專利名稱：由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械多跨軸系中各軸承承載分布的識別方法，可以為技術(shù)人員分析復(fù)雜軸系各軸承承載情況提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開展設(shè)備故障診斷工作，主要應(yīng)用于電力、石化、航空等行業(yè)的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其適用于汽輪發(fā)電機(jī)組等這類具有復(fù)雜軸系的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械。
背景技術(shù)：
汽輪發(fā)電機(jī)組軸系是由多根轉(zhuǎn) 子和多個軸承所組成的復(fù)雜系統(tǒng)。軸承是這類系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它起著支撐轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵作用，軸承性能和工作狀況對于保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。由滑動軸承潤滑理論可知，軸承承載決定了軸承工作狀態(tài)。軸承承載過重容易引起瓦溫高、碾瓦、碎瓦等故障，而軸承承載過輕則容易引起油膜振蕩故障，由于軸承承載不合理所引發(fā)的故障在大型火電廠屢見不鮮。大型汽輪發(fā)電機(jī)組對機(jī)組安全運(yùn)行的要求很高，因此，識別軸承承載、分析軸承工作狀況，并在此基礎(chǔ)上對軸承承載進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整具有
重要意義。在通常情況下，大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載識別比較困難。大型汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系通常含有6 10個軸承，這是一個靜不定系統(tǒng)，導(dǎo)致軸承承載無法直接計(jì)算求解。目前，識別大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載的常用方法是(I)油壓測量法在軸承內(nèi)表面加裝壓力傳感器，根據(jù)油膜壓力來識別軸承承載，但是，在實(shí)際操作中，由于油壓影響因素很多，直接導(dǎo)致該方法的識別誤差較大。(2)千斤頂法(頂舉法)采用頂舉法測量軸承承載時，如果對轉(zhuǎn)軸施加的力太輕，則轉(zhuǎn)軸的位移較小，因此無法將轉(zhuǎn)軸真正地頂起來；反之，如果對轉(zhuǎn)軸施加的力太重，則位移較大，轉(zhuǎn)軸很容易接觸到上瓦，此時，上瓦會對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生一個向下的附加力；所以，采用該種方法時，在施力太輕或者太重的情況下都會產(chǎn)生較大的識別誤差。( 3 )軸系找中法本方法是通過改變聯(lián)軸器對輪的張口和高低差來改變軸承承載，但是，軸承承載的絕對值很難由此求出。(4)連通管法或激光法這兩種方法可以有效地監(jiān)測機(jī)組不同工況下各軸承標(biāo)高變化，并進(jìn)而分析軸承承載的變化，但是這兩種方法無法求出軸承承載的絕對值。(5)應(yīng)變法該方法是假設(shè)轉(zhuǎn)軸上的彎矩與軸承承載直接相關(guān)，在轉(zhuǎn)軸表面粘貼應(yīng)變片，測量轉(zhuǎn)軸不同截面上的彎矩，進(jìn)而由彎矩識別出軸承承載，但是，采用這種方法的成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、易于實(shí)施、識別結(jié)果準(zhǔn)確、成本較低及可識別軸系中各軸承承載的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法。通過軸頸揚(yáng)度分布和軸承高度分布、軸承承載分布之間的對應(yīng)關(guān)系，由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布。本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)一種由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于包括以下步驟⑴汽輪發(fā)電機(jī)組中各轉(zhuǎn)軸順次對接形成一個整體軸，構(gòu)成待分析軸系，測量各軸承軸頸的揚(yáng)度；⑵建立待分析軸系的軸系力學(xué)分析模型，輸入軸系模型參數(shù)，以整體軸位于各軸承處為截斷部位，形成若干待分析軸段；⑶建立待分析軸段左、右兩端的軸承狀態(tài)參數(shù)關(guān)系分析模型，求出位于該待分析軸段左端軸承的承載；⑷將由步驟⑶得到的軸承的承載作為集中質(zhì)量，求出位于該待分析軸段右端的軸 承左端截面所承受的剪力和彎矩；(5)求出第I個軸承的承載；(6)將求出的軸承承載作為集中質(zhì)量，順次計(jì)算后一個軸承左端截面的剪力和彎矩，求出該軸承的承載；(7)重復(fù)步驟(6)，直至求出N-I個軸承的承載；(8)計(jì)算得出第N個軸承的承載。本發(fā)明的基本原理是對于由相鄰兩個軸承所組成的軸段而言，軸段左、右端截面軸頸轉(zhuǎn)角差取決于左端截面上的彎矩、剪力、軸承承載和軸段參數(shù)，如均布質(zhì)量、集中質(zhì)量、外徑、內(nèi)徑、長度等。對于實(shí)際機(jī)組而言，軸段參數(shù)是確定的，如果已知該軸段左端截面上的彎矩、剪力和左右端轉(zhuǎn)角差，就可以由材料力學(xué)理論求出左端軸承承載。在此基礎(chǔ)上，將該方法遞推到下一個軸段直至所有軸段，即可逐步求出所有軸承的承載。本發(fā)明可以同時識別出軸系各軸承的承載，識別結(jié)果準(zhǔn)確，而且無需拆卸轉(zhuǎn)軸之間的連接對輪螺栓，因此，操作簡單、易于實(shí)施；本發(fā)明適用于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其適用于具有較多軸段和軸承的大機(jī)組，比如汽輪發(fā)電機(jī)組，對于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械而言，本發(fā)明更能突顯出識別誤差小的優(yōu)勢。作為本發(fā)明一種優(yōu)選方式，在所述步驟⑴中，采用高精度合像水平儀測量各軸承軸頸的揚(yáng)度，記為G1, θ2，...，ΘΝ。采用高精度合像水平測量揚(yáng)度，測量精準(zhǔn)，方便快捷且
