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柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)中心線的檢查與校正 |
摘要：組裝柴油發(fā)電機(jī)組時，發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)之間的連接并不是簡單的連接，而是有嚴(yán)格技術(shù)要求的，最突出的表現(xiàn)是在中心線的對正上。也就是說，柴油機(jī)的曲軸和發(fā)電機(jī)軸必須保持在同一中心線上。
一、中心線不正的原因及危害
柴油發(fā)電機(jī)組不對中是指轉(zhuǎn)子的軸心線和定子的軸心線之間不重合，產(chǎn)生一定程度的偏心跡象。通常表現(xiàn)為柴發(fā)機(jī)組運(yùn)行不平穩(wěn)，振動加劇等問題。發(fā)電機(jī)不對中的原因可能包括軸承不良、轉(zhuǎn)子松動或變形等。
1、中心線不正的表現(xiàn)形式
柴油發(fā)電機(jī)組中心線不正，主要表現(xiàn)在兩個方面一一偏移和交錯。所謂偏移，是指兩軸中心線互相平行，但在上下或左右方向上有一定的距離。所謂交錯，是指兩軸中心線互不平行，而形成一定角度。
2、中心線不正的原因
造成柴油發(fā)電機(jī)組中心線不正的主要原因有：發(fā)電機(jī)的底座螺母沒有擰緊，工作時產(chǎn)生偏移；拆卸維修發(fā)電機(jī)時未將其裝正，或更換橡膠鉸鏈后未仔細(xì)進(jìn)行中心線的校正等。
3、不對中的危害
（1）設(shè)備損壞：不對中會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子、軸承等部件的過度磨損，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備性能下降、故障率增加等問題。
（2）生產(chǎn)安全事故：不對中還可能導(dǎo)致柴發(fā)機(jī)組振動嚴(yán)重、設(shè)備失衡，最終引起柴油發(fā)電機(jī)組強(qiáng)制停機(jī)、轉(zhuǎn)子脫落、飛脫等嚴(yán)重安全事故。
（3）運(yùn)行不穩(wěn)定：不對中會影響柴發(fā)機(jī)組運(yùn)行，造成振動加劇，能量損失，共振現(xiàn)象等，降低發(fā)電效率。
二、柴發(fā)機(jī)組不對中的檢修
以康明斯發(fā)電機(jī)組為例，其成套組裝完成后的外形如圖1所示，軸系對中測量點如圖2所示。
1、定期檢查
定期檢查柴油發(fā)電機(jī)組軸承、轉(zhuǎn)子等部位的磨損和偏差情況，確保柴油發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行和生產(chǎn)安全。
2、維護(hù)合理密封
要求柴油發(fā)電機(jī)組內(nèi)部有質(zhì)量良好的密封件。對不對中現(xiàn)象進(jìn)行合適的密封處理，防止粉塵等灰塵進(jìn)入機(jī)內(nèi)，減小對其中不應(yīng)進(jìn)入的部件造成危害。
3、注意使用環(huán)境
柴油發(fā)電機(jī)組在使用時要注意環(huán)境條件，特別是濕度、溫度等方面，在使用時進(jìn)行必要的防護(hù)和維護(hù)，確保柴油發(fā)電機(jī)組的正常使用壽命和最大發(fā)電效率。
4、 維修傾斜
查找不同級別的不對中現(xiàn)象，進(jìn)行修復(fù)。例如，對于前幾級的輪心不對中，可以進(jìn)行輪心對中；對于整體不對中，需要進(jìn)行修整，并對柴發(fā)機(jī)組進(jìn)行重新平衡。
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圖1 康明斯柴油發(fā)電機(jī)組成套后外形示意圖 |
圖2 柴油發(fā)電機(jī)組中心線對正測量點 |
三、影響發(fā)電機(jī)對中性的因素
1、軸承間隙
主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和柴油機(jī)曲軸分別繞各自的軸承中心線轉(zhuǎn)動，但是，當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時，它們的中心線應(yīng)該是重合的。對中工作是在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的，這時曲軸落座在其軸瓦的底部。工作時，曲軸并不是處在這個位置上。爆發(fā)壓力、離心力以及柴油機(jī)機(jī)油壓力都會將曲軸提起使飛輪繞著它的實際中心轉(zhuǎn)動。而主發(fā)電機(jī)使用球軸承或滾子軸承，它們在靜態(tài)和工作狀態(tài)下不會改變其旋轉(zhuǎn)軸線。在冷機(jī)狀態(tài)進(jìn)行安裝對中時，柴油機(jī)的曲軸中心線要比主發(fā)電機(jī)軸中心線稍低。
