基于泵站機組安裝的垂直同心計算調整系統

沈欣

基于泵站機組安裝的垂直同心計算調整系統

沈欣

一、軟件概述

1.程序設計背景

目前，我國已建在用的泵站有近50萬座，無論大、中、小型泵站的安裝或日常的檢修工作，水泵電機固定部件垂直同心的測量和調整是必不可少的一個重要工作環節，其測量調整的精度、安裝檢修的質量與機組使用壽命密切相關，直接影響機組穩定及安全運行。

垂直同心的計算與調整對于絕大多數機組安裝人員都一直難以掌握，特別是對于垂直位移測量過程中的定子基礎如何加墊、同心測量時如何確定位移方向以及繁瑣晦澀的計算，更是無從下手。基于智能手機的廣泛使用，作者設想開發一款應用于Android智能手機上的程序，在機組安裝或檢修過程中，通過在應用程序中輸入測量數值后既能迅速得到準確的結果提示，以便安裝人員迅速、準確的進行調整，以縮短機組安裝工期。

2.程序的運行環境及基本要求

（1）Android2.2及以上系統的手機。

（2）運行內存建議256M及以上。

（3）3.7寸屏及以上，分辨率480× 800及以上，豎屏顯示。

3.程序運行的原理及算法

（1）程序運行的基本原理遵循固定件安裝狀態及原則

1）垂直同心狀態

同心偏差Xa=YbXb=Ya。

垂直偏差△東=△西=△南=△北=0。

傾斜值X=Y=0。

2）錯位狀態

同心偏差Xa=Ya≠0或Xb=Yb≠0。

垂直偏差△東=△西=△南=△北=0。

傾斜值X=Y=0。

3）傾斜狀態

同心偏差Xa≠Xb或Ya≠Yb。

垂直偏差△東≠0或△西≠0或△南≠0或△北≠0。

傾斜值X≠0Y≠0。

4）以水泵下軸窩止口中心為基準，測量定子鐵芯上部及下部4個方向上的半徑值，要求東西及南北向的半徑差值之半，不超過設計空氣間隙的±5%。

（2）程序輸入數值15個（單位：MM）

1）基礎板間距。

2）定子鐵芯上下測點高度。

3）設計空氣間隙。

4）求心器架設時其鋼琴線與水導4個方向上的半徑值（即東西南北4個方向的數值）。

5）鐵芯上部及下部4個方向上的半徑值（即東西南北4個方向的上、下部數值）。

（3）程序的運行判斷

1）根據輸入的數值，界面中顯示見表1。

a.垂直同心運算公式

此情況程序判斷為垂直同心狀態。

b.錯位運算公式

此情況程序判斷為錯位情況。

c.傾斜運算公式

此情況程序判斷為傾斜情況。

上述公式，實際運用時如果根據此公式設計算法程序設計將非常繁雜，故進行優化。

2）算法優化

該程序對原有算法進行了優化，以橢圓判斷、喇叭口判斷、不規則判斷為例，舉例如下：

a.橢圓判斷

顯示“定子有橢圓現象，東西向橢圓值較大，請根據實際情況進行調整或返廠處理！”

表1 輸入數值后界面顯示表（單位：mm）

b.喇叭口判斷

顯示“定子有喇叭口現象，喇叭口朝上，請根據實際情況進行調整或返廠處理！”

c.不規則判斷

顯示“定子出現不規則形狀，請返廠處理！”

二、算法解釋

（1）立式軸流泵機組有單水導，如淮安抽水二站；有雙水導，如淮安抽水一站；但是機組軸線調整以一個基準為主，以下水泵的下軸窩的上止口為基準中心，所以程序只默認在水導已調整到位的情況下進行，且以基準來調整求心器鋼琴線，通過測量定子鐵芯上下部4個不同方位的半徑值，并以此測量數值作為不同軸度計算。如基準有變動，請根據實際基準輸入A1-A4的數值。

