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对于水轮发电机与水轮机主轴同轴度找正工艺分析
摘要：对水轮发电机组转动部份发电机主轴与水轮机主轴偏差原因进行分析，提出找正方法，经实际应用效果良好。
关键词：水轮发电机组转动部份；主轴同轴度找正；定位方法。
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— —
Abstract: Carries on the analysis to the water-turbine generator set rotation part generator main axle and the hydraulic turbine main axle deviating cause, proposes adjusts the method, is good after the practical application effect. key word: Water-turbine generator set rotation part; The main axle proper alignment adjusts; Localization method.
概述：
立轴式水轮发电机和水轮机主轴，分别是水轮发电机和水轮机
的关键零件。
两轴与转子、转轮共同组成水力发电机组的转动部份(见附图Ⅰ)，两轴连接后各轴承部位，各配合位的同轴度要求较高，是机组出厂前必检的一个重要技术指标。
发电机组运行中，转动部份产生很大的离心力，主轴承担巨大的扭矩力，如果主轴同轴度达不到要求，势必在轴承上产生附加力，使轴承温度升高，密封处容易损坏，产生振动和噪声，严重影响机组的寿命。
1.找正方案分析：
1.1 连接方式、找正部位与技术要求：
a. 连接方式：两主轴找正在转子和转轮安装之前进行，主轴用螺栓联接，端部用凸肩和内止口定位，两轴找正后有两种定位方法，第一种，同镗部份螺栓孔，用带销螺栓定位。（见附图Ⅱａ）第二种，在法兰外圆结合处钻铰定位销孔，用定位销定位(见附图Ⅱｂ)。
b.找正部位：水轮发电机主轴找正位主要有：上导轴承位(A)、推力轴承位(B)、下导轴承位(D)、转子配合外圆(C)、法兰外圆(E)、水轮机主轴找正位：水导轴承位(F)、法兰外圆(E)、法兰端面(G)。（见附图Ⅰ）
c.技术要求：两轴精加工后把合找正摆度，以上各部位误差不大于0.02/1000，本厂内控指标0.01/1000。
1.2 误差分析：
a. 主轴技术要求：发电机和水轮机主轴自身各法兰外圆、轴承外圆、连接止口位置公差要求为↗｜ 0.025｜ A (A为主轴理想轴线)，两结合法兰平面跳动要求↗｜0.03｜A ，平面度要求 ，水轮机轴连接内止口公差为H7，发电机轴连接凸肩公差为h6。
b. 误差分析：同轴度误差主要由两轴的角度位移误差和径向位移误差组成，为方便说明，我们以福建省德化县涌口水电站(发电机型号
容量15000KW，发电机轴长度5190mm,重量11510kg，水轮机轴长度3750 mm，重量5887 kg，连接法兰外径φ900，SF12-36/5100，水轮机型号HL820-LJ-260)水轮发电机组为例：该机组定位止口尺寸φ450，两轴用12个M76×4螺栓连接，其中六个为带销螺栓(见图Ⅱａ)。
角度误差：两法兰结合平面对轴线跳动均要求为0.03 mm，平面度0.03以下， ，不考虑平面度影响，法兰连接平面与主轴轴线的垂直平面仍有一个角度，如法兰φ900处跳动0.03，则角度为tgα==0.000033，α≈0.002º，两轴装配时，如果安装角度方向相反，侧角度误差会增加一倍，达0.004º，对两轴同轴度产生较大影响， 但如果角度安装方向相同，则角度误差可互相抵消。
径向误差：径向位移误差是由于联结止口间隙较大造成的。如涌口电站配合孔尺寸Φ450H7，如是上差则极限尺寸为Φ450.063mm，轴配合尺寸Φ450h6，极限尺寸Φ449.96 mm，两极限尺寸相差0.103mm，安装后造成轴线不重合。
操作误差：安装时接合面不干净，螺栓松紧度不一致，起吊过程中变位等，都有可能引起两轴同轴度超差。
