杏彩官方网址:几种常用的计算方法说明

　　热套联接是工程常用的装配方法，一般通过铁损法或电热板加热法将工件装配孔加热，使孔径膨胀，然后将轴装入。待孔径冷却后，形成相当紧度配合。

　　热套联接在水轮发电机组安装中，主要用于转子轮辐与轴、推力头与轴及水轮机止漏环的装配。热套前，应调整热套部件的水平及垂直度，测量各配合断面实际最大过盈量。

　　热套膨胀量一般由制造厂给出。没有具体要求时可按国标（GB/T8564—2003）要求进行计算：

　　式中 K ——装配工件内孔所需膨胀量，mm ； Δmax ——实测最大过盈值，mm ； D ——最大轴径，mm ； δ——取值，0.5~1mm ； 2、 加热温度计算

　　K ——装配工件内孔所需膨胀量，mm ； α——膨胀系数，钢材α=11X10-6 D ——内孔标称直径，mm 。 3、电热器加热总容量

　　P ——电热器总容量，KW ； K 0——保温系数，一般取2~4； ΔT ——计算温差，℃； G ——被加温部件总重量，kg ；

　　C ——被加热部件材料的比热容，钢材取C=0.5kj/（kg·K ）； T ——预计所需加热时间，s 。

　　螺栓联接在水轮发电机组安装中应用广泛。为了保证螺栓联接的可靠性，螺栓的紧力应满足要求。螺栓拧紧过程中，同一组合面各螺栓的紧力必须保持一致，并要对称拧紧，避免机件歪斜和螺栓受力不均。

　　在水轮发电机组安装中，主要大件的连接，其螺栓紧力都有具体要求，所有连接拧紧过程中都要进行螺栓伸长值的测量。

　　[б]——螺栓许用拉应力，一般采用[б]=120~140Mpa ； L ——螺栓长度，从螺母高度的一半算起，mm ； E ——螺栓材料弹性系数，一般E=2.1X105Mpa ； F ——螺栓最大拉伸力，N ；

　　螺栓伸长值的测量通常采用百分表配合测杆测量法及螺母转角测量法。第一种测量方法要求螺栓是中空的，孔的两端带有一段螺纹，用于固定测杆和表架。螺栓拉伸前后的百分表读数之差即为螺栓的伸长值。其测量简图如图3—2及图3—3所示。

　　图3—2大中型机组螺栓伸长量的侧量 图3—3中小型连轴螺栓伸长量的测量 l.下法兰，2.主轴法兰，3.侧杆；4.螺母 1.圆柱销；2.螺栓，3.水轮机轴，

　　转角法测量螺栓伸长，是根据螺母转动一圈为360o，而螺纹将升高或降低一个螺距S （mm ），若螺栓伸长值为ΔL （mm ），则螺母转动角度α应为：

　　机械加工的平面不可避免地存在误差，尤其是大尺寸部件上的某些平面，局部的凹凸、甚至波浪形起伏都是可能的。为了检查平面的平直度误差，最合理而且最简便的方法就是用一个标准平面与之比较。

　　将标准的平面（平台、平尺）置于被测量平面上，检查其接触情况，是测量平面平直度的常用方法。常用的测量方法有：

　　1、显示剂测量法：在被测量平面上涂一层薄显示剂（如红丹、石墨），将标准平台置于被测量平面上并相对移动数次，此时被测量平面的高点可显现出来，根据高点的多少，可以判断平面的平直程度。如镜板、法兰面的平直度的测量等。

　　2、塞尺测量法：将平尺置于被测量平面上，用塞尺检查平尺与平面的间隙，确定平面的平直度。如转子磁轭平直度的测量等。 二、 部件平面水平测量

　　工件水平的测量方法常采用橡皮管水平器、水平梁、框式水平仪、合像水平仪合光学水准仪。在此，只介绍框式水平仪和合像水平仪的测量计算方法。

　　框式水平仪放在工件坐标轴轴线切线位置，测量水平仪气泡移动格数，为扣除水平仪自身误差，应将水平仪倒换180o进行测量，计算测量部位的合成移动格数。图示n1、n2、n3、n4假定为经过计算的气泡移动格数，箭头表示最终气泡移动方向。