2、飛輪下垂
柴油機(jī)在靜止時，飛輪和聯(lián)軸器的重量會使曲軸彎曲。這個影響必須在對中時得到補(bǔ)償，因為在對中過程中，它會導(dǎo)致導(dǎo)向孔或飛輪旋轉(zhuǎn)外徑比曲軸軸承的實際中心線低。
3、反扭矩
柴油機(jī)在相對軸旋轉(zhuǎn)方向的反向扭轉(zhuǎn)趨勢和被驅(qū)動設(shè)備在軸的旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)趨勢就是反扭矩。它將自然地隨著負(fù)荷而增加，以及引起振動。這種振動在怠速時感覺不到，但在帶負(fù)荷時可感覺到。這通常是由于在反扭矩作用下，底座強(qiáng)度不足而產(chǎn)生過大的底座撓度，從而改變中心線對中而造成的。
4、熱膨脹
當(dāng)柴油機(jī)和主發(fā)電機(jī)達(dá)到工作溫度時，熱擴(kuò)張或熱膨脹也就隨著發(fā)生。它同時向垂直和水平兩個方向膨脹。垂直方向的膨脹在部件安裝腳和它們各自的旋轉(zhuǎn)中心線之間產(chǎn)生。這種膨脹的大小決定于所用的材料、出現(xiàn)的溫升以及從旋轉(zhuǎn)中心至安裝腳的垂直距離。
曲軸水平方向的熱膨脹從柴油機(jī)的止推軸承向另一端延長。當(dāng)被驅(qū)動設(shè)備連接到柴油機(jī)的這一端時，就要考慮這種熱膨脹。如果被驅(qū)動設(shè)備用螺栓固定到柴油機(jī)機(jī)體時，這種膨脹作用是輕微的，因為機(jī)體和曲軸差不多以相等的膨脹率膨脹。
水平補(bǔ)償可采用一個允許柴油機(jī)與主發(fā)電機(jī)之間作充分相對運(yùn)動的彈性聯(lián)軸節(jié)。安裝設(shè)備時，應(yīng)考慮使水平方向熱膨脹進(jìn)入彈性聯(lián)軸節(jié)的工作區(qū)，而不是遠(yuǎn)離彈性聯(lián)軸節(jié)工作區(qū)。否則，會導(dǎo)致曲軸止推軸承負(fù)荷過大。如果要保證柴油機(jī)熱機(jī)狀態(tài)時曲軸仍具有端面間隙，則需在冷態(tài)時就應(yīng)該留有足夠的間隙。
遠(yuǎn)距離安裝的主發(fā)電機(jī)的輸入軸位置通常都比柴油機(jī)曲軸高。這樣就可以補(bǔ)償垂直方向的熱膨脹，飛輪下垂以及主軸承油膜對曲軸的提升作用。這些因素使曲軸和主發(fā)電機(jī)輸入軸的相對位置在靜止?fàn)顟B(tài)和運(yùn)行狀態(tài)之間發(fā)生變化。
測量時柴油機(jī)與主發(fā)電機(jī)兩部分最好一同旋轉(zhuǎn)。這樣可以消除千分表上因部件圓度不同造成的誤差。由于彈性聯(lián)軸器會造成錯誤的讀數(shù)，因此在對中時主發(fā)電機(jī)要從柴油機(jī)上斷開。檢查對中時必須每90度一個間隔進(jìn)行測量讀數(shù)。
5、電機(jī)法蘭加工精確
加工精確低的法蘭會造成明顯的不對中性，也不可能實現(xiàn)準(zhǔn)確的對中。
6、調(diào)整墊片
所有設(shè)備下的墊片的厚度最好是可選配的，防止在以后的調(diào)整中需要減少墊片時沒有合適的墊片可用。墊片組應(yīng)由防銹材料制成，并應(yīng)小心裝卸。
7、千分表
千分表可以測量到非常小的距離變化。進(jìn)行軸的對中時，需要測量由于偏移而產(chǎn)生的微小距離的變化。千分表的安裝必須牢靠，這樣才能準(zhǔn)確測出對中值。
快速檢查法需讀數(shù)B+D應(yīng)等于C。當(dāng)檢查對軸系中性時，將柴油機(jī)和主發(fā)電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)，這種方法得到的測量值是有效的。
在做任何測量或校正之前，所有的被測表面及配合表面必須完全干凈，無潤滑脂、油漆、氧化物或銹蝕和臟物，所有這些均可能造成測量不準(zhǔn)確。
四、柴發(fā)機(jī)組中心線的校正
以康明斯柴油發(fā)電機(jī)組為例，組裝流程如圖1所示。以下內(nèi)容為柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)中心線的檢查與校正方法。
