水泵机组轴线摆度测量与调整方法研究

2014-04-06张建峰张小兵黄季艳

上海大中型电机 2014年2期

张建峰，张小兵，黄季艳，刘伟

(1.江苏省江都水利工程管理处，江苏江都 225200;2.江苏省水利厅水利工程建设局，江苏南京 210029;3.江苏省水利产业经济管理中心，江苏南京 210029)

0 引言

当电机和水泵轴在运转时，最理想的状态是轴的中心线围绕着理论的中心线转动，但实际上很难做到。轴在制造中由于车床的精度而产生跳动值、轴与轴在连接过程中由于制造公差、安装中的误差、安装后的累积误差及运输和搁置存放中产生的挠度变形等原因，使轴在运行中的中心线是围绕着偏移理论中心线的一定偏角及半径的轨迹进行运转的。这种现象称为轴线的摆度。

1 测量轴线摆度的方法

轴线摆度测量用百分表进行，测量部位有上导轴颈、下导轴颈和水导轴颈。有的泵还考虑水泵填料轴颈处摆度。测量时按推力头镜板联结螺钉的中心位置在各个轴颈部位上按同一垂直线分8等分，按逆时针方向编号。在各测量部位编号为1点和3点各架设一只百分表架及百分表，表头指针顶在轴颈上，表头应缩进表内约3～4 mm左右(用量程为10 mm的百分表)。然后人工盘车360°，各测量部位的百分表对0，再盘360°后看各百分表是否回零。若不回零，误差大时要检查，若回零，开始按1～8点顺序盘点，并用记录表记出各部位的百分表读数后进行分析处理。

2 机组轴线摆度的测量标准

机组的轴线摆度标准执行SL317－2004行业标准[1]执行，3.3.4 条标准符合表1 和表2 要求。

3 机组轴线摆度的常规调整方法[2]

常规方法调整摆度的偏差一般是分两步走。第一步先校正电动机的下导摆度，第二步联轴校正水导轴颈摆度。现在大多数都是先联轴，联轴后先调整校正电机的下导轴颈摆度，然后再校正水泵的水导轴颈摆度。新装机组泵轴才出厂，搁置的时间不长，因自重搁置变形的可能性不大，所以调整好水导轴颈摆度后，填料轴颈处的摆度也符合标准。

3.1 电机下导轴颈处摆度调整

电机下导轴颈处的摆度存在的原因是电机轴因制造误差、安装误差而与由镜板水平所确定的理论中心线不重合，产生了一个夹角，造成下导轴颈处的摆度增大，超过了规范要求，如图1、图2所示。

如果轴线摆度超过了标准，对电机的下导轴瓦、水泵的填料轴颈及水导轴颈就会产生单边磨损，对轴瓦及水导轴瓦内圆磨损严重加快，间隙加大，引起机组振动，增加机组的机械摩擦损耗，造成机组不能正常运转。

电机下导轴颈处摆度调整方法一般是处理电机镜板与推力头之间的绝缘垫。通过刮削绝缘垫消除组合厚度不均匀带来的误差，使轴线摆度控制在标准范围。刮削时由最大刮削方位到相反方位按比例分等分由大到小进行刮削。最大刮削值根据相似三角形的原理计算，最大刮削方位与最大摆度同方位。刮削后需重新盘车测一次摆度，检测下导摆度是否符合规范要求。

3.2 水导轴颈处摆度调整

水导轴颈摆度产生的原因是泵轴联轴器面与水泵轴的理论中心线不垂直，偏移某一角度使泵轴轴颈产生摆度，如图3所示。

处理水导摆度的方法有两种。第一种办法是采用在两联轴器的结合面处垫磷铜皮，使实际轴中心线向理论中心线靠近来减少轴颈摆度值至允许范围内。这种办法适用于半调节或机械式全调节的水泵轴。液压式全调节水泵轴不能用这种办法，否则此处要漏油。由图3中得知，垫铜皮是垫最大摆度方位。

第二种办法是采用铲刮水泵联轴器面来校正摆度。铲刮时由最大铲刮方位到相反方位按比例分等分由大到小进行铲刮。最大刮削值根据相似三角形的原理计算，最大铲刮方位与最大摆度反方位。

当水导摆度合格后，再将上、下、填料轴颈及水导摆度一起测量一次。如合格后进行对联轴器联接螺钉进行铰孔，由工作螺栓更换为销钉和精制螺栓。

4 按新的改良的方法校正轴线摆度

按照常规的方法来校正轴线摆度消耗的体力大、时间长。特别是对于检修中的旧机组，刮削工作量大，费工费时，而且刮削绝缘垫时还易将绝缘垫刮成波浪形，使镜板面变形，盘出的摆度花点。所谓摆度花点就是摆度值不是由规则的由大到小，而是忽大忽小，成波浪形变化。这样的摆度运行噪音增大，容易烧瓦。而采用新的方法不需要去铲刮绝缘垫及联轴器面就能使摆度消除或变小。

