李德明

(東方電機(jī)有限公司,四川德陽(yáng) 618000)

懸式水輪發(fā)電機(jī)組盤(pán)車(chē)計(jì)算機(jī)輔助分析

李德明

(東方電機(jī)有限公司,四川德陽(yáng) 618000)

提出了采用excel規(guī)劃求解,ug軟件仿真,通過(guò)坐標(biāo)分解對(duì)三導(dǎo)水輪發(fā)電機(jī)組盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理的思想,并探討了機(jī)組軸線的綜合調(diào)整方法.推導(dǎo)了盤(pán)車(chē)方位調(diào)整和加墊量的計(jì)算公式。根據(jù)盤(pán)車(chē)時(shí)的實(shí)際問(wèn)題分析,有效地解決了傳統(tǒng)水輪發(fā)電機(jī)組盤(pán)車(chē)計(jì)算無(wú)法準(zhǔn)確綜合判斷機(jī)組軸線是否滿足擺度精度要求的問(wèn)題,同時(shí)可以準(zhǔn)確給出最佳調(diào)整方位及調(diào)整量等問(wèn)題。

三導(dǎo)機(jī)組 擺度 受力分析 優(yōu)化 機(jī)組軸線調(diào)整量

1 引言

盤(pán)車(chē)無(wú)論是裝新機(jī)還是檢修都屬直線工期，可對(duì)機(jī)組安裝質(zhì)量和機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)顯著提升，而機(jī)組盤(pán)車(chē)多則數(shù)月少則數(shù)天，用計(jì)算機(jī)輔助盤(pán)車(chē)進(jìn)行研究是非常有意義的。

2 機(jī)組擺度特性及計(jì)算

2.1 盤(pán)車(chē)前準(zhǔn)備工作

松開(kāi)導(dǎo)瓦、調(diào)整鏡板水平及受力、起落轉(zhuǎn)動(dòng)部分推中心，順時(shí)針盤(pán)車(chē)逆時(shí)針編號(hào)，轉(zhuǎn)子重量轉(zhuǎn)移到發(fā)電機(jī)推力頭上。

2.2 盤(pán)車(chē)計(jì)算

擺度是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)大軸的幾何中心線與旋轉(zhuǎn)中心線不重合，大軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，大軸幾何中心線繞旋轉(zhuǎn)中心線轉(zhuǎn)動(dòng)形成擺度。(如圖1所示。)

架表時(shí)，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(guò)大圓圓心將大圓等分為8等分，交小圓于a1(x，y)～a8(x，y)點(diǎn)，大圓b1(x，y)～b8(x，y)點(diǎn)。

圖2 俯視旋轉(zhuǎn)中心

計(jì)算可采用微軟word的免費(fèi)插件Microsoft Mathematics Add-in進(jìn)行計(jì)算(該款插件具有符號(hào)運(yùn)算能力，對(duì)于積分、解方程等比較方便);

圖3 導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖

圖4

表1 原始盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)

表2

圖5

圖6

因b1～b8為等分8點(diǎn)且圓心為0，其x，y坐標(biāo)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(jī)組軸線調(diào)整實(shí)例

3.1 某電站檢修數(shù)據(jù)實(shí)例

該電站為懸式三導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)，盤(pán)車(chē)時(shí)僅報(bào)緊上導(dǎo)瓦，推力頭與鏡板原有加墊為0.15mm、水輪機(jī)大軸與發(fā)電機(jī)大軸間原有墊片為0.27mm，首次盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)如(表1)。

3.2 數(shù)據(jù)分析

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

如圖3所示：以下導(dǎo)x坐標(biāo)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(dǎo)取墊后的x坐標(biāo)的數(shù)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(shí)需要加墊，可將其設(shè)為可變單元暫時(shí)不填數(shù)(默認(rèn)為0)，按上述公式寫(xiě)出推力加墊后的預(yù)計(jì)值及法蘭加墊后水導(dǎo)預(yù)計(jì)值，運(yùn)用excel規(guī)劃求解，可求出當(dāng)推力、法蘭同時(shí)加多少墊時(shí)，水導(dǎo)、下導(dǎo)擺度的平方和最小即所求角度及加墊量。

4 結(jié)果

通過(guò)excel規(guī)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(shí)際加墊0.10mm，法蘭實(shí)際加墊0.29mm;調(diào)整后數(shù)據(jù)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整后盤(pán)車(chē)數(shù)據(jù)如(表2)。

5 ug強(qiáng)度計(jì)算

機(jī)組投運(yùn)后，旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)下盤(pán)車(chē)擺度能產(chǎn)生多大的附加擺度，需要借助專(zhuān)業(yè)軟件比如ug進(jìn)行仿真;可以先分別建立3D模型，再進(jìn)行裝配，導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)仿真，求出旋轉(zhuǎn)偏心力，再倒入高級(jí)仿真進(jìn)行變形值計(jì)算。

(1)先分別建立各個(gè)部套3D模型，再進(jìn)行各個(gè)部套的裝配(如圖4所示)。

(2)裝配完成后設(shè)置鏈接、運(yùn)動(dòng)副，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，仿真結(jié)束后點(diǎn)擊載荷傳遞并保存載荷數(shù)據(jù)(如圖5所示)。

(3)選擇下機(jī)架進(jìn)行高級(jí)仿真，仿真結(jié)束后導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)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(jī)組在全擺度小于0.10mm時(shí)，對(duì)機(jī)組產(chǎn)生的額外變形幾乎為0(1.3*10-4mm)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)excel編寫(xiě)盤(pán)車(chē)計(jì)算表，可以更為精確的計(jì)算出機(jī)組盤(pán)車(chē)調(diào)整方位，減小了機(jī)組各部的擺度、振動(dòng)，只要組織得力，技術(shù)準(zhǔn)備充分，一定能在保證質(zhì)量的前提下加快盤(pán)車(chē)進(jìn)度，為機(jī)組早日投產(chǎn)發(fā)電作貢獻(xiàn)。

[1]陳造奎.水力機(jī)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(xué)習(xí)到實(shí)踐——UG NX 6產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2009.