新聞主題	柴油發電機對中檢查、測量、組裝及影響因素

 

摘要：不正確的對中將會造成過大的振動，從而縮短柴油機和發電機的軸承以及聯接件的使用壽命，而且經常需要重新對中。柴油發電機組良好的對中工作包括合適的調整墊片，正確的固定螺栓擰緊力矩，高精確的千分表，以及為軸承間隙、熱膨脹和柴油機的其他特性留有余量。此外，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，因為所有這些物質均可能造成測量不精確。

 

一、發電機對中內容與檢查

 

1、軸線平行對中

      當發電機和柴油機的中心線是平行的但不同心（見圖1），會產生平行不對中，也稱為孔不對中。

2、平行對中檢查

      孔不對中可使用（見圖2）所示的千分表進行檢查。當固定千分表的輪子轉動時沿飛輪外徑上的幾個點觀察千分表的讀數。根據經驗作法，發電機的軸要比柴油機軸略高，這是因為：

（1）柴油機軸承的間隙比大多數發電機的軸承間隙要大。

（2）飛輪或前端驅動是在旋轉中心線下的下垂位置旋轉的。

（3）柴油機的熱膨脹通常比其它驅動設備要高。柴油機主軸承的間隙在校正孔不對中時必須考慮。

注：兩部分最好一同旋轉。這樣可以消除千分表上因部件失圓造成的誤差。采用非康明斯連軸器時，由于橡膠聯軸器會造成錯誤的讀數，因此在對中心時發電機要從柴油機上斷開。

 

圖1  柴油發電機軸線平行對中

圖2  柴油發電機平行對中檢查

 

3、軸線角對中

       當發電機的中心線和柴油機的中心線不平行時（見圖3），會產生角不對中，也稱為面不對中。

4、角對中檢查

（1）角對中可以容易地用塞尺在兩個部件聯結處測到（見圖4）。準確的對中應該是在聯結軸周圍四點測量到的值應該相同。

 

圖3  柴油發電機中心線不平行示意圖

圖4  柴油發電機角對中檢查

 

（2）聯軸器安裝后，千分表從一個面到另一個面可指出所有角偏差。在任一種種情況下，讀數都會受隨測量點到旋轉中心距離的影響。

注：面對中和孔對中互相影響。因而，在孔對中后要對面對中進行復查，反之亦然。

（3）在確定了柴油機和發電機之間的對中后，應檢查曲軸的軸向竄動。確認聯軸節的螺栓擰緊之后沒有造成對止推軸瓦的軸向推力。

      下面圖5、圖6、圖7、圖8顯示出了四種不對中情況，并且可能發生在不止一個平面。基于此，檢查對中時必須每90°一個間隔進行測量讀數。

 

圖5  柴油發電機孔對齊不當示例.	圖6  柴油發電機左右孔不對準示例
圖7  柴油發電機左右面對齊不當	圖8  柴油發電機上下錯位示例

 

二、發電機安裝步驟

 

1、加工精確低的法蘭

      加工精確低的法蘭會造成明顯的不對中性，也不可能實現準確的對中。

（1）端面跳動是指輪緣端面偏離軸中心線垂直線的距離。

（2）徑向跳動是指驅動輪的中心平行偏離軸中心線的距離。

      當不對中發生時，必須檢查飛輪、離合器或聯軸節、被驅動件和輪轂的端面和徑向跳動。端面和徑向跳動必須要校正。飛輪上導向孔的徑向跳動不能超過0.002英寸（0.05毫米），安裝到飛輪上聯結件的徑向跳動不超過0.005英寸（0.13毫米）。法蘭的端面跳動不超過0.002英寸（0.05毫米）。

2、調整墊片

      所有設備下的墊片的厚度最薄為0.76毫米（0.03英寸），最厚為3.2毫米（0.125英寸），防止在以后的調整中需要減少墊片時沒有合適的墊片可用。墊片過厚在使用中可能會被壓縮。墊片組應由防銹材料制成，并應小心裝卸。柴油機和發電機應采用四個安裝腳。在對中之前，每個安裝腳應承擔它所承受的負荷。否則不僅不對中，而且會使底座變形，在焊縫或底座金屬中產生高的應力，以及在柴油機或發電機中產生高的扭曲力。見附圖9。

3、安裝螺栓的緊固步驟

      對中后，每個安裝面必須承擔其各自的負荷。下圖示出用以驗證發電機或柴油機正確加墊的步驟。當安裝的墊片數合適后，在進行調整對準時應均等地加或減墊片。擰緊設備安裝螺栓的步驟如下：

（1）按規定的順序擰緊螺栓到它扭矩值的一半（根據上面列出螺栓的大小）。

（2）在軸對中檢查過程中安裝Y型支架和千分表的頂部位置安裝Y型支架和千分表。

（3）如果千分表指針讀數在0.05毫米以內，重新擰緊螺栓，然后進行步驟（4）。如果指針讀數超過0.05毫米，在螺栓的支腳下加調整墊。松開所有螺栓，重復步驟（1）到（3）。

