CN113982970B - 一种主泵组对中调整的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种主泵组对中调整的方法，包括，步骤S1，测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙；步骤S2，确定多个测量点的第一坐标；确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标；步骤S3，确定连接螺栓在基准面的第三坐标，并根据第二坐标和第三坐标确定所述连接螺栓高度值计算可调整端面偏差；步骤S4，确定电机联轴器轴线的测量偏移量；计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标；确定电机联轴器中心轴线的偏移量；步骤S5，根据所述在序列号为k的螺栓中心处需添加垫片的厚度和所述电机联轴器中心轴线的偏移量对所述主泵组进行调整。本发明建立泵组对中过程中端面偏差及中心偏差的数学模型；提高对中效率，减少对中时间。

Description

一种主泵组对中调整的方法

技术领域

本发明涉及核电技术领域，特别是涉及一种主泵组对中调整的方法。

背景技术

离心泵和电动机轴间使用着各种联轴器，用来联接两台机器使其同步旋转并传递一定扭矩。通过联轴器联接的两根轴的中心线会不可避免的存在偏离标准的相对误差，转动机械联轴器偏差过大，会增加机组运行时的振动，还会增加轴承负荷而导致寿命降低或损坏。因此，泵组对中是转动设备检修、安装中不可或缺的重要工作。转动机械对中就是通过一定的手段调整转动设备组件各个转子的位置，使组件轴系(包括2个或2个以上转子)中未连接的的各个转子都在同一轴线上。

主泵组为立式安装，中心偏差与端面偏差标准均为0.025mm。8个测量点均匀分布在联轴器外圆。当任意互称180°的两测量点的中心偏差与端面偏差同时满足要求时，泵组对中合格。相对于普通泵组对中，主泵组对中测量点数量多，且由于其在核安全方面的重要性，对中标准更加严格。目前尚无关于8个测量点的泵组对中偏差计算及调整的理论计算方法。

如图1所示，主泵组联轴器主要由三部分组成：泵联轴器、电机联轴器、中间短节。在泵组运行过程中，中间短节可将泵联轴器与电机联轴器连接起来并传递扭矩。在主泵检修时，需进行落座操作，此时中间短节、泵联轴器高度下降，并与电机联轴器分离。检修完成后需进行提轴操作，将中间短节、电机联轴器提起，并与电机联轴器连接。在提轴操作前需进行对中工作。主泵对中的标准包括端面偏差与中心偏差。端面偏差衡量泵与电机联轴器表面的张角。若消除端面偏差，泵与电机联轴器中心轴线相互平行。

中心偏差需要在端面偏差调整合格之后进行。中心偏差衡量泵与电机联轴器中心轴线的相对位置。若消除中心偏差，泵与电机联轴器中心轴线将相互重合，端面偏差与中心偏差如图2所示。

电机支架与电机通过螺栓连接，电机与电机联轴器为一个整体，电机支架与泵联轴器及中间短节为一个整体。可通过在电机与电机支架之间增加垫片，使得电机联轴器与中间短节的端面相互平行。电机与电机支架安装有方向相互垂直的顶丝，通过调整顶丝位移量可使得电机联轴器中心轴线相对于泵联轴器中心轴线移动，使二者重合，如图3所示。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种主泵组对中调整的方法，通过已知数据得到电机联轴器表面所在平面表达式及电机轴线坐标并调整端面偏差及中心偏差。

一方面，提供一种主泵组对中调整的方法，包括：

步骤S1，将泵联轴器与电机联轴器的外圆均匀设置多个测量点，测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙；

步骤S2，以泵联轴器表面所在平面为基准面，中心为原点，建立三维基准坐标系；确定电机联轴器多个测量点在所述三维基准坐标系下的第一坐标；根据所述第一坐标确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标；

步骤S3，确定连接螺栓在基准面的第三坐标，并根据所述第二坐标和所述第三坐标确定所述连接螺栓在所述三维基准坐标系下的高度值，根据所述高度值计算可调整端面偏差；其中，所述连接螺栓为连接电机与电机支架的螺栓；

步骤S4，测量电机联轴器多个等分点处的测量值并根据测量值确定电机联轴器轴线的测量偏移量；以中间短节端面为基准建立二维基准坐标系并计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标；根据所述电机联轴器轴线的测量偏移量和所述电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标确定电机联轴器中心轴线的偏移量；

步骤S5，根据所述可调整端面偏差和所述电机联轴器中心轴线的偏移量对所述主泵组进行调整。

优选地，在步骤S1中，所述测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙具体包括：

在所述均匀设置的八个测量点中选取其中任意两个互为对称于中心点的测量点；

在任意两个互为对称于中心点的测量点处塞入测量块，测量对应的端面间隙；

判断两个互为对称于中心点的测量点对应的端面间隙的差值的绝对值是否小于等于预设的误差阈值，若小于等于预设的误差阈值，则判定为合格，若大于预设的误差阈值，则判定为不合格。

