶的油中。测量调整轴窝垂直同轴度，以下止口为基准，首先通过测量，将钢琴线平移至轴窝下止口的中心。在被测的轴窝上、下止口东、南、西、北四个测点上，用石笔画好施测位置，以免复测时位置变动造成人为误差。先用直尺粗略测量调整钢琴线至轴窝下止口中心。选择能够测量轴窝半径的合适长度的内径千分尺，内径千分尺尾部靠在轴窝止口上，内径千分尺头部一边在垂直面内上下摆动、一边调整螺杆逐渐伸长，当其头部恰好与钢琴线接触时，电流回路瞬间接通，耳机发出声音，此时内径千分尺读数即为所测的该方位轴窝止口与钢琴线之间的距离。分别精确测量轴窝下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，计算钢琴线在东西和南北两个方向偏离轴窝下止口中心的偏离值，即为钢琴线精细定中心需要在东西和南北方向上的平移值。在求心器两个成90°方位的上拖板和下拖板端面，分别水平安装百分表监视平移值，分别平移求心器的上拖板和下拖板，将钢琴线平移至轴窝下止口的中心，复测钢琴线在下止口的中心，其误差满足规范要求；

(2)轴窝倾斜测量与调整实验：分别用电声法测量轴窝上止口和下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线的值。如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线的值相差较大，说明轴窝在该方向上倾斜。分别计算轴窝在东西、南北两个方向的倾斜值，计算为调整轴窝倾斜在轴窝部件一侧所需升高或降低的值。利用轴窝倾斜调整装置，调整轴窝倾斜，并用百分表监视调整侧升高或降低的值。复测轴窝应垂直，其误差满足规范要求；

(3)轴窝错位测量与调整实验：分别测量轴窝上止口和下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线的值。如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线的值均较大，但上止口偏离值和下止口偏离值相差不大，说明轴窝在该方向上基本不倾斜，但存在较大的错位。分别计算轴窝在东西、南北两个方向的错位值，此即为调整轴窝部件分别在东西、南北两个方向上的平移值，确定平移方位。利用轴窝错位调整装置，平移调整轴窝错位，在平移方位用百分表监视平移值。复测轴窝错位值应归零，其误差满足规范要求。

本实验方法采用电声法测量轴窝垂直同轴度，钢琴线下面吊重锤，是为了充分拉直钢琴线，保证测量精度；重锤置于油桶的油中，是为了在重锤和钢琴线晃动时，油的粘滞性对重锤起到阻尼作用，能尽快恢复平稳状态。此方法简单易行，对轴窝倾斜采用自制的螺旋千斤顶的螺杆顶升或降低进行调整，对轴窝错位采用自制的螺旋顶针上的顶针顶推平移进行调整。调整前，在调整部位安装百分表，监视上升(下降)或平移调整值。该方法测量和调整精度高，完全能满足工程实际需要。

附图说明

图1为本发明轴窝垂直同轴度测量调整实验装置结构示意图；

图2为轴窝部件倾斜、错位调整装置局部放大图。

图中，1-支撑平台；2-轴窝倾斜调整装置；2a-倾斜调整装置基座；2b-倾斜调整装置螺杆；3-轴窝部件；3a-止口；4-轴窝错位调整装置；4a-错位调整装置竖板；4b-错位调整装置顶针；5-门式求心架；6-求心器及其调整装置；7-钢琴线；8-重锤；9-油桶；10-导线；11-电池；12-耳机；13-内径千分尺；14-地脚螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明的实验装置中，支撑平台1通过其上部呈周向均匀分布的四只轴窝倾斜调整装置2支撑轴窝部件3的重量。支撑平台1需要具有足够的强度和刚度用于支撑和调整轴窝部件3。轴窝部件3大小和形式与原型立式机组轴窝相当，内壁设有两道精密加工的止口3a，用于对轴承体安装定位，也是本实验装置测量调整垂直同轴度的基准。轴窝部件3要求有足够的强度和刚度，保证测量调整时不变形。轴窝倾斜调整装置2为自制的螺旋千斤顶，由倾斜调整装置基座2a和倾斜调整装置螺杆2b两部分组成，利用搬手旋转倾斜调整装置螺杆2b可调整轴窝部件3的倾斜，调整升高或降低值用百分表监视。四只轴窝错位调整装置4为自制的螺旋顶针，位于轴窝部件3下部，固定在支撑平台1上，在轴窝部件3内侧紧靠轴窝部件3内壁，在四周呈均匀分布。螺旋顶针由错位调整装置竖板4a和错位调整装置顶针4b两部分组成，通过错位调整装置顶针4b的顶推操作可调整轴窝部件3的错位，调整错位的平移值用百分表监视。