　　调零。由于其测量出的数据单位是mm/m ，则可假设图示n1、n2、n3、n4为经过计算的每米水平值。

　　水平仪属于高精度仪器，长期使用难免不产生误差。为了消除仪器误差保证测量精度， 使用时必须在原位置上调头，用两次测量的平均值作为实际的水平度误差。测量时注意： l ）认定某一侧偏高时为正，两次测量都按这个假设读出格数的正负号。

　　2）水平仪必须在原位置上调头，为了保证位置准确无误，可用铅笔、石笔等在被测平面上划出仪器的位置边界。

　　检查大尺寸部件的外圆柱面，如发电机转子的不圆度、同轴度、定子圆度等，经常用测圆架加百分表来完成。如图3—4所示，测圆架是个夹在中心柱上，可以推动旋转的刚性支架，一般用型钢拼焊而成。它由抱箍及螺栓夹在中心柱上，与轴颈接触的摩擦面安装巴氏合金轴瓦，或者安装铝块、铅块作为轴承。目前，也有采用滚动轴承作为传动机构的旋转测圆架。

　　在测圆架的支臂上安装百分表，顶在被测的圆柱面上，推动测圆架提转就可测出四周半径的变化量。如果在不同高度上安装百分表，则可以测量外圆柱面的同轴度。操作时应注意：

　　1、中心柱是测圆架的基准，必须牢靠的固定在稳固的基础上，调整中心柱垂直度，满足0.02mm/m 要求。

　　3、圆周上的测点应事先拟定，最好是均匀分布的若干点，如8 点、12 点等。百分表在各测点上读数的变化，即各测点半径的变化量。以某一测点为基准使百分表对零。

　　4、推动测圆架应该缓慢而且平稳，为了不影响百分表的安装位置并且保护它的测头，推动时应使百分表与被测表面脱离，移到新的测点后再投人测量。

　　水轮发电机组有不少大尺寸的环形部件，如水轮机座环、发电机定子等等。为了检查它们同轴度，或者校核它们的中心位置，都要先用中心架、求心器悬挂一条垂线，具体表达其轴线，再用内径千分尺等测量它们四周各点的半径，如图3—6表示。

　　中心架是自制的刚性支架，通常用工字钢或槽钢作成横梁，以便在中心处悬挂垂线。并安装求心器，求心器它由底板，中心滑板、调节螺钉以及带棘轮装置的钢丝卷筒组成。将求心器放在中心架上，钢琴线缠绕在卷简上，其自由端穿过滑板中心的小孔向下，再悬挂一个足够大的重锤即形成铅垂线。棘轮机构用于调整并固定钢琴线

　　1）中心架要有足够的刚度，放置求心器的平面应当平整，与求心器底板的结合应良好。当横梁的位置可调整时，用螺栓把求心器固定在横梁正中更有利于操作。为了便于用耳机测量情况，要在求心器与横梁之间，或者在横梁与支腿之间加一层绝缘垫，以使钢琴线mm的钢琴线kg，可以构成比较理想的铅垂线）为了保持铅垂线位置稳定，避免风力，偶然性振动等因素的影响，

　　钢琴线的对中和偏心的求证方法，可采用对称4点测量法。如图3—7所示，a、b、c、d 分别为测得的半径值，O点为理论中心，O1为测量偏心。则通过计算可得到钢琴线偏心。

　　水轮发电机组安装中，经常会遇到垂直度的测量。如水轮机大轴垂直度测量，发电机转子热套时，发电机大轴测量等。有时在机组总装调整时，需要测量机组整体轴线垂直度等。垂直度的测量方法有多种，在此，以测量大轴垂直度为例，介绍一根钢琴线和四根钢琴线测量大轴垂直度的测量和计算方法。

　　大轴安装调整好后，可以在法兰盘上平面或导轴颈处，也可在与轮毅配合的外圆柱面上用精度为0.02mm/m的框式水平仪测量水平和垂直。初步检查大轴的水平和垂直度，并根据测量结果，调整大轴水平，使大轴水平满足技术要求。

　　通过一个钢琴线测量大轴垂直度的测量方法是，在大轴中心孔内从上至下挂装一根钢琴线，在大轴或外界支撑上安装测量支架、求心器、钢琴线及重锤等。在大轴上下找准两个精加工面，对称分四点或八点测量两断面半径，测量前检查各对应测点上下应最一条线上。根据测得数据可以计算大轴垂直度。