优选地，在步骤S2中，所述建立三维基准坐标系具体包括：

以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中横向两个测量点所处的直线为x轴，以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中纵向两个测量点所处的直线为y轴，中心轴线为z轴，作为三维基准坐标系。

优选地，在步骤S2中，所述确定电机联轴器多个测量点在所述三维基准坐标系下的第一坐标具体包括：

确定电机联轴器的外圆在三维基准坐标系下坐标值，得到第一坐标，其中，所述测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值作为x坐标、y坐标，所述测量点的端面间隙作为z坐标；

根据以下公式计算测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y轴的值；r为电机联轴器半径；i为测量点序列号；π表示圆周率。

优选地，在步骤S2中，所述确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标具体根据以下公式计算：

z＝Ax+By+C

其中，z表示电机联轴器表面所在平面的第二坐标；x表示测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y表示测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数。

优选地，步骤S2中，所述确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标还包括：

根据以下公式计算坐标计算系数A、B、C：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；i为测量点序列号；z_i表示测量点的端面间隙，即z坐标。

优选地，在步骤S3中，所述确定连接螺栓在基准面的第三坐标具体根据以下公式计算：

其中，x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的y轴值；R表示电机支架螺栓中心半径；k表示连接螺栓的序列号；π表示圆周率。

优选地，在步骤S3中，所述根据所述第二坐标和所述第三坐标确定所述连接螺栓在所述三维基准坐标系下的高度值具体包括：

根据以下公式计算连接螺栓的高度值：

z_k＝Ax_k+By_k+C

其中，z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下x坐标；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数；

根据以下公式计算可调整端面偏差：

h_k＝max(z_k)-z_k

k＝1，2，3…24

其中，h_k表示在序列号为k的螺栓中心处需添加垫片的厚度；max(z_k)表示所述连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值中的最大值；z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；k表示连接螺栓的序列号。

优选地，所述步骤S4包括：

通过安装在中间短节柱面的百分表依次测量8个等分点的测量值；

将任意两个互为对称于电机联轴器中心点的等分点的测量值之差的一半确定为电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量；

判断所述电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量是否小于等于预设的偏移阈值，若小于等于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量合格，若大于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量不合格。

优选地，所述步骤S4还包括：

以中间短节端面设置的等分点中横向两个等分点所处的直线为x轴，以纵向两个等分点所处的直线为y轴，以中间短节轴线为原点，作为二维坐标系；

根据以下公式计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标：

其中，a表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的x坐标；b表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的y坐标；(x_j，y_j)表示预设的单位向量；d_j表示电机联轴器轴线的测量偏移量。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的主泵组对中调整的方法，建立泵组对中过程中端面偏差及中心偏差的数学模型；通过已知数据得到电机联轴器表面所在平面表达式及电机轴线坐标，最终给出调整端面偏差及中心偏差的方法；提高对中效率，减少对中时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为背景技术中主泵泵组联轴器示意图。

图2为背景技术中主泵端面偏差与中心偏差示意图。

图3为背景技术中主泵泵组对中调整示意图。

图4为本发明实施例中一种主泵组对中调整的方法的主流程示意图。

图5为本发明实施例中端面偏差测量示意图。

图6为本发明实施例中电机联轴器等分点及电机支架螺栓示意图。

图7为本发明实施例中中心偏差测量示意图。

图8为本发明实施例中电机联轴器中心轴线在各方向偏移量示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图4所示，为本发明提供的一种主泵组对中调整的方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，将泵联轴器与电机联轴器的外圆均匀设置多个测量点，测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙；可以理解的是，将中间短节与电机联轴器外圆均分8等分，塞入量块，测量泵联轴器与中间短节在各个等分点的端面间隙z_i。

具体实施例中，如图5所示，在所述均匀设置的八个测量点中选取其中任意两个互为对称于中心点的测量点；在任意两个互为对称于中心点的测量点处塞入测量块，测量对应的端面间隙；判断两个互为对称于中心点的测量点对应的端面间隙的差值的绝对值是否小于等于预设的误差阈值，若小于等于预设的误差阈值，则判定为合格，若大于预设的误差阈值，则判定为不合格。若任意互称180°的两点z_i之差的绝对值≤0.025mm(预设误差阈值)，则可认为端面偏差合格，否则需进行调整。

步骤S2，以泵联轴器表面所在平面为基准面，中心为原点，建立三维基准坐标系；确定电机联轴器多个测量点在所述三维基准坐标系下的第一坐标；根据所述第一坐标确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标；可以理解的是，以中间短节表面所在平面为基准(xoy)，中心为原点，建立空间三维坐标系(xyz)，图5中①-⑤方向为x轴，③-⑦方向为y轴，中间短节的中心轴线为z轴。

