О П И С А Н И Е И З О Б Р Е Т Е Н И Я SU 1663390 А1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ G 01 B 5/25, 5/24
__________________________________________________________________________________________________
(21) 4689467/28
(22) 05.05.89
(46) 15.07.91. Бюл. № 26
(71) Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики
при Ростовском государственном университете
(72) А.Я.Сапотницкий
(53) 531.717(088.8)
(56) Авторское свидетельство СССР N 1564434, кл. G 01 B 5/25, 1989.
(54) СПОСОБ ЦЕНТРОВКИ ТУРБОАГРЕГАТА
(57)
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в процессе
капитального ремонта турбоагрегатов.
Целью изобретения является повышение точности центровки турбоагрегатов.
В способе перед остановкой турбоагрегата на ремонт измеряют в рабочем состоянии параметры,
характеризующие положение роторов в цилиндрах в районе контрольных расточек, сравнивают
с аналогичными параметрами, измеренными в статическом состоянии, и учитывают изменения,
происходящие при переходе турбоагрегата из рабочего состояния в статическое при определении
оптимального положения и при установке внутренних деталей цилиндров.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано
в процессе капитального ремонта турбоагрегатов.
Цель изобретения - повышение точности центровки.
В известном способе центровки, заключающемся в том,
что измеряют в статическом состоянии несоосность каждой пары роторов по полумуфтам
и положение роторов в цилиндрах по контрольным расточкам, определяют оптимальное
относительно имеющихся расцентровок пространственное положение сцентрованного
турбоагрегата и производят перемещение всех стыкуемых частей турбоагрегата к
этому положению, после чего дорабатывают и устанавливают внутренниедетали цилиндров,
по данному способу в рабочем состоянии перед остановкой турбоагрегата на ремонт
измеряют параметры, характеризующие взаимное положение каждого ротора и его цилиндра,
затем после остановки роторов производят аналогичные измерения в тех же пространственных
точках в статическом состоянии, по разности измерений определяют происходящие изменения
при переходе от рабочего состояния к статическому и учитывают эти изменения при нахождении
оптимального положения и установке внутренних деталей цилиндров.
Особенностью центровки турбоагрегата при его ремонте является то, что перед этим в течение
нескольких лет турбоагрегат находится под воздействием температурных и механических
воздействий. В результате непрерывного длительного воздействия этих факторов в металлах
происходят структурные изменения, которые приводят к изменению упругих деформаций и
динамических характеристик. Другой особенностью является то, что перед остановкой на ремонт
турбоагрегат находится в рабочем расстоянии и, следовательно, есть возможность измерить
реальные зазоры между статорными и роторными деталями, Если произвести такие измерения в
районе всех контрольных расточек в горизонтальной и вертикальной плоскостях до и после
остановки ротора, то по этим измерениям можно определить реальные изменения положения
роторов относительно цилиндров, а также рассчитать относительное изменение изломов осей
и относительные радиальные смещения роторов. Эти параметры позволяют составить уточненную
систему уравнений центровки, найти и выполнить такой вариант, который обеспечит центровку
турбоагрегата в рабочем состоянии. При этом учитывается, что при ремонте валы роторов и
цилиндры практически не изменяются, заменяются или дорабатываются только внутренние
детали (уплотнения, лопатки, и т.д.), которые на изменения взаимного положения при
переходе от статического положения к рабочему мало влияют. Если даже произойдет частичный
возврат к "идеальным" (расчетным) изменениям зазоров (если валы роторов ремонтировались),
то и в этом случае через некоторое время изменение положения роторных и статорных деталей
станет таким же, как и до ремонта, или, по крайней мере, будет значительно ближе к измеренным,
чем к расчетным (идеальным).
При реализации способа датчики могут располагаться и на роторах, а измерение относительного
изменения зазоров в вертикальной и горизонтальной плоскости производится при их вращении
путем установки ответных частей этих датчиков в требуемых местах или путем синхронизации.
Способ центровки турбоагрегата осуществляется следующим образом.
В рабочем состоянии измеряют параметры (зазоры), характеризующие взаимное положение роторов и
цилиндров, затем измеряют те же параметры и несоосность каждой пары роторов в статическом
состоянии, определяют происходящие изменения во взаимном положении стыкуемых частей турбоагрегата
при переходе от рабочего состояния к статическому, находят оптимальное положение сцентрированного
турбоагрегата с учетом этих изменений и производят перемещение всех стыкуемых частей турбоагрегата
к этому положению, после чего дорабатывают и устанавливают внутренние детали цилиндров так, чтобы
обеспечить их соосность с роторами в рабочем состоянии.
На чертеже показана условная линия роторов с датчиками зазоров, установленными в цилиндрах вблизи
контрольных расточек турбоагрегата.
Условная линия состоит из двух роторов 1 и 2, которые соединены полумуфтой D,
каждый из них расположен в своем цилиндре 3 и 4. Вблизи контрольных расточек в цилиндрах установлены
датчики 5-8 зазоров, измеряющие взаимное смещение роторов и цилиндров в вертикальной плоскости.