2.采取措施：
2.1 针对有时定位止口间隙大，定位不准确问题，在两轴把合后，用百分表分别测量两法兰外圆，如有偏差先将偏差找正，再测量其他部位同轴度。
2.2 针对两轴存在的角度误差，在法兰找正后如其他部位超差，可将轴转一个方向(一般90º~270º之间)，安装后再测量，直到合格为止。
2.3 针对人为因素可能产生误差，要求工作者安装时要清洗擦净工件，检查配合面质量及配合尺寸，去锐边毛刺，再擦洗干净工件，然后安装，螺栓要对称均匀上紧。
对外圆上用骑缝销定位，吊装中可能引起变形的工件，用万向摇臂钻床钻铰销孔，打入销后才吊下。
3. 工艺过程：(以涌口电站主轴为例)
使用机床：C61250普通车床，机床加工最大直径2500mm，最大长度14000mm。
3.1 吊装发电机主轴，四爪装夹上部外圆，中心架扶持下导轴承密封处外圆，百分表找正上导轴承外圆，允差0.02，夹紧。
转动机床，从8个方向检查下导轴承外圆，连接法兰平面，误差应在0.03以内，误差方向做好标记。
3.2 吊装水轮机主轴，一端以中心架支承外圆，另一端用尾座顶中心孔，洗、擦净结合部位，对齐，均匀上紧6个联轴螺栓(60º分布)，松开水轮机轴中心架支撑，百分表检查法兰外圆，与发电机轴
法兰外圆作比较，如有错位，将最高点转到最下端，扶上中心架，松开联接螺栓，用中心架调节法兰高度使其至误差的1/2，上紧螺栓后再进行法兰检查，直至两法兰同轴度一致。
松开水轮机轴中心架支撑，百分表检查水轮机轴的导轴承位，另一法兰的外圆和端面，复检发电机轴各配合面，如同轴度仍不合要求，可将水轮机轴拆开转一个角度(一般转180º)，重新安装按以上工序进行找正，直至达到要求，并在法兰外圆上做好方向标记。
3.3 刀架上安装专用镗孔工具，分别镗削两法兰6-φ80H7孔合，装上带销螺栓，上紧。
重新检查各处同轴度，做好记录存档。
如采用外圆上骑缝销定位，可整体找正合格上紧螺栓后用万向摇臂钻床钻、铰合定位销孔，装入定位销，再吊下工件。
4、结论
经上述找正工序找正摆度与定位，保证了机组转动部份安装位置的相对准确度，大大减少了电站安装的工作量，机组运行平稳，
振动极小。
经多个电站实践证明，此方法切实可行。
关键词：水轮发电机组转动部份；主轴同轴度找正；定位方法。
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1672—545X（2007）02— —
Abstract: Carries on the analysis to the water-turbine generator set rotation part generator main axle and the hydraulic turbine main axle deviating cause, proposes adjusts the method, is good after the practical application effect. key word: Water-turbine generator set rotation part; The main axle proper alignment adjusts; Localization method.
概述：
立轴式水轮发电机和水轮机主轴，分别是水轮发电机和水轮机
的关键零件。
两轴与转子、转轮共同组成水力发电机组的转动部份(见附图Ⅰ)，两轴连接后各轴承部位，各配合位的同轴度要求较高，是机组出厂前必检的一个重要技术指标。
发电机组运行中，转动部份产生很大的离心力，主轴承担巨大的扭矩力，如果主轴同轴度达不到要求，势必在轴承上产生附加力，使轴承温度升高，密封处容易损坏，产生振动和噪声，严重影响机组的寿命。
1.找正方案分析：
1.1 连接方式、找正部位与技术要求：
a. 连接方式：两主轴找正在转子和转轮安装之前进行，主轴用螺栓联接，端部用凸肩和内止口定位，两轴找正后有两种定位方法，第一种，同镗部份螺栓孔，用带销螺栓定位。（见附图Ⅱａ）第二种，在法兰外圆结合处钻铰定位销孔，用定位销定位(见附图Ⅱｂ)。