电声法垂直同轴测量***包括门式求心架5、三角梯、求心器及其调整装置6、钢琴线7、重锤8、油桶9、导线10、电池11、耳机12、内径千分尺13。门式求心架5总高度2.0～3.0m，用地脚螺栓14固定于地面基础，用于安装固定求心器6及其吊放的钢琴线7和重锤8，需要具有足够的刚度。三角梯用于测试人员爬上去调整平移求心器的上拖板和下拖板来调整求心器钢琴线的位置。三角梯要求与门式求心架5分离不接触，以免造成求心架的位移和晃动，影响测试精度。钢琴线7、求心器6、导线10、电池11、耳机12及内径千分尺13组成电流回路。实测时，选择能够测量轴窝半径的合适长度的内径千分尺13，内径千分尺13尾部靠在轴窝止口3a上，头部在垂直面内上下摆动，并逐渐伸长，当其头部恰好与钢琴线7接触时，回路瞬间接通，耳机12发出声音，此时内径千分尺13读数即为所测的该方位轴窝止口3a与钢琴线7之间的距离(俗称“半径值”)。钢琴线7下面吊重锤8，是为了充分拉直钢琴线7，保证测量精度。重锤8置于油桶9的油中，是为了在重锤8和钢琴线7晃动时，油的粘滞性对重锤8起到阻尼作用，能尽快恢复平稳状态。

采用本发明的实验装置进行轴窝垂直同轴度测量调整前，按照附图将实验装置以及测量工具校正准确，轴窝垂直同轴度测量调整过程如下：

1、钢琴线定中心实验：钢琴线7下吊放重锤8，充分拉直钢琴线7，重锤8置于油桶9的油中，在被测的轴窝3上、下止口3a东、南、西、北四个测点上，用石笔画好施测位置，以免复测时位置变动造成人为误差，选择能够测量轴窝半径的合适长度的内径千分尺13，内径千分尺13尾部靠在轴窝止口3a上，以止口3a为调整垂直同轴度的基准，内径千分尺13头部一边在垂直面内上下摆动一边调整螺杆逐渐伸长，当其头部恰好与钢琴线7接触时，电流回路瞬间接通，耳机12发出声音，此时内径千分尺13读数即为所测的该方位轴窝止口3a与钢琴线7之间的距离；分别测量轴窝下止口3a东、南、西、北四个方位与钢琴线7的距离分别为b_E、b_S、b_W、b_N，如表1所示。计算钢琴线7在东西和南北两个方向偏离轴窝下止口3a中心的偏离值分别为

钢琴线西偏：

b_EW＝(b_E－b_W)/2 (1)

钢琴线北偏：

b_SN＝(b_S－b_N)/2 (2)

b_EW、b_SN即为钢琴线7定中心需要在东西和南北方向上的平移值，钢琴线平移方向：

东西方向：向东平移b_EWmm(若为负，则实际向西平移)；

南北方向：向南平移b_SNmm(若为负，则实际向北平移)。

在求心器6两个成90°方位的上拖板和下拖板端面，水平安装百分表监视平移值，分别平移求心器6的上拖板和下拖板，将钢琴线7平移至轴窝下止口3a的中心，复测钢琴线7应在下止口3a的中心，其误差满足规范要求。

表1钢琴线定下止口中心测量记录表 单位：mm

方位

东

西

东西差

南

北

南北差

下止口

bE

bW

bEW

bS

bN

bSN

2、轴窝倾斜测量调整实验：分别测量轴窝上止口和下止口3a东、南、西、北四个方位与钢琴线7的距离分别为a_E、a_S、a_W、a_N和b_E、b_S、b_W、b_N，如表2，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线7的值a_EW、a_SN和b_EW、b_SN。如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线7的值相差较大，即如果东西方向a_EW－b_EW绝对值较大，或南北方向a_SN－b_SN绝对值较大，说明轴窝在该方向上倾斜。计算为调整轴窝倾斜轴窝部件3分别在东西、南北两个方向的一侧所需升高或降低的值。设轴窝上止口与下止口的距离为h，轴窝部件外直径为D，则东西方向和南北方向轴窝倾斜调整装置的升高或降低值分别为

$\mathrm{\Δ}{H}_{\mathrm{EW}}=\frac{1}{2}[(a_E-a_W)-(b_E-b_W)]D/h---\left(3\right)$

${\mathrm{\ΔH}}_{\mathrm{SN}}=\frac{1}{2}[(a_S-a_N)-(b_S-b_N)]D/h---\left(4\right)$

判断升高或降低的方位，利用轴窝倾斜调整装置进行升高或降低，调整轴窝倾斜，并用百分表监视装置调整侧升高或降低的值。复测轴窝应垂直，其误差满足规范要求。

表2轴窝垂直同轴度测量记录表 单位：mm

3、轴窝错位测量调整实验：分别测量轴窝上止口和下止口3a东、南、西、北四个方位与钢琴线7的距离分别为a_E、a_S、a_W、a_N和b_E、b_S、b_W、b_N，如表2，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线7的值a_EW、a_SN和b_EW、b_SN。如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线7的值均较大，但上止口偏离值和下止口偏离值相差不大，即如果东西方向a_EW与b_EW值相近，且绝对值均较大，或南北方向a_SN与b_SN值相近，且绝对值均较大，说明轴窝在该方向上基本不倾斜，但相对于钢琴线存在较大的错位。分别计算轴窝在东西、南北两个方向的平移值：