用新的方法来处理摆度主要是用千斤顶顶、火烘及锤击这三种方法来校正轴线摆度。

4.1 电机下导轴颈处摆度调整

1)用千斤顶结合锤击校正电机下导摆度

电机下导处的摆度一般用顶千斤顶的方法来消除，这主要是由下导处摆度产生原因决定的。电机下导轴颈摆度产生的原因除上述提到的几条外，有时还因为推力头与轴颈之间的配合及卡环与推力头的结合有微量的间隙存在而产生一定的摆度。另外在安装过程中我们还发现一般电机下导轴颈的摆度与电机轴的引线槽有一定的关系。电机轴在铣电机引线槽时，槽口朝上进行刨床刨削。在刨削的过程中由于轴的自重产生了一定的挠度，同时朝上的轴表面又刨了槽，使电机轴产生了微弯变形。而且装车运输时，为了防止线槽内的转子引线受到破坏，线槽一般在转子支架上是朝上搁置的，也因转子的自重挠度在运输过程中的颠簸产生永久性微弯，从而使得下导轴颈摆度增大。

顶千斤顶的方法操作如下:如某台机组的下导摆度为0.38 mm，摆度点为5点上，首先盘车将5点盘至电机上机架的十字腿筋的下方，然后检查1点处的电机定子与转子之间的间隙即空气间隙。若空气间隙小于4 mm，将5点的上导瓦松开，将1点的上导瓦向5点方向推至1点处的间隙大于4 mm(如原1点的间隙为3 mm，在5点方位上导瓦轴颈处架一只百分表架及百分表表头指向上导轴颈，推1点的上导瓦，使百分表读数为1 mm即可)。抱紧5点的上导瓦，在5点方位转子磁极的磁轭面上架设一只30 T千斤顶(螺旋或液压均可)。千斤顶顶住上机架的筋腿上，在1点的下导瓦轴颈处瓦架上架设一只百分表架，百分表表头指向下导轴颈。千斤顶启动看百分表指向正位移10倍的绝对摆度值即3.8 mm，待一分钟后，卸去千斤顶。因用千斤顶顶电机轴后轴线垂直度也会有所变化，变化值约为0.03～0.04 mm/m，故盘车先校正轴线垂直度，然后检查下导的绝对摆度，一般会达到理想的数值。下导摆度一般在0.04～0.05 mm为规范合格摆度，0.03以内为优良。

若千斤顶顶后电机下导处的摆度是0.06～0.08左右，还未合格，这时用另一种方法来使它达到合格或优良范围。那就用小锤的圆端(两把，约1.5 P，一人两手各拿一把)在上机架上油缸的挡油圈下方的电机轴颈处，两小锤两只手轮流轻轻敲击，并计数，两只手各敲一击为一击，大约敲200击变化0.01 mm。敲击方位与最大摆度同方位，如在5点上就敲击5点方位，这样来达到合格和优良。以上两种方法不会反弹，实践中是成功的。

用顶千斤顶的方法校正摆度也有一定限制。有经验得出下导轴颈摆度在0.4 mm以内均可用千斤顶顶过来，若大于0.4 mm就无法校正过来，只能用火烘的方式来校正摆度。

2)用火烘校正电机下导摆度

若下导轴颈的摆度超过了0.4 mm以上，单用千斤顶是不可能达到要求的，只能用火烘。火烘方法适用于机组检修后安装，主要针对电机轴或水泵轴自身已发生永久变形的情况。对于新安装的机组，由于机组制造质量较高，采用火烘的方法易使轴线变形，不可取。

火烘的方位与最大摆度反方位，部位与小锤锤击的部位相同。用火烘的方法是首先在转子的磁幅上，线圈处盖上石棉布，下方还应盖一层彩条布，用于防火与防水。如上题中，在5点的下导处架设一只百分表，表针调零，准备一只2升左右的塑料瓶，然后用氧乙炔气火烘电机轴颈。百分表向正的方位移动，大约移动到绝对摆度的3倍(如5点摆度为0.75 mm，百分表移动到2.15 ～2.20 mm)为止停止火烘，并用塑料瓶内水对准火烘的电机轴进行冷却。再待1～2 h左右，待电机轴火烘的地方完全冷却后再盘车测量摆度检查。若在合格范围更好，若差0.01～0.02 mm内也可用锤击的方法来达到目的。敲击也是敲击最大摆度同方位。如摆度在5点上，火烘1点，锤敲击还是在5点上。

4.2 水导轴颈处摆度调整

对于水导轴颈的摆度处理只能用火烘及小锤击打的方式来处理摆度，不能用顶千斤顶来解决。火烘泵轴联轴器下部的联轴器根部。火烘方位与最大摆度点相反方位，锤敲击方位与最大摆度点同方位。在水导轴颈处架百分表，读数也是在火烘的对应点上架表(摆度点架表)，百分表的读数按2倍来计数。如摆度值是2 mm，百分表读数为4 mm左右，方法同前。也用塑料瓶两只进行浇水冷却，也待1～2 h再盘摆度。

用以上方法处理摆度其联轴器螺钉，是先铰好孔，换好精制螺钉后再处理摆度。用这种方法省工省时省力，摆度不会花点，不会反弹，运行正常。