　　通过四根钢琴线测量大轴垂直度的测量方法是，在大轴外圆对称挂装钢琴线所示。在大轴或外界支撑上安装测量支架、求心器、钢琴线及重锤等。在大轴上下找准两个精加工面，对称分四点测量两断面至大轴距离，测量前检查各对应测点上下应最一条上。

　　三峡电站是世界上最大的电站，其机组单机容量为70万千瓦，是目前世界最大的水轮发电机组，由哈尔滨电机厂制造的70万千瓦水轮发电机组结构复杂，机组主要部件由于其特殊的安装工艺，需要在工地进行现场加工和调整，如机组轴线调整，需要在工地调整合格后，现场进行连轴销套孔的加工和安装。在三峡水轮发电机组的安装中，面临的是新技术、新工艺，传统的技术和工艺方法将满足不了三峡机组安装进度和质量的要求。

　　我国水利行业标准，对水轮发电机组轴线调整的要求，水导轴承最大允许摆度0.35mm,而三峡右岸机组轴线调整的实际要求执行标准是：水导轴承允许摆度0.10mm，该标准比行业标准提高了精度70%。

　　因此，研究一套大型水轮发电机组安装计算的新理论，不仅对三峡机组安装具有巨大的指导作用，而且对规范和提高我国机组安装技术也具有重要的意义。

　　本理论研究结合三峡水轮发电机组的实际情况，从理论和技术实现两个方面解决三峡水轮发电机组安装技术中的轴线测量及调整技术难题，既满足三峡机组总装过程中的轴线测量及调整，又能用于部件安装时的测量及数据处理，以高质、快速完成机组的安装任务，保证机组按期投产。并借此对我国的轴线测量及调整技术从原理上、测试技术上、工艺方法上进行创新，以提高我国的水轮发电机组安装技术水平，在世界水轮发电机组安装行业中，达到最高水平。

　　在机组设备安装的过程中，我们常常需要一些基准，如高程、方位、中心，以此来检测设备的行为误差，如圆度、垂直度、同轴度、同心度、平面度以及机电安装中特有的一些误差——摆度。

　　高程，即以水平面为基准，确定某一部件一个精确加工面相对水平面的高度差，在机电安装中，由于要考虑水轮发电机组的出力，这些高程都是经过测量标定的。

　　方位，在机电安装中，各部件之间的方位都是固定的，基准部件的方位更是如此，方位的确定影响着出力、设备安装的准确性。

　　中心，机电安装有很多的几何部件，通常我们以各部件之间的间隙值来确定中心，进而确定几何体的中轴线，检测各部件之间的行为误差；有的部件在无法使用间隙确定中心时，还需要进行测量才能得到。

　　因此，研究一种科学的计算方法，对这些测量数据进行定性分析，找到并剔除突变数据，从而得到真实的计算结果，具有十分重要的作用。

　　在电站机电设备安装中，大部分主要部件是由机加工而成的圆形部件，或者是由现场通过精确的定心部件（如测圆架、钢琴线等）组装而成的圆形部件。如水轮机座环、底环、大轴及法兰面等，以及发电机的镜板、转子、定子等等。这些部件的圆度、水平、摆度等数据的展开曲线皆成正弦函数状态分布。当移动点从起点出发某一旋转圆移动一周时，其运动轨迹的展开曲线为一条标准的正弦曲线，其圆形部件的圆度、摆度展开曲线也呈正弦曲线分布。

　　c e f y ++==)sin()(αθθ，并在推导中将那些严重偏离正弦曲线的非正常值剔除，从而

　　得到工件正确的偏差值2e 以及其偏差角α。并根据推导公式编制计算机计算程序，提高数据处理精度和速度。

　　根据上述推论可知，当不计部件的加工误差及测量误差时，其测量数据的展开曲线应是一条正弦曲线，测量点应完全落在这条正弦曲线上，但因设备加工和数据采集时存在着误差，使得这些测量值不同程度地偏离正弦曲线，因为无法定量地得知各点实际误差，所以可以运用最小二乘法原理对全部误差作整体考虑，对正弦曲线进行拟合，将那些远离正弦曲线的数据剔除。

　　假设下表是在（0，2π）范围内连续旋转机组时，按照一定的等值转角所测到某断面的偏差数据，下面用这些数据来推导正弦函数方程式：

　　i θ处实测值为i y。