（4）如果指針讀數在0.05mm以內，重新擰緊螺栓。如果指針讀數超過0.05毫米，在螺栓的支腳下加調整墊。松開所有螺栓，重復步驟（1）到（4）。

（5）擰緊所有螺栓到它扭矩值。千分表的指針讀數應在0.05毫米之內。

       當螺栓被“拉長”至計算長度時，其擰緊扭矩是合適的。適當“拉長”能將驅動設備可靠地緊固到機座上。在這種情況下產生的夾緊力雖受到振動而引起活動也仍可保持不變，如果擰緊螺栓的力矩不足，振動時就不能保持夾緊力，而會逐漸松動并產生偏移，見圖10。確認安裝螺栓的前端沒有頂到螺紋孔底，否則將降低螺栓的有效的夾緊力。在完成墊片調整和緊固螺栓的工作之后，再檢查一次對中性。

 

圖9  柴油發電機安裝腳對中

圖10  柴油發電機緊固螺栓夾緊力示意圖

 

4、安裝螺栓的位置

      每一個柴油機或發電機的固定螺栓都有必須穿過實心的材料 。如果固定螺栓穿插過空心位置，就會導致變形。如圖11所示。

5、對中過程

      在所在主要設備都裝在機座上之后，就要進行最后的對中工作。柴油機應充滿油和水，并處于準備工作狀態。

（1）柴油機和所有機械驅動的設備間的不對中性一定要達到最小。許多曲軸和軸承的損壞就是因為驅動系統的不正確對中造成的。在工作溫度和帶負荷下，不對中總是要造成振動和/或應力負荷。

（2）由于在柴油機的工作溫度和帶負荷下工作的柴油機沒有精確可行的方法測量其對中性，所有康明斯的對中過程必須在柴油機停止和柴油機及所有發電機在環境溫度下進行。

（3）在沒有讀取千分表的讀數時，將發電機盡量放到它的最終位置上。在發電機的每個安裝表面下面應裝有最薄0.76毫米和最厚3.2毫米的墊片。

（4）移動發電機時使用調平和對中螺絲。

（5）進行冷對準時，發電機要安裝得比柴油機稍高，以補償熱膨脹、軸承間隙和飛輪的下垂。

6、聯軸節的安裝

      聯軸節安裝如圖12所示。在進行對中檢查時，其他聯軸節的撓性元件必須拆除。元件的“剛性”會妨礙精確的對中讀數。拆除其它聯軸節后，在對中檢查時，聯軸節的驅動和被驅動元件必須一起轉動。這樣能防止由零件的端面或孔壁脫離，而引起的千分表讀數的誤差。當元件一起轉動時，千分表讀數將只反應設備的不對中性。

7、最后的對中工作

      用千分表支架裝兩個千分表以便同時測量孔和面的偏移。記錄對中性讀數的正確位置。

（1）在讀取端面讀數之前，應確保作用在曲軸端部的推力總是具有相同的方向。在頂部將兩個千分表對零，并每隔90º（1.5弧度）讀取一次讀數。轉動柴油機來轉動整個裝置。

（2）當移動發電機達到正確端面對中要求后，再檢查孔的對中性，反之亦然。

（3）完成最后墊片調整和螺栓擰緊作業后，應再檢查聯軸節的對中性。

（4）當設備達到運轉溫度后，應檢查曲軸端面間隙。

 

圖11  柴油發電機緊固螺栓位置示意圖

圖12  柴油發電機聯軸節安裝

 

三、發電機對中測量工具

 

1、千分表

      千分表可以測量到非常小的距離變化。進行軸的對中時，需要測量由于偏移而產生的微小距離的變化。千分表的安裝必須牢靠，這樣才能準確測出對中值。

2、千分表支架

（1）當固定在一個軸上并轉動時，千分表支架必須有足夠的剛性，才能牢靠地支承千分表。支架可以使千分表處于測量點位置，適當的支架是可以調整的，以便可以在不同中的傳動系上進行測量。

（2）千分表支架不能由于千分表的重量而彎曲。普通商用千分表支架在千分表轉動時，可能會由于支承不牢而產生讀數誤差。不建議使用千分表磁性底座支架。

（3）為了測定支架的剛性，可以將相同一組的支架和千分表旋轉一個圈，同時讀取支架端的聯軸器讀數。允許的最大讀數小于0.025毫米（.0001英寸）。也可能需要在支架端的聯軸器上，用螺栓臨時聯接一個剛性很好的基準臂，當讀取對中讀數時，用相同一組的支架和千分表來測量讀數。

