立式水轮发电机组盘车分析软件

关于水轮发电机组盘车数据处理方法的研究作者：唐波来源：《科学与财富》2016年第12期摘要：在水轮发电机组安装检修的过程中有一项极其重要的工作，那就是对于盘车树立的处理，要想水轮发电机组保证健康的运行就必须要保证良好的盘车质量。

在之前较为传统的盘车数据处理方法是要求等转角盘车，这种方法不仅劳动强度十分大、工作效率还十分的低下，虽然在后来也有自动盘车的方法出现，但是，这种方法也只是改变了自动化的问题，并不能从根本上提高盘车的速度和工艺。

为此，本文提出了用最小二乘拟和法对水轮发电机组盘车数据进行处理计算。

关键词：水轮发电机组；盘车数据；处理方法0 引言在水轮发电机组中盘车的主要目的就是为了测量水轮发电机组的轴线情况，然后再对其进行处理，进而降低水轮发电机组运行时的摆度，保证水轮发电机组运行时上下之间的间隙保持均匀。

传统的等角盘车这种人工读数的方法存在着很多的弊端，例如，测数的不准，不能一步调整到位，智能反复的对其进行调整，加大了不必要的劳动力，降低了工作效率等。

因此，在近几年以来，自动化的盘车系统就开始被大量的应用于水轮发电机组的检修当中，但是这些盘车系统只能解决自动转动的问题，并不能提高盘车的速度和工艺。

为此，笔者也就最小二乘拟和法对水轮发电机组盘车数据进行处理和计算，该算法对盘车测点圆周并没有什么要求，还能够有效克服测量断面表面的质量以及测量误差对计算结果的影响，通过实际的应用和研究发现，这种方法应用起来较为方便，而且还在一定程度上加快了盘车的速度，提高了盘车的质量。

具体实验探究报告如下：1 水轮发电机组摆度的特性和计算1.1 摆度的特性旋转部件的形心（中心）和旋转中心的不重和就造成了摆度。

下图1是摆度的集合特性分析图，就图1能看出，e是旋转部件中心与旋转中心的摆度圆半径；R是千分表所测出来的摆度值；而Q0则是旋转部件在最初始位置时的最大摆度的方位角。

根据几何关系我们可以推导得出，千分表的摆度值理论上应该是一条正弦的摆度曲线，但是可能是由于测量表面质量以及读数的误差使其不能成为一条标准的摆度曲线。

立式水轮发电机组盘车数据分析与应用冯焕【摘要】本文运用最小二乘法推导了立式水轮发电机盘车摆度的理论计算公式,并探讨了数据偏差产生的原因.以某抽水蓄能电站4号机组大修盘车为例,分析了刚性盘车与弹性盘车的区别,提出了保证盘车数据准确性的要求,提出了应用新的相对摆度定义的盘车合格标准,应用公式计算最大摆度并进行评价,提出了一种简单可行的轴线调整措施并取得了实效.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】6页(P42-47)【关键词】水轮发电机组;盘车;摆度;最小二乘法【作者】冯焕【作者单位】南方电网调峰调频发电有限公司检修试验分公司, 广州 511400;华南理工大学土木与交通学院, 广州 510641【正文语种】中文【中图分类】TM312大型水轮发电机组通常为立式结构，立式水轮发电机组的轴线是由发电机轴（或由上端轴、转子支架中心体及中间轴）和水轮机主轴等共同组成，轴线质量的优劣影响机组的安全稳定运行。

目前，在机组各段轴安装完成后，一般采用盘车方法测量机组轴线各部位的摆度及方位，分析轴线倾斜及偏折情况。

根据盘车时驱动机组旋转的动力不同，可划分为人工盘车、机械盘车和电动盘车等方法。

其中，人工盘车是应用最早、工法最简单、且普遍适用的一种方法。

对于设置弹性推力轴承的机组，则有刚性盘车和弹性盘车两种方式。

对于推力轴承为非弹性支撑结构的机组则不存在弹性盘车。

弹性盘车是指盘车过程中，推力轴承弹性油箱仍处于弹性状态，同时抱推力轴承上下两部导轴承，使大轴呈强迫垂直状态，且垂直测点设置在镜板上平面最大直径处，反映镜板轴向跳动值。