Аналогичные датчики устанавливаются для измерительной плоскости. Аналогичные датчики устанавливаются
для измерения смещений в горизонтальной плоскости. Эти датчики, верхние половины цилиндров,
подшипники и другие детали турбоагрегата на чертеже не показаны. Пусть измеренные относительные
изменения зазоров в контрольных расточках при переходе от рабочего состояния к статическому
соответственно будут а1, а2; а3; а4. Расстояние между датчиками 5 и 6 равно L1, между 7 и 8 - L4.
Расстояние от полумуфты до ближайших датчиков L2 и L3. Диаметр полумуфт равен D (фиг.1).
Для составления уравнения центровки и нахождения оптимального положения необходимо по измеренным
относительным изменениям зазоров в контрольных расточках найти изменения излома осей (dА) и
относительного радиального смещения (dR). Изменение излома осей (dА) и радиального смещения (dR)
от единичного смещения в контрольных расточках определяется в общем виде по формулам:
По результатам измерений определяют взаимное положение осей по формулам:
dA = +-(D) / L ; dR = +- (Ln) / L ,
где:
L - расстояние между контрольными расточками (датчиками).
Ln - расстояние от полумуфты до контролируемой расточки (датчика).
Подставив измеренные относительные изменения зазоров и суммируя, получают:
dA = D [(a1 - a2) / L1 + (a4 - a3) / L4] ;
dR = (L2 / L1)*(a1 + a2) + (L3 / L4)*(a3 - a4) + a3 - a4 ;
По аналогии составляют уравнение центровки:
m c
--- ---
> >
Aij Xi = -(Fj + dFj) (1)
---   ---
i=1 j=1
где:
Aij - элемент матрицы зависимости излома осей, относительных радиальных смещений роторов в полумуфтах
и смещения роторов в расточках от сдвига на величину Хi отдельного i-го подшипника;
m - общее число подшипников;
с - общее число всех расточек, изломов осей; относительных радиальных смещений
во всех полумуфтах в одном из направлений, вертикальном или горизонтальном;
j = 1.2...c; i = 1,2,...m;
Fj - измеренная в статическом состоянии величина излома осей, относительного
радиального смещения или смещения ротора в расточке;
dFj - относительное изменение зазора в расточке, относительное изменение излома осей
или относительное изменение радиального смещения при переходе от рабочего состояния
к статическому.
Система (1) переопределенная (число полумуфт и расточек превосходит число подшипников).
Поэтому оптимальное положение ищут, по критериям оптимальности, по формуле:
где:
Кj - коэффициент, учитывающий трудоемкость доработки контрольной расточки;
Мj - остаточное смещение в контрольной расточке после перемещения подшипников;
dМ - относительное изменение зазоров в контрольной расточке при переходе от рабочего состояния к статическому;
n - общее число контрольных расточек;
m - общее число подшипников;
Ki - коэффициент, учитывающий трудоемкость перемещения подшипника;
Хi - величина требуемого для обеспечения центровки перемещения подшипника;
N - число контрольных расточек, остаточное смещение в которых после перемещения подшипников не превышает допуск;
Р - число не перемещаемых при центровке подшипников.
Для решения переопределенной системы (1) требуется, чтобы выполнялись все условия во всех полумуфтах и определяют
такие смещения подшипников Хi, при которых положение линии валопровода удовлетворяет выбранному
критерию оптимальности (2).
Таким образом, задача сводится к определению минимума нелинейного функционала (2).
Его находят перебором дискретного ряда значений.
Из расчета получаем требуемые для центровки смещения подшипников, необходимые для этого изменения толщин прокладок,
а также остаточное смещение роторов относительно контрольных расточек (в рабочем состоянии).
По этим данным производят центровку роторов, а также обрабатывают и устанавливают внутренние детали цилиндров.
Измерение относительного изменения зазоров в контрольных расточках при переходе от рабочего состояния к статическому
позволяет найти более правильное положение сцентрированной линии валопровода и установить внутренние детали цилиндров
так, чтобы обеспечить их точную центровку в рабочем состоянии. Это позволяет уменьшить осевое течение, что в свою
очередь повышает КПД турбоагрегата.
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я:
Способ центровки турбоагрегата, состоящего из ряда роторов, заключающийся в измерении в статическом состоянии несоосности каждой пары,
по их полумуфтам и положения роторов в цилиндрах по контрольным расточкам, определении оптимального пространственного положения
турбоагрегата и одновременном перемещении всех частей турбоагрегата к этому положению с последующей доработкой и
установкой внутренних деталей турбоагрегата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности центровки, перед измерением в статическом
состоянии измеряют параметры, характеризующие взаимное положение роторов и цилиндров в рабочем состоянии, производят сравнение результатов
измерений аналогичных параметров в статическом и рабочем состояниях и учитывают их разность при нахождении оптимального положения
и установке внутренних деталей цилиндров.
|