摘要：柴油发电机组组装的连接方式主要有两种：单支点连接（直接采用钢片连接，震动小、同心度高）和双支点连接（采用联轴器连接，适用于各种机型）。联轴器连接在大功率发电机组中应用广泛，尤其是数据中心所用高压发电机组发动机与发电机的连接基本采用联轴器方式。联轴器与发电机的连接装配质量直接影响机组的运行可靠性和使用寿命。本文系统阐述联轴器的类型与配合方法、发电机联轴器的安装工艺及发电机安装检查规范，为用户提供完整的技术指导。
一、联轴器的类型和配合
1. 联轴器的分类
柴油发动机须与单轴承型发电机直接轴接；与双轴承发电机连接时，必须通过高弹联轴器连接；1500 kW以上的低压及中压柴油发电机组必须通过高弹联轴器连接。联轴器是柴油发电机组中用以连接主动轴和从动轴并传递运动和扭矩的重要机械部件，常由两半合成，使用时通过某种方式将两半联轴器连接起来。
（1）夹壳联轴器
联轴器由两个半圆筒形的夹壳组成，并用一组螺栓锁紧，锁紧后轴与夹壳接触，靠摩擦力传递扭矩。为了连接可靠，常加平键。夹壳中间的悬吊环由两个单环组成，用来固定轴的轴向位置。其优点是构造简单，拆装方便，径向尺寸小，安装时轴不需做轴向移动。缺点是两轴轴线对中精度低，结构和形状比较复杂，制造及平衡精度较低，只适用于中、低转速和载荷平稳的场合。立式夹壳联轴器不具备轴向、径向和角度的补偿性能。另外有一种纵向夹紧的联轴器，也属于夹壳联轴器的一种，适用于减速机出轴与搅拌轴的刚性连接，装拆方便。
（2）凸缘联轴器
凸缘联轴器的结构为两个带凹凸的圆盘组成，圆盘称为半联轴器。一个半联轴器的端面上开有凹槽，另一个半联轴器则为凸肩，两者嵌合对中，两个半联轴器靠螺栓连接在一起。半联轴器与轴是通过键进行周向固定的，通过紧定螺钉达到轴向固定，还有一种通过轴端压板进行轴向固定并可以承受轴向载荷。此联轴器用于连接严格的同轴线的两端，允许在任何方向转动，结构简单，制造方便，但无减振性，不能消除因两轴不同心所引起的不良后果，一般用于振动小或刚度大的轴。另一种类似结构的联轴器为榫槽法兰式联轴器，适用于反应釜内部，其法兰盘与搅拌轴直接焊接，上下两段搅拌轴依靠榫槽面的配合来保证同轴度。
2. 配合方法
联轴器与发电机连接装配主要是轴套安装和胶滚安装。轴套安装是一种过盈配合安装，而胶滚安装是将胶滚安装在已固定在发电机转轴上的轴套上。
过盈是指孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负。过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合，此时孔的公差带在轴的公差带之下。该类结构简单，同轴性好，能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，但对配合表面的加工精度要求较高，装配不方便。过盈配合的实现方式一般采用压装配合、热装配合和冷装配合。
（1）压装配合
压装配合是指过盈配合常温下的压装配合，适用于过盈量较小的几种静配合，操作方便简单，动作迅速，是最常用的一种方法。根据施力方式不同，压装配合分为锤击法和压入法两种。锤击法主要用于配合面要求较低、长度较短、采用过渡配合的联接件；压入法加力均匀，方向好控制，生产效率高，主要用于过盈配合。较小过盈量配合的小尺寸联接件可用螺旋式或杠杆式压入工具压入，大过盈量用压力机压入。
（2）热装配合
热装的基本原理是通过加热包容件（孔），使其直径膨胀增大到一定数值，再将配合的被包容件（轴）自由地送入孔中，孔冷却后轴被紧紧抱住，其间产生很大的联接强度，达到过盈配合的要求。
（3）冷装配合
冷装配合指的是当套件太大、压入的零件太小时，采用加热套件不方便甚至无法加热，或有些套件不准加热时，则可采用把被压入的零件低温冷却使其尺寸缩小，然后迅速将此零件装入到套件中去，这种方法叫冷装配合。
二、发电机的联轴器安装
发电机轴上装有发电机的转子，转子上有转子线圈等，通过轴承固定在发电机的定子内，伸出的轴部分用于配装轴套，不可高温加热，否则会损伤发电机的转轴承和发电机轴上的线圈等部件。同样，对整个发电机进行降温处理也会损伤发电机的零部件。采用将联轴器的轴套强行敲打套入发电机轴的方法，不仅会导致发电机轴变形，同时会损坏发电机上的轴承等零部件。