刚性盘车则指盘车过程中，通过采取相关措施使弹性油箱呈刚性，抱紧靠近推力轴承的导轴承，大轴为自然状态。

目前国内对机组盘车也有较多的应用研究。

参考文献[1]~[3]采用最小二乘法计算盘车数据，推导出摆度计算公式，并在金安桥、回龙水电站机组盘车中应用。

文献[4]介绍机组轴线调整中的计算及处理方法。

立式水轮发电机组盘车工艺的研究刘昊摘要：本文通过对立式水轮发电机组的四种盘车工艺进行分析，对电气盘车工艺和自动盘车工艺进行了比较，肯定了自动盘车的使用优点，并对自动盘车装置的使用和改进提出了一些建议。

关键词：立式水轮发电机组；轴线；自动盘车装置0 前言立式水轮发电机组轴线测量和调整是机组安装和检修中的重要步骤之一，轴线调整质量的优劣将会直接影响机组的安全稳定运行。

而水轮发电机组轴线的测量都是通过对机组进行盘车来进行的。

目前立式水轮发电机组一般有四种盘车工艺，即人工盘车、机械盘车、电气盘车、自动盘车。

1 人工盘车适用于小型立式水轮发电机组，一般用圆盘式盘车工具固定在发电机推力头上，在圆盘上装设推杆，在统一号令指挥下由人工推动推杆对机组进行盘车。

该盘车方式需要的人员多、劳动强度大、工作效率低、工作现场复杂，存在一定的安全隐患，而且测量数据精度和转速受人为因素影响较大。

2 机械盘车适用于中、小型立式水轮发电机组，采用机械式盘车方式，就是利用机械牵引带动机组旋转的盘车方式，一般采用厂房内安装的行车为牵引动力，用滑轮组作钢丝绳导向带动机组旋转测量机组轴线。

机械盘车由于操作简单，不需再购置其他设备，所以在中、小型电站中使用广泛。

其缺点是在使用过程中无法有效监测钢丝绳和导向地铆的荷载变化情况，如机组在盘车过程中发生主轴“憋劲”现象时，将导致钢丝绳损坏和导向地铆拉脱的事故发生，危及人身和设备的安全；另外，在操作中难以自如控制机组的旋转，停点不准确，不能真实反映机组轴线状态。

3 电气盘车3.1 电气盘车方式介绍电气盘车方式是目前大、中型立式水轮发电机组应用最广泛的一种盘车工艺，当水轮发电机采取电气盘车时，同步发电机是处在步进电动机状态。

原理是电气盘车时发电机的转子通入直流电励磁，定子三相也以一定的顺序轮流通入直流电。

则该相定子就会受到顺时针(或反时针)的磁力，根据作用力与反作用力原理，转子就会受到反时针(或顺时针)的磁力。

立式水轮发电机组盘车大纲（采用机械盘车方式）NJB0717一、基本要求1、采用机械盘车方式，一般将圆盘式盘车工具，装于发电机推力头上。

2、机组转动部分应位于机组中心，镜板已调好水平，并使每块推力瓦受力基本均匀。

3、盘车用润滑脂为无水纯净的猪油，或二硫化钼润滑脂，或者专用盘车润滑脂。

4、上导轴瓦间隙不大于0.05mm.，其余导轴承（下导、水导）退出。

5、在镜板、上导轴承、下导轴承、法兰、水导轴承处按逆时针方向分成八等分，各部分的对应等分点应在同一垂直线上，并做出标记和X、Y座标之标识。

6、在各测量部位的X、Y座标上各装设一块千分表，千分表测杆应与所测部位表面垂直。

二、盘车及记录1、盘动转子，每转一个等分点，同时记录各部位对应点的摆度值（每部位8个点），并做好记录。

2、盘车过程中应校核镜板水平。

三、摆度值分析与计算1、全摆度，将对面两测点的摆度值相减，计算出全摆度，即计算上导1－5、2－6、3－7、4－8，下导1－5、2－6、3－7、4－8，法兰1－5、2－6、3－7、4－8，水导1－5、2－6、3－7、4－8之算术值。

2、净摆度，在垂直对应各点全摆度值上，同时加或同时减上导之摆度值（使上导摆度值为0）既为各点的净摆度值。

3、根据各点的净摆度值，通过平面座标的形式，（横座标为测点，纵座标为净摆度值）可绘出各部位的净摆度座标曲线，一般情况下该曲线应近似正弦曲线，从曲线中可以看出最大摆度值和摆度位置。

如果座标曲线不接近正弦曲线而是畸形的，应查找原因，并重新盘车。

四、摆度校正1、当摆度超出规范要求时，根据需要选择刮削推力头与镜板间的绝缘垫板，或是联轴螺栓之紧度问题。

2、绝缘垫板刮削厚度δ计算式为：δ=φD/2L （mm）式中D-----推力头与镜板配合直径（mm）φ----净摆度（mm）L----对应净摆度的距离（mm）3、绝缘垫板刮削方向应是摆度最大的方向，刮削后的绝缘垫板应按原来位置装入。