（2）按照機組固定件的安裝工序，首先應對定子進行圓度測量，合格后方可安裝，故而程序優先判斷定子橢圓、喇叭口狀態，如出現既橢圓且喇叭口的非規則狀態，程序給予提示。

（3）定子圓度合格后，進行調整工序，如果定子傾斜，必定先調平后移位，故程序判斷第一步為傾斜判斷，當調整后復測數據，直到程序判斷為合格，進入錯位判斷。

（4）錯位判斷中只取變量R1、R3、R2、R4做方向判斷是因為定子調平后不可能出現上部下部數據不對稱的情況。

（5）針對定子橢圓現象，程序依據誤差不超過設計空氣間隙±5%為參考，取絕對值東西向代數和與南北向代數和的差進行計算，判斷橢圓。

（6）針對定子喇叭口現象，程序依據誤差不超過設計空氣間隙±5%為參考，取絕對值東西（南北）向上、下代數和的差值進行計算，判斷喇叭口。

（7）全局以設計空氣間隙為參照標準，如果出現其他安裝標準，請根據新標準值除以0.05填入X值，例如：垂直同心標準為0.2MM，則X值為0.2/0.05=4MM。

三、程序功能說明及部分運行截圖

（1）程序啟動后顯示，并于表下方顯示“計算”“重置”按鈕；請根據現場情況填入實際數據后按“計算”進行判斷。重新計算調整下一臺機組可以點復位按鈕重置數值。

（2）計算后提示信息以彈框形式給出。

（3）程序自動判斷空值并給出說明。

（4）針對定子特定形式如：橢圓、喇叭口、不規則形狀，給出提示

（5）水導數值非該程序計算調整功能，僅做錯位調整參考數值，請于垂直同心測量前將球心器調整到位，此誤差是否合格，將直接影響該程序調整值的輸出。

四、該程序與傳統計算調整結果對比

傳統垂直同心測量后，計算與調整是一項較為繁瑣的判斷與計算過程，多數安裝人員對于方向上的判斷極易出錯；另外在繁瑣的安裝工序中，反復的計算與調整也極易造成人為誤差，對于軸流泵機組的安裝，整個安裝過程都以絲級進行控制，可謂是失之毫厘謬以千里。而一臺大型機組的調整又是一項花費大量人力及時間的工序，如果因人為失誤造成工序的反復，則延誤了機組安裝的整個進度。

垂直同心的測量與調整流程如圖1。

根據此流程圖，不難看出，垂直同心的計算與調整將是非常重要的反復工序，其中又以對數據的判斷（定子所處的形態）、根據判斷進行相應計算（根據定子形態運用不同的計算公式進行計算）、根據結果拿出調整方案并調整（墊值方向及墊值或位移方向及數值）三步最為重要，此過程是整個工序中比較復雜晦澀的。

現將傳統計算方法與該程序實現功能進行比較如下：

（1）對于方向的判斷

程序：通過輸入數值運算后的符合給出方向的判斷，此結果經過大量數據驗算準確率達100%。

傳統計算方法：面對復雜的數值，計算的誤差，人為的失誤極易照成方向墊反或移位移反。

（2）對于數值的計算

程序：通過精確的公式運算，及時給出準確的數值，經過數據驗算準確率及精度都符合要求。

傳統計算方法：由于數值的復雜性以及對各種公式的記憶，需要對此安裝工序極為熟悉的人員進行計算，受眾面非常狹小也極易出錯。

（3）出現特定形狀的判斷

程序：通過簡單的原理進行簡單的運算，及時給出精準的判斷結果。

傳統計算方法：對于數值的復雜性，人為的判斷需要縝密的思考，極易進入思維誤區，導致特定形狀不易被及時發現，延誤機組安裝的進度。

（4）質量控制的判斷

程序：經過對大量數據的驗算以及與專業安裝人員探討，根據規程規范，對各個泵型的控制以各種泵型設計空氣間隙為判斷標準，完全符合質量評判標準。

傳統計算方法：質量評估人為因素摻雜，導致部分機組安裝后不能達到設計要求。

圖1 垂直同心的測量與調整流程圖

（5）通過該程序，垂直同心的計算與調整可以實現：簡化的輸入，顯示直觀、精準的結果。為整個機組安裝進度發揮應有的效能。

以淮安二站機組檢修為例：一臺葉輪直徑4.5m的4500ZLQ60-4.89型全調節軸流泵檢修時，單機組同心測量就需要約7天左右的時間；而程序可以實現排除若干人為因素、繁瑣的計算過程及判斷失誤，此項工序將縮短近一半的工期，效率將大幅度提升。

五、程序的應用前景

程序以Android系統為平臺開發設計并調試成型，屬于免費程序，可以自由傳遞。并且目前Android系統應用極為廣泛，程序安裝極為簡便，輸入非常直觀，結果顯示也非常明確，極易上手。使原本繁瑣晦澀的計算判斷變得異常容易，也讓這一重要的工序便于廣大的安裝人員掌握應用。

如果能縮短垂直同心計算調整的時間，將大大縮短整個機組檢修的時間，保證機組能盡快完成檢修投入運行。隨著水利行業和經濟社會的可持續快速發展，對水資源的利用提出的新的要求。要求通過更科學的調水來優化水資源配置，在滿足灌溉、航運的要求同時，發揮更大的經濟效益和社會效益。這就要求水利行業提供更高效的運行服務能力。機組的頻繁運轉將縮短機組的檢修周期，而頻繁的檢修將使機組的運轉效率大大降低，直接影響到社會服務能力。因此，盡可能地縮短檢修時間，以保證機組更長時間的運轉。但目前還沒有一種既可靠又省時省錢的方法來替代老的計算調整方法。基于這種需求，該程序的應用將實現縮短工期、便于更多安裝人員掌握應用；隨著南水北調沿線工程的開工建設，更多的大中型泵站將陸續投入使用，要求有更多的新科技、新設備應用到設備管理和機組的運行與檢修中。垂直同心的計算調整程序必將得到更廣泛的應用。

六、程序后期的設想與應用

傳感技術已普及，程序接口協議已成熟，通過傳感器將測量數據通過458傳遞到網關，再向上通過USB傳遞到手機，將程序需求數值直接采集并錄入程序中，點擊按鈕后程序即給出相應結果，這將使得程序真正實現垂直同心的“測量與調整”，而不是“計算與調整”。如果可實現，該程序將得到質的改進，也將得到更為廣泛的普及與使用

（作者單位：江蘇省灌溉總渠管理處223200）

（專欄編輯：顧梅）