${\mathrm{\Δx}}_{\mathrm{EW}}=\frac{1}{4}[(a_E-a_W)+(b_E-b_W)]---\left(5\right)$

${\mathrm{\Δx}}_{\mathrm{SN}}=\frac{1}{4}[(a_S-a_N)+(b_S-b_N)]---\left(6\right)$

确定平移方位，利用轴窝错位调整装置，平移调整轴窝错位，并在平移方位用百分表监视平移值。复测轴窝错位值应归零，其误差满足规范要求。

Claims (5)

1.一种大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，其特征在于，包括支撑平台、轴窝部件、轴窝错位调整装置、轴窝倾斜调整装置和电声法垂直同轴测量***；所述支撑平台通过其上部呈周向均匀分布的四只轴窝倾斜调整装置支撑所述轴窝部件的重量；轴窝部件大小及形式与立式机组轴窝相当，轴窝部件用铸铁制成，轴窝内有上、下两道用于对轴承体进行安装定位的止口；四只轴窝错位调整装置位于轴窝部件下部，固定在支撑平台上，在轴窝部件内侧紧靠轴窝部件内壁四周呈均匀分布，用于调整轴窝部件的错位；所述电声法垂直同轴测量***包括门式求心架、三角梯、求心器及其调整装置、钢琴线、重锤、装油的油桶、导线、电池、耳机及内径千分尺；门式求心架用地脚螺栓固定于地面基础，用于安装固定求心器；求心器上吊放钢琴线和重锤；三角梯与门式求心架分离不接触；钢琴线、求心器、导线、电池、耳机及内径千分尺组成电流回路。

2.根据权利要求1所述的大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，其特征在于：所述轴窝倾斜调整装置为螺旋千斤顶。

3.根据权利要求1所述的大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，其特征在于：所述轴窝错位调整装置为螺旋顶针。

4.根据权利要求1所述的大型立式机组垂直同轴度测量调整实验装置，其特征在于：所述门式求心架由钢管制成的四条腿、横梁及斜拉杆组成。

5.一种大型立式机组垂直同轴度测量调整实验方法，其特征在于： 包括如下三种实验的实验步骤：

（1）钢琴线定中心实验：钢琴线下吊放重锤，充分拉直钢琴线，重锤置于油桶的油中；在被测的轴窝上、下止口东、南、西、北四个测点上，用石笔画好施测位置，以免复测时位置变动造成人为误差；选择能够测量轴窝半径的合适长度的内径千分尺，内径千分尺尾部靠在轴窝止口上，内径千分尺头部一边在垂直面内上下摆动一边调整螺杆逐渐伸长，当其头部恰好与钢琴线接触时，电流回路瞬间接通，耳机发出声音，此时内径千分尺读数即为所测的该方位轴窝止口与钢琴线之间的距离；分别测量轴窝下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，计算钢琴线在东西和南北两个方向偏离轴窝下止口中心的偏离值，即为钢琴线定中心需要在东西和南北方向上的平移值；在求心器两个成90°方位的上拖板和下拖板端面，水平安装百分表监视平移值，分别平移求心器的上拖板和下拖板，将钢琴线平移至轴窝下止口的中心，复测钢琴线应在下止口的中心，其误差满足规范要求；

（2）轴窝倾斜测量与调整实验：分别测量轴窝上止口和下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线的值；如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线的值相差较大，说明轴窝在该方向上倾斜，分别计算轴窝在东西、南北两个方向的倾斜值，计算为调整轴窝倾斜在轴窝部件一侧所需升高或降低的值，利用轴窝倾斜调整装置，调整轴窝倾斜，并用百分表监视装置调整升高或降低的值；复测轴窝应垂直，其误差满足规范要求；

（3）轴窝错位测量与调整实验：分别测量轴窝上止口和下止口东、南、西、北四个方位与钢琴线的距离，分别计算轴窝上止口中心和下止口中心在东西和南北两个方向偏离钢琴线的值；如果在某一方向，上、下止口中心偏离钢琴线的值均较大，但上止口偏离值和下止口偏离值相差不大，说明轴窝在该方向上基本不倾斜，但存在较大的错位，分别计算轴窝在东西、南北两个方向的错位值，此即为调整轴窝错位轴窝部件分别在东西、南北两个方向上的平移值，确定平移方位，利用轴窝错位调整装置，平移调整轴窝错位，并在平移方位用百分表监视平移值，复测轴窝错位值应归零，其误差满足规范要求。