具体实施例中，所述建立三维基准坐标系具体包括：以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中横向两个测量点所处的直线为x轴，以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中纵向两个测量点所处的直线为y轴，中心轴线为z轴，作为三维基准坐标系。

具体地，第一坐标确定的过程为：电机联轴器外圆8个等分点在该坐标系下的坐标为(x_i，y_i，z_i)。其中，x_i，y_i为各个等分点在所建立的坐标系下对应x轴、y轴的值，z_i为步骤S1中测量值(端面间隙)。

确定电机联轴器的外圆在三维基准坐标系下坐标值，得到第一坐标，其中，所述测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值作为x坐标、y坐标，所述测量点的端面间隙作为z坐标；

根据以下公式计算测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y轴的值；r为电机联轴器半径；i为测量点序列号；π表示圆周率。

电机联轴器端面可当作平面，由于随机误差的存在，电机联轴器外圆8个等分点的坐标不一定位于同一平面内。因此可通过多元线性回归的方法找到一个平面，使得该平面与电机联轴器外圆8个等分点距离的平方和最小。具体地，第二坐标具体计算过程为：确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标具体根据以下公式计算：

z＝Ax+By+C

其中，z表示电机联轴器表面所在平面的第二坐标；x表示测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y表示测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数。

根据以下公式计算坐标计算系数A、B、C：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；i为测量点序列号；z_i表示测量点的端面间隙，即z坐标。

步骤S3，确定连接螺栓在基准面的第三坐标，并根据所述第二坐标和所述第三坐标确定所述连接螺栓在所述三维基准坐标系下的高度值，根据所述高度值计算可调整端面偏差；其中，所述连接螺栓为连接电机与电机支架的螺栓；可以理解的是，如图6所示，电机与电机支架通过24个螺栓连接。电机支架螺栓中心半径为R。24个支架螺栓在基准面(xoy)投影的坐标。

具体实施例中，第三坐标具体根据以下公式计算：

其中，x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的y轴值；R表示电机支架螺栓中心半径；k表示连接螺栓的序列号；π表示圆周率。

再具体地，高度值的计算过程为，将(x_k，y_k)代入下列的平面表达式中，可得z_k。z_k为电机支架螺栓在上述建立的三维坐标系下的高度值，根据以下公式计算连接螺栓的高度值：

z_k＝Ax_k+By_k+C

其中，z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下x坐标；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数；

根据以下公式计算可调整端面偏差：

h_k＝max(z_k)-z_k

k＝1，2，3…24

其中，h_k表示在序列号为k的螺栓中心处需添加垫片的厚度，即各螺栓中心处增加厚度为h_k的垫片；max(z_k)表示所述连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值中的最大值；Z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；k表示连接螺栓的序列号。

步骤S4，测量电机联轴器多个等分点处的测量值并根据测量值确定电机联轴器轴线的测量偏移量；以中间短节端面为基准建立二维基准坐标系并计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标；根据所述电机联轴器轴线的测量偏移量和所述电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标确定电机联轴器中心轴线的偏移量；可以理解的是，安装百分表。表座安装在中间短节柱面，百分表头与电机联轴器柱面接触，将百分表调零，依次记录百分表在电机联轴器8个等分点处的示数z_j。

具体实施例中，如图7所示，通过安装在中间短节柱面的百分表依次测量8个等分点的测量值；将任意两个互为对称于电机联轴器中心点的等分点的测量值之差的一半确定为电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量；任意互称180°的两点百分表读数之差的一半即为轴线在该方向的偏移量d_j。如下表1所示。若任意方向的轴线偏移量≤0.025mm，则中心偏差合格，否则需要调整，

表1轴线在各方向偏移量的测量值

判断所述电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量是否小于等于预设的偏移阈值，若小于等于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量合格，若大于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量不合格。

再具体地，如图8所示，以中间短节端面设置的等分点中横向两个等分点所处的直线为x轴，以纵向两个等分点所处的直线为y轴，以中间短节轴线为原点，作为二维坐标系；以中间短节端面为基准，建立二维坐标系(xoy)。①-⑤方向为x轴，③-⑦方向为y轴，以中间短节轴线为原点。

根据以下公式计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标：

其中，a表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的x坐标；b表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的y坐标；(x_j，y_j)表示预设的单位向量；d_j表示电机联轴器轴线的测量偏移量。单位向量，如表2所示。

表2各方向单位向量

由于随机误差等因素，各方向轴线偏移的理论值的与实际所得的测量值存在偏差。因此可通过多元线性回归的方法，得到电机联轴器中心轴线的坐标(a，b)，使各个方向偏移的理论值与测量值之差的平方和最小。