工作量小。本發(fā)明在所述步驟⑵中，軸系模型參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)編號、軸段外徑、內(nèi)徑、段長及集中質(zhì)量等。采用不同的軸系力學(xué)分析模型，所輸入的軸系模型參數(shù)會有所差別。本發(fā)明各軸承截面所承受的剪力和彎矩分別為Qi, Mi, i = 1,2. ..,N ;軸承左右兩端的剪力和彎矩分別用上標(biāo)L和R表示；本發(fā)明在所述步驟⑶中，建立所述待分析軸段左、右兩端軸承狀態(tài)參數(shù)關(guān)系分析模型包括如下步驟①在待分析軸段的變截面和集中質(zhì)量點(diǎn)處設(shè)置分析節(jié)點(diǎn)，均布質(zhì)量軸左、右兩端狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式為
權(quán)利要求
1.一種由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于包括以下步驟 ⑴汽輪發(fā)電機(jī)組中各轉(zhuǎn)軸順次對接形成一個整體軸，構(gòu)成待分析軸系，測量各軸承軸頸的揚(yáng)度； ⑵建立待分析軸系的軸系力學(xué)分析模型，輸入軸系模型參數(shù)，以整體軸位于各軸承處為截斷部位，形成若干待分析軸段； ⑶建立待分析軸段左、右兩端的軸承狀態(tài)參數(shù)關(guān)系分析模型，求出位于該待分析軸段左端軸承的承載； ⑷將由步驟⑶得到的軸承的承載作為集中質(zhì)量，求出位于該待分析軸段右端的軸承左端截面所承受的剪力和彎矩； (5)求出第I個軸承的承載； (6)將求出的軸承承載作為集中質(zhì)量，順次計(jì)算后一個軸承左端截面的剪力和彎矩，求出該軸承的承載； (7)重復(fù)步驟(6)，直至求出N-I個軸承的承載； ⑶計(jì)算得出第N個軸承的承載。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟⑴中，采用高精度合像水平儀測量各軸承軸頸的揚(yáng)度，記為θ 1，θ 2，…，θ N。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟⑵中，所述軸系模型參數(shù)包括節(jié)點(diǎn)編號、軸段外徑、內(nèi)徑、段長及集中質(zhì)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于各軸承截面所承受的剪力和彎矩分別為Qi, Mi, i = 1，2. . .，N ;軸承左右兩端的剪力和彎矩分別用上標(biāo)L和R表示； 在所述步驟⑶中，建立所述待分析軸段左、右兩端軸承狀態(tài)參數(shù)關(guān)系分析模型包括如下步驟 ①在待分析軸段的變截面和集中質(zhì)量點(diǎn)處設(shè)置分析節(jié)點(diǎn)，均布質(zhì)量軸左、右兩端狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系式為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟⑶中，所述位于該待分析軸段左端的軸承為第i_l個軸承，求出第i-Ι個軸承的承載包括如下步驟 ①對于第i_l個軸承而言，其滿足以下公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟⑷中，所述位于待分析軸段右端的軸承為第i個軸承，將所求出的前i-Ι個軸承載荷均看作集中質(zhì)量，求出第i個軸承左端截面所承受的剪力和彎矩為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟(5)中，對于第I個待分析軸段，其& <由力和力矩平衡方程求出，已知Q1, θ2, 后，將Q1, θ2, "代入公式(7)，得到第I個軸承的承載。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，其特征在于在所述步驟⑶中，第N個軸承的承載由整體軸總重求得
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由軸頸揚(yáng)度分布識別汽輪發(fā)電機(jī)組軸承承載分布的方法，包括以下步驟⑴各轉(zhuǎn)軸順次對接形成一個整體軸，測量各軸承軸頸的揚(yáng)度；⑵建立軸系力學(xué)分析模型，以整體軸位于各軸承處為截斷部位，形成若干待分析軸段；⑶建立待分析軸段左、右兩端軸承狀態(tài)模型，求出位于該待分析軸段左端軸承的承載；⑷將軸承的承載作為集中質(zhì)量，求出位于該待分析軸段右端的軸承左端截面所承受的剪力和彎矩；⑸求出第1個軸承的承載；⑹將求出的軸承承載作為集中質(zhì)量，順次計(jì)算后一軸承左端截面的剪力和彎矩，求出該軸承承載；⑺重復(fù)步驟⑹，直至求出N-1個軸承承載；⑻計(jì)算得出第N個軸承承載?？蓽?zhǔn)確識別各軸承承載，尤其適用于具有較多軸段和軸承的大機(jī)組。
文檔編號G01L1/00GK102944334SQ20121040868
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者高慶水, 馮永新, 鄧小文, 張楚, 劉石 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院