懸式水輪發電機組盤車計算機輔助分析

李德明

(東方電機有限公司,四川德陽 618000)

懸式水輪發電機組盤車計算機輔助分析

李德明

(東方電機有限公司,四川德陽 618000)

提出了采用excel規劃求解,ug軟件仿真,通過坐標分解對三導水輪發電機組盤車數據進行優化處理的思想,并探討了機組軸線的綜合調整方法.推導了盤車方位調整和加墊量的計算公式。根據盤車時的實際問題分析,有效地解決了傳統水輪發電機組盤車計算無法準確綜合判斷機組軸線是否滿足擺度精度要求的問題,同時可以準確給出最佳調整方位及調整量等問題。

三導機組 擺度 受力分析 優化 機組軸線調整量

1 引言

盤車無論是裝新機還是檢修都屬直線工期，可對機組安裝質量和機組經濟效益帶來顯著提升，而機組盤車多則數月少則數天，用計算機輔助盤車進行研究是非常有意義的。

2 機組擺度特性及計算

2.1 盤車前準備工作

松開導瓦、調整鏡板水平及受力、起落轉動部分推中心，順時針盤車逆時針編號，轉子重量轉移到發電機推力頭上。

2.2 盤車計算

擺度是因為發電機大軸的幾何中心線與旋轉中心線不重合，大軸轉動時，大軸幾何中心線繞旋轉中心線轉動形成擺度。(如圖1所示。)

架表時，表針垂直于大軸表面。大軸即小圓半徑為r圓心為o'(xo，yo)，大圓(擺度圓)半徑為R圓心為o(0，0)，過大圓圓心將大圓等分為8等分，交小圓于a1(x，y)～a8(x，y)點，大圓b1(x，y)～b8(x，y)點。

圖2 俯視旋轉中心

計算可采用微軟word的免費插件Microsoft Mathematics Add-in進行計算(該款插件具有符號運算能力，對于積分、解方程等比較方便);

圖3 導軸承結構簡化圖

圖4

表1 原始盤車數據

表2

圖5

圖6

因b1～b8為等分8點且圓心為0，其x，y坐標和為0;ya1+……+ya8=-(|a1b1|*sin(θ1)+……+|a8b8|*sin(θ8))小圓方程為：(x+xo)2+(y+yo)2=r2，將等分線方程

分別代入小圓方程求處xa1～xa8，ya1～ya8的解求出xai的解集

同理可得ya1+……+ya8=-4y0=-(|a1b1|*sin(θ1)+……

+|a8b8|*sin(θ8))小圓心o'(xo，yo)

3 機組軸線調整實例

3.1 某電站檢修數據實例

該電站為懸式三導軸承結構，盤車時僅報緊上導瓦，推力頭與鏡板原有加墊為0.15mm、水輪機大軸與發電機大軸間原有墊片為0.27mm，首次盤車數據如(表1)。

3.2 數據分析

由圖2可知下導(4.86，-6.51)，水導(1.09，-16.45)擺度點在坐標軸第4象限，法蘭(-8.01，-24.20)在第3象限，密封環(-15.03，7.16)在第2象限，密封環由于測量偏差較大僅做參考。

如圖3所示：以下導x坐標為例，原加墊值c為10*10-2mm，方位e為15度，至推力的距離a為4220mm，境板直徑f為1500mm，下導取墊后的x坐標的數值為4.86-c*cos(e)*a/f=4.86-10*cos(15°)*(4220)/1500=-22.32，由于法蘭與推力同時需要加墊，可將其設為可變單元暫時不填數(默認為0)，按上述公式寫出推力加墊后的預計值及法蘭加墊后水導預計值，運用excel規劃求解，可求出當推力、法蘭同時加多少墊時，水導、下導擺度的平方和最小即所求角度及加墊量。

4 結果

通過excel規劃求解，解出推力加墊0.09m，法蘭加墊0.25mm，考慮到銅墊壓縮量推力實際加墊0.10mm，法蘭實際加墊0.29mm;調整后數據優于國家標準，調整后盤車數據如(表2)。

5 ug強度計算

機組投運后，旋轉動態下盤車擺度能產生多大的附加擺度，需要借助專業軟件比如ug進行仿真;可以先分別建立3D模型，再進行裝配，導入運動仿真，求出旋轉偏心力，再倒入高級仿真進行變形值計算。

(1)先分別建立各個部套3D模型，再進行各個部套的裝配(如圖4所示)。

(2)裝配完成后設置鏈接、運動副，進行運動仿真，仿真結束后點擊載荷傳遞并保存載荷數據(如圖5所示)。

(3)選擇下機架進行高級仿真，仿真結束后導入運動仿真生成并保存的.op2的單步受力文件，求出變形值(如圖6所示)。

由圖6可知該懸式機組在全擺度小于0.10mm時，對機組產生的額外變形幾乎為0(1.3*10-4mm)。

6 結語

通過excel編寫盤車計算表，可以更為精確的計算出機組盤車調整方位，減小了機組各部的擺度、振動，只要組織得力，技術準備充分，一定能在保證質量的前提下加快盤車進度，為機組早日投產發電作貢獻。

[1]陳造奎.水力機組安裝與檢修(第三版)[M].北京：水利水電出版社,1998.

[2]戎斌,賈東永.從學習到實踐——UG NX 6產品設計[M].北京：清華大學出版社,2009.