步骤S5，根据所述可调整端面偏差和所述电机联轴器中心轴线的偏移量对所述主泵组进行调整。调整电机x轴，y轴方向顶丝，顶丝调节量分别为a，b，即可调整中心偏差。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的主泵组对中调整的方法，建立泵组对中过程中端面偏差及中心偏差的数学模型；通过已知数据得到电机联轴器表面所在平面表达式及电机轴线坐标，最终给出调整端面偏差及中心偏差的方法；提高对中效率，减少对中时间。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种主泵组对中调整的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将泵联轴器与电机联轴器的外圆均匀设置多个测量点，测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙；

步骤S2，以泵联轴器表面所在平面为基准面，中心为原点，建立三维基准坐标系；确定电机联轴器多个测量点在所述三维基准坐标系下的第一坐标；根据所述第一坐标确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标；

其中，确定电机联轴器的外圆在三维基准坐标系下坐标值，得到第一坐标，其中，所述测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值作为x坐标、y坐标，所述测量点的端面间隙作为z坐标；

所述电机联轴器表面所在平面的第二坐标，具体根据以下公式计算：

z＝Ax+By+C

其中，z表示电机联轴器表面所在平面的第二坐标；x表示测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y表示测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数；

步骤S3，确定连接螺栓在基准面的第三坐标，并根据所述第二坐标和所述第三坐标确定所述连接螺栓在所述三维基准坐标系下的高度值，根据所述高度值计算可调整端面偏差；其中，所述连接螺栓为连接电机与电机支架的螺栓；

其中，所述确定连接螺栓在基准面的第三坐标具体根据以下公式计算：

其中，x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下对应的y轴值；R表示电机支架螺栓中心分布圆半径；k表示连接螺栓的序列号；π表示圆周率；

所述根据所述第二坐标和所述第三坐标确定所述连接螺栓在所述三维基准坐标系下的高度值具体包括：

根据以下公式计算连接螺栓的高度值：

z_k＝Ax_k+By_k+C

其中，z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；x_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下x坐标；y_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下y坐标；A、B、C分别表示坐标计算系数；根据以下公式计算可调整端面偏差：

h_k＝max(z_k)-z_k

k＝1,2,3…24

其中，h_k表示在序列号为k的螺栓中心处需添加垫片的厚度；max(z_k)表示所述连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值中的最大值；z_k表示连接螺栓在三维基准坐标系下的高度值；k表示连接螺栓的序列号；

步骤S4，测量电机联轴器多个等分点处的测量值并根据测量值确定电机联轴器轴线的测量偏移量；以中间短节端面为基准建立二维基准坐标系并计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标；根据所述电机联轴器轴线的测量偏移量和所述电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标确定电机联轴器中心轴线的偏移量；

其中，通过安装在中间短节柱面的百分表依次测量8个等分点的测量值；将任意两个互为对称于电机联轴器中心点的等分点的测量值之差的一半确定为电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量；

步骤S5，根据所述可调整端面偏差和所述电机联轴器中心轴线的偏移量对所述主泵组进行调整。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述测量泵联轴器与电机联轴器在各个测量点的端面间隙具体包括：

在所述均匀设置的八个测量点中选取其中任意两个互为对称于中心点的测量点；

在任意两个互为对称于中心点的测量点处塞入测量块，测量对应的端面间隙；

判断两个互为对称于中心点的测量点对应的端面间隙的差值的绝对值是否小于等于预设的误差阈值，若小于等于预设的误差阈值，则判定为合格，若大于预设的误差阈值，则判定为不合格。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述建立三维基准坐标系具体包括：

以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中横向两个测量点所处的直线为x轴，以泵联轴器表面均匀设置的八个测量点中纵向两个测量点所处的直线为y轴，中心轴线为z轴，作为三维基准坐标系。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述确定电机联轴器多个测量点在所述三维基准坐标系下的第一坐标具体包括：

根据以下公式计算测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值、y轴值：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x轴值；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y轴的值；r为电机联轴器半径；i为测量点序列号；π表示圆周率。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述确定电机联轴器表面所在平面的第二坐标还包括：

根据以下公式计算坐标计算系数A、B、C：

其中，x_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的x坐标；y_i为各个测量点在三维基准坐标系下对应的y坐标；i为测量点序列号；z_i表示测量点的端面间隙，即z坐标。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

判断所述电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量是否小于等于预设的偏移阈值，若小于等于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量合格，若大于预设的偏移阈值，则判定电机联轴器轴线在该方向的测量偏移量不合格。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：

以中间短节端面设置的等分点中横向两个等分点所处的直线为x轴，以纵向两个等分点所处的直线为y轴，以中间短节轴线为原点，作为二维坐标系；

根据以下公式计算电机联轴器轴线在二维坐标系下的坐标：

其中，a表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的x坐标；b表示电机联轴器轴线在二维坐标系下的y坐标；(x_j，y_j)表示预设的单位向量；d_j表示电机联轴器轴线的测量偏移量。