青居電站測圓架誤差分析

安彬

（四川寶珠寺水力發電廠，四川 廣元 628003）

青居電站測圓架誤差分析

安彬

（四川寶珠寺水力發電廠，四川 廣元 628003）

根據青居電站定轉子測圓方法，逐步分析、計算測圓架安裝、調整、測量過程中的誤差。計算結果表明該測圓架滿足檢修期間對定轉子測圓精度要求。

測圓架；定轉子；誤差；青居電站

青居電站4×34 MW燈泡貫流式機組系富春江富士水電設備有限公司設計制造。發電機型號SFWG34-64/6700，轉子外徑φ6 169 mm，磁極鐵芯高度1 583 mm，轉子磁極64塊，定子外徑φ7 300，內徑φ6 190 mm，定子鐵芯高度1 528 mm，設計空氣間隙10.5 mm。

檢修過程中發現發電機定子在拆裝、起吊、翻身過程中存在變形現象，導致定轉子空氣間隙不均勻，產生不平衡的磁拉力。機組旋轉時氣隙大小及不平衡磁拉力隨機組旋轉周期性變化，造成機組振動、導軸承及受油器浮動瓦磨損加劇，影響機組安全穩定運行。

1 定子變形分析

圖1為定子吊裝示意圖，從圖中可以得出定子在起吊過程中受到橫向的擠壓，翻身過程中承受彎曲應力。

圖1 定子吊裝示意圖

2 定轉子測圓架

測圓架內安裝重塊，通過在測量桿反端加配重塊平衡重量，使測量桿繞軸旋轉時無沿軸向位移，保證定轉子測圓時測點保證在同一水平面內（測圓架水平合格）。測圓架如圖2。

3 測量誤差分析（只考慮人為操作誤差）

3.1 定轉子水平誤差

用框式水平儀調整定轉子水平不大于0.02mm/m。

3.2 測圓架水平誤差

測圓架水平亦是中心柱垂直度，既可用框式水平儀旋轉測量法測量，也可在900方向掛二根鋼琴線找正，水平度及垂直度應不大于0.02 mm/m。中心架轉臂重復測量圓周上任意點的誤差不大于0.02mm，每旋轉一周測頭上下跳動不大于0.5 mm。

調整方法：

1）通過調整底座頂起螺桿分方位調整或可用千斤頂強迫機座受力變形或基礎板加墊。

2）調整的同時應在選定部位裝設互成90°的4塊百分表監示底座的抬升量。

3）水平與垂直的調整根據測量結果，綜合分析，先主后次，相互兼顧，相互驗證。

3.3 測圓架中心誤差

通過千斤頂調整測圓架的中心，要求中心偏差在0.05 mm以內。調整的同時應在選定部位裝設互成90°的4塊百分表監示位移值，但最終以定子中心測定數據為準。

3.4 測圓架轉動角度誤差

定子圓度要求測量上、中、下3個斷面，每個斷面32個點，架設百分表直接讀數，故不考慮轉動角度誤差。

轉子圓度及垂直度測量要求每個磁極上、中、下端各設置一個測點，各測點位于同一水平斷面，測點面積為2×2 cm2。測圓架在360°范圍內應均分64份。

4 定子測圓累積誤差

4.1 定子水平誤差計算

定子中心以下法蘭中心為準，設定子水平值a；定子半徑r，測點與定子下法蘭面距離為L，具體誤差如圖3所示：

圖3 定子水平誤差示意圖

由圖3可得：

誤差值I=r×a2誤差值II=sinα×l

誤差值=誤差值I+誤差值II=r×a2+l×sinα

+Y方向的誤差值=cosα×（r×a2+l×sinα）

N點位的誤差值=（r×a2+l×sinα）×cos［α+（n-1）×11.25°］

a≤0.02 mm/m，l≤3 000 mm，r=3 650 mm

N點位的誤差值MAX=0.0015 mm

4.2 測圓架水平誤差計算

設定測圓架水平值b，與+Y方向成δ角度（見圖4）；

利用相似三角形原理得出：

b×r/r=誤差值/b×r T誤差值=b2×r

+Y方向的誤差值=b2×r×cosδ

N點位的誤差值=b2×r×cos［δ+（n-1）×11.25°］

水平值b≤0.02 mm/m

N點位的誤差值MAX=0.0015 mm

圖4 測圓架水平誤差示意圖

4.3 測圓架與定子中心誤差

設定測圓架與定子中心誤差c，與+X方向成ε角度，則：

+Y方向的誤差值=c×cosε

N點位的誤差值=c×cos［ε+（n-1）×11.25°］

中心誤差≤0.05 mm

N點位的誤差值MAX=0.05 mm

4.4 定子測圓累積誤差

綜上所述誤差累積在任一點位的誤差最大值不超過0.053 mm，滿足定子測圓精度要求。

5 轉子測圓累積誤差

5.1 轉子水平誤差計算（同4.1，略）

5.2 測圓架水平誤差計算（同4.2，略）

5.3 測圓架與轉子中心誤差（同4.3，略）

5.4 測圓架轉動角度誤差計算

設定測圓架轉動角度偏差n，測圓架臂長m（見圖5）。

為了更直觀的表示誤差值，將角度誤差設定為測圓架轉動時測點在切線方向距離偏差l。

切線方向距離偏差l≤5 mm，測圓架臂長m-r設計在200～300 mm范圍內。

N點位的誤差值MAX=0.0625 mm

圖5 測圓架轉動角度誤差示意圖

5.5 轉子測圓累積誤差

轉子測圓過程誤差前3項和定子測圓誤差計算方法一致，誤差最大值為0.053 mm。轉子測圓需架設鋼琴線用內徑千分尺測量，故存在轉動角度定位誤差。通過上述計算得出轉動角度誤差最大值約為0.062 mm，轉子測圓總誤差為0.115 mm。機組設計要求：轉子磁極圓度要求各半徑與平均半徑之差不應大于設計空氣間隙的±3%，即±0.315 mm。故此測圓架測量誤差未超出轉子測圓要求。

6 結論

通過對定子、轉子測圓架累計誤差的分析、計算，結果表明測圓架測量誤差未超出測圓精度，滿足測圓要求。

［1］楊文武，彭 偉，楊小華.腳基坪水電站發電機轉子測圓架旋轉中心體的設計、安裝和調整［J］.水電與新能源，2012（06）.

［2］楊文武，黃立華，張 虎.改變測量條件對圓度誤差的影響［J］.新技術新工藝，2013（5）：98-99.

［3］于蘭階.水輪發電機組的安裝與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，1995.

［4］黃勁枝.機械設計基礎［M］.北京：機械工業出版社，2001.

［5］GB/T 8564-2003水輪發電機組安裝技術規范［S］.

TK730.6

B

1672-5387（2016）07-0057-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.07.018

2016-03-30

安 彬（1989-），男，助理工程師，從事水力發電機組機械設備檢修工作。