五、重新盘车----直到摆度值合格为止。

水轮发电机组盘车数据分析中的信息分离第3_4卷第l0期2003年l0月人民长江Y angtzeRiverV01.3_4.No.10Oct..2003文章编号:1001—4179{2003)10一OO26—02水轮发电机组盘车数据分析中的信息分离扬云?李天石江小兵2乔新义2禹家莲2(1.西安交通大学机械工程学院,陕西西安710049;2.中国葛洲坝集团机电建设公司,湖北宜昌443O02)摘要:盘车数据信息中包含由动态和静态不同心引起的纯摆度,测量断面表面质量引起的摆度曲线微小波动及断面形状及局部高低点产生的测量数据的畸变.基于摆度曲线为余弦曲线这一事实,提出根据最小二乘法为理论基础的正弦曲线拟合及叠代计算相结合的方法对盘车数据进行分析,达到从盘车数据中得到机组的纯摆度和断面的表面形状,为机组的调整,处理提供依据.关键词:水轮发电机组;盘车;数据分析;仿真计算;理论分析中图分类号:TV547.3文献标识码:A1概述水轮发电机组盘车是机组安装及检修过程中一道非常重要的工序,并且占用直线工期.受测量断面表面质量(表面粗糙度)及断面形状等的影响,盘车得到的数据不会为一条标准的摆度曲线(余弦曲线),其中表面质量(表面粗糙度)使摆度曲线产生小波动,相当摆度曲线叠加了高频噪声信号;而断面形状的影响可能使摆度曲线发生严重的畸变,有时基本上不为一条余弦曲线.目前关于水轮发电机组安装的教材和文章,对于盘车数据的处理基本上均没有考虑测量断面形状的影响.其原因主要是机组测量断面变形较小,影响较微.但在国内某电站机组检修时,曾发生由于推力头变形,摆度达标,但瓦温老是较高的现象, 对于机组的旋转薄壁部件(例如:集电环等),变形的可能性很大,在对盘车数据分析中不得不考虑测量断面形状的变形.由于摆度过大和测量断面变形的处理方法完全不同,根据对盘车数据的分析,得到机组的摆度和测量断面形状这两类不同的信息具有重大的工程价值.本文提出基于最小二乘原理为理论基础的余弦曲线拟合及叠代计算相结合的方法对盘车数据进行分析,将盘车数据中蕴涵的各种信息进行分离,以便于机组的调整及处理.2盘车数据分析中的信息分离原理2.1测量断面没有变形的情况机组的摆度是由于旋转部件的静态中心(部件的形心)和旋转中心不重合引起的,如果机组测量断面没有变形(为标准的圆断面),测量得到的盘车数据为余弦曲线【1j,测量断面表面质量(表面粗糙度)的影响和测量误差相似,使摆度曲线发生小的波动,相当于具有噪声的摆度曲线,根据最小二乘原理,可以从具有噪声的摆度曲线中将摆度信号分离出来.设摆度曲线满足以下方程:R=ecos(0+00)+(1)设测得摆度值数据点为(01,Ri),i=l,2,…,n,现根据偏差的平方和最小(最小二乘原理)来确定摆度曲线的3个参数(e,Oo,风),即(e,Oo,lto)应使下式取最小值:换:E=∑[ecos(O,+)+一足](2)i=l根据多元函数求极值,(e,0o,)应满足下式:(3)由于方程组(3)为非线性方程组,求解较困难,现作如下变R=ecos(0i+0o)+/to=eco$O0cosOi—esinOosin0i+令:exe.cosO0则式(2),(3)变换为:E=∑[cosO一eysin+一足]i:l将式(6)代人式(7收稿日期:2002—12—12作者简介:扬云,男,西安交通大学机械工程学院,工程师,博士研究生.=0=0=0如下的线性方程组:(4)(5)(6)(7)00ClIlIlIE一0E一一R一孔一诋一讽,●●●●●●●●●J,●●●●●●【E一E一一到一a一a一曼v第10期扬云等:水轮发电机组盘车数据分析中的信息分离『∑co一∑sincos∑cosl9.]l一∑si以c矾∑si一∑sin0.l?L∑cos0i一∑sin0nJ㈤2.2测量断面有变形时的情况当测量断面发生变形,不为标准的圆断面,测量得到的盘车数据将发生畸变,不为余弦(正弦)曲线,如果直接利用2.1的计算方法而不考虑测量断面的影响,得到的结果将严重偏离实际情况,本文提出采用叠代计算的方法(程序框图如图l所示),将摆度信息和测量断面变形信息进行分离.圈1摄度曲线叠代计算程序(1)数据的有效性判断原理.由于表面质量(表面粗糙度)和测量误差仅使摆度曲线成为一个带,根据拟合后的摆度曲线和测量断面表面加工质量及测量误差,确定数据有效性所处范围带,如果数据点跃出摆度曲线带,将该数据点剔除,得到有效数据点(用于下一步叠代计算).①如果有效数据点少于3点,停止叠代计算,表明摆度可以忽略,测量得到的曲线摆动主要是由于测量断面变形引起的.②所有点均位于摆度曲线带内,停止叠代循环.(2)断面形状参数的确定.将测量的原始数据同最终的摆度曲线相减,即可得到断面的形状测量数据.简讯?3仿真计算及结论为了验证本文所提方法的可行性,采用模拟的盘车数据进行计算验证,其中图2为摆度曲线计算示意图;图3为测量断面形状展开示意图.050lo01502o025*******角度/(.)0.430.200.00一O.20-0.44图2摄度曲线计算示意050100150200250300360角度/(.)图3舅■断面囊面形状晨开示意模拟的盘车数据中蕴涵有摆度信息,表面粗糙度信息及断面形状信息.(1)摆度信息.最大摆度:A=0.8mm(单边摆度);方位角:0=9(同轴正向夹角).(2)表面质量.表面微小高低度0.1舢.(3)表面形状.测量断面形状为椭圆形,长轴和短轴之差为0.8lIIIn,长轴同轴正向夹角为.根据计算得到的摆度信息为:A=0.8mm;0:90.98~.通过理论分析和仿真计算,可以得到以下结论:由于测量断面形状的影响,盘车数据发生畸变,有时会严重偏离正弦(余弦)曲线,采用本文提出的算法,可以将摆度信息和测量断面形状信息进行有效的分离,为机组的调整及处理提供了依据.参考文献:[1]陈遣奎.水力机组安装与检修(第--~t).北京:中国水利水电出版社.1998.[2]刘万军,黄海俊.二滩水电站机组轴线调整.四川水力发电,200O, (6).[3]吉拥平,徐晓明,黄怡.对盘车数据优化处理方法的研究.大电机技术,1996,(1).(鳊辑:徐诗银)湖北省境内长江采砂10月开禁长江干线禁采江砂已经2a,湖北省境内的8个可采区将于l0月逐步开禁.根据水利部规划,长江中下游干流河道设33个可采区.其中,湖北省境内有铁板洲,人民洲,东槽洲,巴河口,鲤鱼洲,西塞山下,挂河口,黄颡口8个可采区,其它河段一律禁采.年果量控制在890万t以内,采砂船数量控制为29艘,开采期为上年度l0月份至下年度5月份.(长江)蛰艇"鎏i}川氆950502mmm吨l\詈fl\菸国i垂。