1、裝上專用工具
將專用工具（包括支臂、圓鐵和調(diào)整螺釘）固定在鉸鏈盤和飛輪的垂直面上，并轉(zhuǎn)到垂直向上的位置。
2、調(diào)整平行螺釘和垂直螺釘
使它們與圓鐵之間保持0.50mm的基準(zhǔn)間隙，然后固定緊螺釘。再將飛輪旋轉(zhuǎn)180°，分別測量平行螺釘和垂直螺釘與圓鐵之間的間隙并作記錄，即可算出兩軸在上下方向每米長度內(nèi)的交錯量和兩軸在上下方向的偏移量。
下面舉例說明：
假設(shè)測得平行螺釘、垂直螺釘與圓鐵之間的間隙分別為0.65mm和0.20mm。則：交錯量=（0.65-0.50）/0.532=0.28mm/m一一發(fā)電機(jī)尾部偏高，偏移量=（0.50一0.20）/2=0.15mm一一發(fā)電機(jī)偏高。
3、調(diào)整
（1）偏移量
柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)對正偏移如圖2（a）所示。
偏移量的校正方法是：擰松發(fā)電機(jī)底座的四只螺釘，適當(dāng)調(diào)整其底座前后墊片的厚度（增減量一偏移量）。例如，若是發(fā)電機(jī)偏高，應(yīng)將發(fā)電機(jī)底座各墊片的厚度減小0.15mm，以達(dá)到校正其偏移量的目的。
（2）交錯量
柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)對正交錯如圖2（b）所示。
其校正方法是：擰松發(fā)電機(jī)的四只底座螺釘，將發(fā)電機(jī)的底座略頂起，適當(dāng)減少底座墊片[增減量（mm）一發(fā)電機(jī)前后底座間的距離（m）×交錯量（mm/m）]，然后將發(fā)電機(jī)放平（此時發(fā)電機(jī)可能移動少許，應(yīng)使其恢復(fù)原位），擰緊四只底座螺釘。最后應(yīng)進(jìn)行復(fù)查，如不符合要求再進(jìn)行校正。調(diào)整交錯量的基本規(guī)律是：上大下小墊尾部，上小下大去尾部。即測量時平行螺釘在上面距圓鐵的距離大于平行螺釘在下面（再將飛輪旋轉(zhuǎn)180°）距圓鐵的距離時，則用墊片墊發(fā)電機(jī)尾部來調(diào)整交錯量。
4、檢查
轉(zhuǎn)動飛輪，使專用工具處于水平方向的左右兩側(cè)位置。用上述同樣的方法，檢查其左右（前后）方向的交錯量與偏移量，如兩軸中心線在左右（前后）方向的交錯量和偏移量超過了允許限度，應(yīng)移動發(fā)電機(jī)進(jìn)行校正。校正時要先校正交錯量后校正偏移量。
5、復(fù)查
校正發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸中心線的交錯量與偏移量后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)查，直至柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)中心線的偏移與交錯量符合要求為止。
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圖1 柴油發(fā)電機(jī)組對正組裝流程 |
圖2 發(fā)電機(jī)中心線不對正示意圖 |
總結(jié)：
在柴油發(fā)電機(jī)組中，柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)的對中非常重要。如果它們沒有對中，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)子的偏心，產(chǎn)生振動和噪音。更嚴(yán)重的是，不良的對中可能會導(dǎo)致設(shè)備的損壞，使得發(fā)電機(jī)組的壽命縮短。因此，對中的意義在于減少振動和噪音，保護(hù)設(shè)備。總的來說，柴油發(fā)電機(jī)組不對中是一種常見的問題，容易導(dǎo)致柴發(fā)機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，設(shè)備損壞和生產(chǎn)安全事故發(fā)生，需要對不對中進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，并且合理地進(jìn)行維修和調(diào)整，以確保柴發(fā)機(jī)組的正常運(yùn)行和生產(chǎn)安全。
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