      康明斯建議在進行對中性檢查時，應使用如圖13所示的支架和千分表。用兩個12.7毫米（0.5英寸）直徑的螺桿或螺栓來組裝連接器。不同尺寸的軸可能需要制造不同的支架。

3、千分表讀數的準確性

（1）有一個快速方法來檢查千分表在檢查面對中性時的讀數的有效性。如下圖，從給定的A、B、C、D四個不同點讀數。在讀數時，千分表必須返回A點，以確信讀數回到0。

（2）請記住這個快速檢查法需讀數B+D應等于C。（當檢查對中性時，將驅動和被驅動軸一起旋轉，這種方法得到的測量值是有效的）。快速檢查法對于辨別不正確的過程是很有用的，如千分表支架下垂、千分表觸頭騎在飛輪斜面上或千分表不在正確位置造成千分表偏離行程。

4、千分表讀數的說明

       采用前曲軸驅動時，千分表讀數可能會顯示出被驅動軸低于柴油機。這是因為千分表是裝在被驅動軸上，而不是裝在柴油機上，由于聯軸結的結構，要反轉千分表基準點，見圖14。

 

圖13  柴油機飛輪對中測量工具安裝

圖14  柴油發電機對中測量點（千分表讀數）

 

四、影響發電機對中的因素

 

      遠距離安裝的驅動設備的輸入軸位置通常都比柴油機曲軸高。這樣就可以補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。這些因素使曲軸和設備輸入軸的相對位置在靜止狀態和運行狀態之間發生變化。

1、軸承間隙

      發電機轉子軸和柴油機曲軸分別繞各自的軸承中心線轉動，因此，它們的中心線應該是重合的。對中工作是在靜止狀態下進行的，這時曲軸支承在其軸承的底部。工作時，曲軸并不是處在這個位置上。爆發壓力、離心力以及柴油機油壓力都力圖將曲軸提起使飛輪繞著它的真正中心轉動，見圖15。通常，發電機使用球軸承或滾子軸承，它們在靜態和工作狀態下不會改變其旋轉軸線。

2、飛輪下垂

      柴油機在靜止時，飛輪和聯軸器的重量會使曲軸彎曲。這個影響必須在對中時得到補償，因為在對中過程中，它會導致導向孔或飛輪旋轉外徑比曲軸軸承的實際中心線低。因此康明斯建議應在裝好聯軸節時進行對中檢查。如圖16所示。

3、反扭矩

       柴油機在相對軸旋轉方向的反向扭轉趨勢和發電機在軸的旋轉方向的旋轉趨勢就是反扭矩。它將自然地隨著負荷而增加，以及引起振動。這種振動在怠速時感覺不到，但在帶負荷時可感覺到。這通常是由于在反扭矩作用下，底座強度不足而產生過大的底座撓度，從而改變中心線對中而造成的。這存在邊對邊的中心線偏差影響。在柴油機怠速（無負荷）或停機時，偏差就會消失。

4、熱膨脹

      當柴油機和發電機達到工作溫度時，熱擴張或熱膨脹也就隨著發生。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中心線之間產生。這種膨脹的大小決定于所用的材料、出現的溫升以及從旋轉中心至安裝腳的垂直距離。

（1）垂直補償包括將對中設備調至非零值。

（2）曲軸水平方向的熱膨脹從柴油機的止推軸承向另一端延長。當被設備連接到柴油機的這一端時，就要考慮這種熱膨脹。如果發電機用螺栓固定到柴油機缸體時，這種膨脹作用是輕微的，因為缸體和曲軸差不多以相等的膨脹率膨脹。

（3）水平補償可采用一個允許驅動與被驅動裝置之間作充分相對運動的聯軸節。安裝設備時，應考慮使水平方向熱膨脹進入聯軸節的工作區，而不遠離聯軸節工作區。否則，會導致曲軸止推軸承負荷過大，和或使聯軸節損壞。如果考慮柴油機在熱態對中檢查時，使曲軸仍具有端面間隙，則在冷態時就應該留足夠的間隙。

 

圖15  發電機軸承間隙示意圖

圖16  發電機聯軸節對中檢查

 

總結：

      隨著社會經濟的多元化發展，柴油發電機組與各個行業領域都休戚相關，柴油發電機組由柴油機、發電機、高彈性聯軸器、公共底座等部件構成，柴油機發電機安裝在公共底座上，高彈性聯軸器用于柴油機曲軸與發電機軸的連接，兩者軸線與公共底座連接面平行，使得軸系處于水平自由狀態，保證其安全穩定運行使用。為確保柴油發電機組的穩定運行，發電機組在安裝時，柴油機曲軸與電機軸構成柴油發電機組的軸系，要求兩者完全對中，若兩者存在偏移或夾角，則發電機組運行時，對軸系將產生極大的磨損，同時對高彈性聯軸器也產生損害，大大降低其使用壽命，嚴重影響發電機組運行的可靠性。

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