電子圖表分析功能在機(jī)組軸線處理中的應(yīng)用

楊 剛

（國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司安康水力發(fā)電廠，陜西 安康 725000）

1 引言

大型水輪發(fā)電機(jī)組在軸線處理過(guò)程中，一般依靠對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工計(jì)算和三維空間想象還原能力來(lái)分析判斷軸線需要調(diào)整的方位和大小。對(duì)于軸線形態(tài)較復(fù)雜以及多段軸連接的機(jī)組，無(wú)疑增加了空間想象分析及計(jì)算難度。安康水電廠在1臺(tái)20萬(wàn)kW混流半傘式水輪發(fā)電機(jī)組軸線處理過(guò)程中，運(yùn)用電子計(jì)算圖表，協(xié)助技術(shù)人員對(duì)大量的盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)及多段軸軸線之間未知的相互關(guān)系進(jìn)行分析和計(jì)算，提高了機(jī)組軸線數(shù)據(jù)處理效率，準(zhǔn)確高效地完成軸線分析處理工作。

2 機(jī)組軸線處理的基本情況

3號(hào)機(jī)組軸系由5段軸組成，軸線總長(zhǎng)度為10.8 m。調(diào)整過(guò)程歷經(jīng)了加墊工藝、移軸工藝、中心調(diào)整等幾個(gè)環(huán)節(jié)，利用電子圖表計(jì)算分析方法短時(shí)間內(nèi)完成了3種調(diào)整方案和10次盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)分析，軸線調(diào)整結(jié)果達(dá)到該機(jī)組歷史最佳，相對(duì)擺度均小于0.02 mm/m，各部運(yùn)行瓦溫全面下降。

2.1 電子圖表計(jì)算分析軸線數(shù)據(jù)主要方法

在軸線處理過(guò)程中，利用電子圖表收集盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)，輸入表格，自動(dòng)計(jì)算出各限位導(dǎo)軸承的絕對(duì)擺度，通過(guò)表格形成正弦圖，檢查盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)是否合格，計(jì)算出各擺度要求層面的最大擺度值及方位，投影到位置圖上，觀測(cè)各層面擺度最大值方位是否一致，決定調(diào)整方案。如圖1所示。

圖1 盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)分析電子圖表全貌

2.2 軸線數(shù)據(jù)的電子表格輸入、計(jì)算及分析

在表1中按照計(jì)算方法設(shè)計(jì)表格內(nèi)公式文件，利用表格進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)計(jì)算，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，效率高。根據(jù)表1得出的各層面凈擺度數(shù)據(jù)，分別生成各測(cè)量面的折線圖，縱坐標(biāo)為擺度數(shù)據(jù)，橫坐標(biāo)為測(cè)點(diǎn)位置，添加輔助線，得到各個(gè)軸號(hào)的最大擺度曲線。如圖2所示。

圖2 水輪機(jī)軸領(lǐng)凈擺度

通過(guò)圖2直觀的檢查關(guān)鍵層面的盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)正確性，根據(jù)水輪機(jī)檢修教材及規(guī)范，盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)應(yīng)符合正弦曲線規(guī)律，對(duì)照?qǐng)D2可看出，水導(dǎo)軸領(lǐng)盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)基本接近正弦曲線，盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)可以用于計(jì)算。

由表1計(jì)算完成后，在上端軸下法蘭處1-5、2-7、3-6點(diǎn)，凈全擺度值全部為負(fù)值，而其他層面對(duì)減數(shù)值全部為正，需要對(duì)應(yīng)的找到不同層面軸線擺度的正確方位，所以在表2中，進(jìn)一步利用ABS函數(shù)表達(dá)式（ABS(number)）返回?cái)?shù)字的絕對(duì)值。得到的結(jié)果顯示為最大凈全擺度方位就在數(shù)值較大的軸號(hào)下。

表2 修后盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)凈全擺度正方位絕對(duì)值計(jì)算表

表3中，根據(jù)表2數(shù)據(jù)生成平面雷達(dá)圖方式，將各層面擺度最大值按照逆時(shí)針?lè)较蚺帕校梢钥闯鲚S線擺度由大到小的變化趨勢(shì)，各層面數(shù)據(jù)之間發(fā)生軸號(hào)偏轉(zhuǎn)時(shí)，即說(shuō)明軸線在該層面發(fā)生了曲折變化，為選擇在哪個(gè)層面進(jìn)行軸線處理提供了依據(jù)。表3中，上端軸以下軸系擺度最大值方位基本一致，說(shuō)明軸線由此開(kāi)始曲折。