b.找正部位：水轮发电机主轴找正位主要有：上导轴承位(A)、推力轴承位(B)、下导轴承位(D)、转子配合外圆(C)、法兰外圆(E)、水轮机主轴找正位：水导轴承位(F)、法兰外圆(E)、法兰端面(G)。（见附图Ⅰ）
c.技术要求：两轴精加工后把合找正摆度，以上各部位误差不大于0.02/1000，本厂内控指标0.01/1000。
1.2 误差分析：
a. 主轴技术要求：发电机和水轮机主轴自身各法兰外圆、轴承外圆、连接止口位置公差要求为↗｜ 0.025｜ A (A为主轴理想轴线)，两结合法兰平面跳动要求↗｜0.03｜A ，平面度要求 ，水轮机轴连接内止口公差为H7，发电机轴连接凸肩公差为h6。
b. 误差分析：同轴度误差主要由两轴的角度位移误差和径向位移误差组成，为方便说明，我们以福建省德化县涌口水电站(发电机型号
容量15000KW，发电机轴长度5190mm,重量11510kg，水轮机轴长度3750 mm，重量5887 kg，连接法兰外径φ900，SF12-36/5100，水轮机型号HL820-LJ-260)水轮发电机组为例：该机组定位止口尺寸φ450，两轴用12个M76×4螺栓连接，其中六个为带销螺栓(见图Ⅱａ)。
角度误差：两法兰结合平面对轴线跳动均要求为0.03 mm，平面度0.03以下， ，不考虑平面度影响，法兰连接平面与主轴轴线的垂直平面仍有一个角度，如法兰φ900处跳动0.03，则角度为tgα==0.000033，α≈0.002º，两轴装配时，如果安装角度方向相反，侧角度误差会增加一倍，达0.004º，对两轴同轴度产生较大影响， 但如果角度安装方向相同，则角度误差可互相抵消。
径向误差：径向位移误差是由于联结止口间隙较大造成的。如涌口电站配合孔尺寸Φ450H7，如是上差则极限尺寸为Φ450.063mm，轴配合尺寸Φ450h6，极限尺寸Φ449.96 mm，两极限尺寸相差0.103mm，安装后造成轴线不重合。
操作误差：安装时接合面不干净，螺栓松紧度不一致，起吊过程中变位等，都有可能引起两轴同轴度超差。
2.采取措施：
2.1 针对有时定位止口间隙大，定位不准确问题，在两轴把合后，用百分表分别测量两法兰外圆，如有偏差先将偏差找正，再测量其他部位同轴度。
2.2 针对两轴存在的角度误差，在法兰找正后如其他部位超差，可将轴转一个方向(一般90º~270º之间)，安装后再测量，直到合格为止。
2.3 针对人为因素可能产生误差，要求工作者安装时要清洗擦净工件，检查配合面质量及配合尺寸，去锐边毛刺，再擦洗干净工件，然后安装，螺栓要对称均匀上紧。
对外圆上用骑缝销定位，吊装中可能引起变形的工件，用万向摇臂钻床钻铰销孔，打入销后才吊下。
3. 工艺过程：(以涌口电站主轴为例)
使用机床：C61250普通车床，机床加工最大直径2500mm，最大长度14000mm。
3.1 吊装发电机主轴，四爪装夹上部外圆，中心架扶持下导轴承密封处外圆，百分表找正上导轴承外圆，允差0.02，夹紧。
转动机床，从8个方向检查下导轴承外圆，连接法兰平面，误差应在0.03以内，误差方向做好标记。
3.2 吊装水轮机主轴，一端以中心架支承外圆，另一端用尾座顶中心孔，洗、擦净结合部位，对齐，均匀上紧6个联轴螺栓(60º分布)，松开水轮机轴中心架支撑，百分表检查法兰外圆，与发电机轴
法兰外圆作比较，如有错位，将最高点转到最下端，扶上中心架，松开联接螺栓，用中心架调节法兰高度使其至误差的1/2，上紧螺栓后再进行法兰检查，直至两法兰同轴度一致。
松开水轮机轴中心架支撑，百分表检查水轮机轴的导轴承位，另一法兰的外圆和端面，复检发电机轴各配合面，如同轴度仍不合要求，可将水轮机轴拆开转一个角度(一般转180º)，重新安装按以上工序进行找正，直至达到要求，并在法兰外圆上做好方向标记。
3.3 刀架上安装专用镗孔工具，分别镗削两法兰6-φ80H7孔合，装上带销螺栓，上紧。
重新检查各处同轴度，做好记录存档。
如采用外圆上骑缝销定位，可整体找正合格上紧螺栓后用万向摇臂钻床钻、铰合定位销孔，装入定位销，再吊下工件。
4、结论
经上述找正工序找正摆度与定位，保证了机组转动部份安装位置的相对准确度，大大减少了电站安装的工作量，机组运行平稳，
振动极小。
经多个电站实践证明，此方法切实可行。