立轴式水轮发电机组轴线调整浅析摘要：通过对立轴式水轮发电机组轴线误差的分析、计算和调整方式的探讨，为水轮发电机组检修工作总结经验，缩短检修时间，提高检修质量。

关键词：水轮发电机组轴线误差调整方式、方法分析Abstract: based on the vertical shaft type hydraulic power generating axis of the error analysis, calculation and adjust the way, this paper for hydro-generator units repair work experiences, shorten repair time, improve the quality of maintenance.Keywords: hydro-generator units axis adjust error analysis the ways and methods一、概述水轮发电机组轴线调整通常叫做盘车，是水轮发电机组大修必不可少的重要环节，发电机组轴线调整质量的好与否，直接影响发电机组大修的质量，同时对发电机组的正常运行造成严重的影响。

二、水轮发电机组轴线误差水轮发电机组轴线误差的实质就是水轮发电机组的实际轴线与水平面不垂直。

也就是说水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合。

水轮发电机组轴线误差的现象是水轮发电机组转子旋转一周，发电机的实际轴线在上导轴瓦、下导轴瓦、水导轴瓦处偏离了发电机主轴回转中心。

也就是说水轮发电机组转子旋转一周，发电机的实际轴线偏离了上机架、下机架以及座环的中心线。

其形式和误差曲线如下图1、图2、图3、图4所示，误差曲线为正弦曲线，说明水轮发电机组轴线误差是按正弦规律变化的。

图1 单项轴线误差图2 同向复合轴线误差图3反向复合轴线误差三、水轮发电机组轴线形式1、单项轴线误差如图1所示，水轮发电机组的实际轴线与理想的发电机主轴回转中心不重合，存在单项轴线误差。

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