表3 機(jī)組各層面擺度方位計(jì)算表

通過(guò)上述計(jì)算設(shè)計(jì)，利用雷達(dá)圖就能得到各軸線層面在何處開(kāi)始曲折或傾斜放大，直觀地說(shuō)明軸線的空間狀態(tài)。如圖3所示。

圖3 機(jī)組軸線曲折情況雷達(dá)圖

根據(jù)圖3可以分析出本次3號(hào)機(jī)組軸線情況。同時(shí)，依據(jù)表3中各層面的最大擺度數(shù)據(jù)，按照擺度公式，電子表格算出各層面最大全擺度值與最大值方位角度。如圖4所示。

圖4 公式法計(jì)算最大擺度值與方位圖

其中，主要涉及的運(yùn)算函數(shù)有：

SMALL(array,k)—返回?cái)?shù)據(jù)集中的第 k 為最小值。 使用此函數(shù)以返回在數(shù)據(jù)集內(nèi)特定相對(duì)位置上的值。利用此函數(shù)選擇表3中4個(gè)凈全擺度的倒數(shù)第3個(gè)最小值，即為計(jì)算公式中相鄰兩最大值中的較小者T2。

MAX(number1, [number2],...)—返回一組值中的最大值。使用此函數(shù)返回一組數(shù)據(jù)中最大值，即為在表3中4個(gè)凈全擺度值中選擇最大數(shù)值T1。

ATAN(number)—以弧度表示的反正切值。用于計(jì)算tg-1，隨后再使用 DEGREES 函數(shù)，將弧度表示的反正切值轉(zhuǎn)換為角度值，計(jì)算出實(shí)際最大擺度值與已測(cè)量的最大凈全擺度值之間的夾角。

最后利用公式T=T1/cosβ，計(jì)算出該角度下的最大擺度值。

2.3 3號(hào)機(jī)組利用表格公式計(jì)算過(guò)程

3號(hào)機(jī)組在軸線調(diào)整過(guò)程中，通過(guò)10次盤(pán)車(chē)計(jì)算，3次軸線調(diào)整，最終機(jī)組軸線各層面擺度值達(dá)到國(guó)標(biāo)，明顯優(yōu)于修前。在施工過(guò)程中，軸線數(shù)據(jù)計(jì)算圖表提高了計(jì)算準(zhǔn)確率，減少人為計(jì)算誤差，使工作效率極大提高；在機(jī)組軸線處理方案比選上，通過(guò)電子圖表分析，輔助檢修人員準(zhǔn)確判斷軸線曲折方位及數(shù)值，為檢修質(zhì)量的提高提供了幫助。如表4、圖5所示。

表4 軸線處理后各層面擺度方位計(jì)算表

圖5 機(jī)組第三次軸線處理后軸線曲折情況雷達(dá)圖

經(jīng)過(guò)第三次調(diào)整處理后，從雷達(dá)圖可以直觀的看出，上端軸最大擺度值減小明顯，方位回歸轉(zhuǎn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)中心，達(dá)到了降低該層面凈全擺度值，減小離心力的目標(biāo)，發(fā)電機(jī)下法蘭擺度值基本不變，水輪機(jī)上法蘭、水導(dǎo)軸領(lǐng)處，最大凈全擺度絕對(duì)值大幅減小。達(dá)到最優(yōu)效果，機(jī)組整體軸線調(diào)整合格。

2.4 電子圖表在3號(hào)機(jī)組軸線處理過(guò)程中應(yīng)用總結(jié)

通過(guò)對(duì)3號(hào)機(jī)組3次軸線調(diào)整處理，利用電子圖表在盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)對(duì)比篩選，數(shù)據(jù)合格性判斷，各分步驟計(jì)算，調(diào)整分析等環(huán)節(jié)與人工計(jì)算相比較優(yōu)勢(shì)顯著。計(jì)算準(zhǔn)確性大幅提高，人為計(jì)算誤差減少，效率明顯提升，對(duì)分析、指導(dǎo)軸線調(diào)整工作幫助大，為該類(lèi)勞動(dòng)強(qiáng)度大、計(jì)算要求高、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)的大型綜合類(lèi)檢修工作的計(jì)算機(jī)輔助檢修提供了可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)，能作為一種軸線處理標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行推廣。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)檢修人員的共同努力，利用電子圖表數(shù)據(jù)化分析計(jì)算盤(pán)車(chē)軸線數(shù)據(jù)，安康水電廠成功實(shí)施了五分段軸半傘式機(jī)組軸線處理項(xiàng)目，提高了精度，節(jié)約了工期，屬于行業(yè)內(nèi)檢修施工中創(chuàng)新的檢修工藝，為機(jī)組檢修隊(duì)伍利用電子表格數(shù)據(jù)化分析各類(lèi)軸線數(shù)據(jù)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，形成了成熟、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的檢修新工藝。