唯一可行的方法是将联轴器的轴套进行加热，使轴套在加热器上热膨胀，使轴套的内腔直径膨胀增大到一定数值（加热后的轴套内径大于发电机轴的外径），然后将高温高热的轴套精准地套在发电机所规定的轴的安装位置上，待轴套渐渐冷却后，轴套就紧紧地抱住发电机轴，产生很大的联接强度，以达到过盈配合的要求。
笨重而高温高热的轴套高精准地让轴腔对准发电机的转轴以及让轴套内腔上的键槽对准发电机上的键，实际操作难度很大。即使轴套已按要求装在发电机的转轴的规定位置，而把联轴器的胶滚装在发电机上的轴套上，并将轴套与胶滚用高弹螺栓连接锁紧且按规定的扭力紧固也并非易事。无论是顺时针还是逆时针紧松螺栓，螺栓锁住胶滚和轴套，轴套抱住发电机的转轴，而轴是转动的，高温高热的轴套会散发热量伤及装配人员，装配效率低。
1. 加工自制吊勾步骤
自制吊勾由钢筋折弯而成，自制吊勾的上端有吊耳，下端有勾针。自制吊勾的勾针长度是联轴器的轴套的螺孔深度的三倍，且勾针向上倾斜5°设置。自制吊勾的高度是联轴器的轴套的螺孔与轴套外圆切线距离的10倍以上，自制吊勾的吊耳穿设有吊绳，且吊绳与珩车相连。
2. 加工自制搬件工具步骤
自制搬件工具由钢柱和不锈钢螺栓焊接而成，不锈钢螺栓的螺栓头焊接在钢柱的一端，不锈钢螺栓用于拧入轴套的螺孔且拧入深度为轴套的螺孔深度，钢柱长度为1.5 m。
3. 加工自制卡板步骤
自制卡板由角铁和两段6分钢管焊接而成，具体包括以下工序：
（1）取角铁，角铁长度为发电机的过渡套外径长度加200 mm；
（2）在角铁的一个面的两端各打一个穿孔，两个穿孔之间的距离为发电机的过渡套上的所有安装孔的圆心所组成的圆的直径长度，穿孔的尺寸略大于发电机的过渡套上的安装孔尺寸；
（3）截取两段6分钢管，每段钢管长度为联轴器的胶滚厚度的1.1倍；
（4）再取步骤（3）中已打穿孔的角铁，将两段6分钢管分别焊接在角铁的具有穿孔的平面上，两段6分钢管分别位于两个穿孔之间，且两段6分钢管以角铁的中心为基准对称，两段6分钢管之间的距离为联轴器的胶滚的所有滚槽的圆心所组成的圆的直径加上一个6分钢管的直径；角铁构成卡板本体，每段6分钢管构成一根卡柱，每个穿孔构成一个卡孔。
4. 加工自制扳手步骤
自制扳手由一个套扳头和两根圆钢焊接而成，具体包括以下工序：
（1）取一个套扳头，套扳头能正好套紧联轴器的胶滚和轴套之间的锁紧螺栓；
（2）再取两根直径为20 mm、长度为500 mm的圆钢，一根圆钢为扳手柱，另一根圆钢为扳手柄；
（3）扳手柱的一头焊接在套扳头的背部，另一头焊接在扳手柄的中部，并把套扳头和两根圆钢的毛边及焊头打磨光滑；
（4）在加热器上设定轴套需加热的温度值，并移动加热器上部的加热横梁；
（5）用自制吊勾的勾针勾吊在联轴器的轴套的一个螺孔内；
（6）通过珩车和吊绳移动勾吊有轴套的自制吊勾，使轴套对准加热器的加热横梁，并使轴套的内腔穿过加热横梁，且轴套停靠在加热横梁的中间，然后取下自制吊勾，接着将加热器的温度传感器紧贴在轴套上，开启加热器进行加热；
（7）待加热器将轴套加热到设定的温度且恒定后，关断加热器，移开加热器的温度传感器，取两个自制搬件工具，将每个自制搬件工具上的不锈钢螺栓拧入轴套上的一个螺孔内，两个自制搬件工具分设在轴套的径向两侧；
（8）将自制吊勾的勾针勾吊在轴套的一个螺孔内，通过珩车、吊绳和自制吊勾搬运轴套以及与其相连的自制搬件工具，使轴套从加热器的加热横梁上移出；
（9）继续通过珩车和自制吊勾搬运轴套以及与其相连的自制搬件工具，使轴套对准发电机的转轴，调整自制吊勾和自制搬件工具的位置，使得笨重的高温高热的轴套对准发电机的转轴，且轴套的内腔上的键槽对准发电机的转轴上的键；
（10）将自制吊勾的勾针从轴套的螺孔内移除，利用两个自制搬件工具将轴套推至发电机的转轴的根部并调整好位置；
（11）将两个自制搬件工具上的不锈钢螺栓从轴套上的螺孔内拧出，待轴套冷却；
（12）用珩车将联轴器的胶滚吊移至已装有轴套的发电机处，调整胶滚位置和方向，使得胶滚中间的固定盘穿过发电机的转轴，并将胶滚的固定盘与轴套贴合，调整胶滚位置，使得胶滚的固定盘上的固定孔与轴套上的螺孔相互对准，并在每个固定孔和相应的螺孔内插入带有垫片的锁紧螺栓，锁紧螺栓用于固定联轴器的轴套和胶滚；
（13）取自制卡板，将自制卡板的两根卡柱分别插入已装在发电机上的胶滚的滚槽内，并缓慢推入，转动自制卡板，使得胶滚、轴套和发电机的转轴一同转动，将自制卡板上的两个卡孔与发电机的过渡套上的两个安装孔对准，并使自制卡板的卡板本体紧贴发电机的过渡套的端面，用辅助螺栓穿过自制卡板的卡孔后，拧紧在发电机的过渡套上的安装孔内；
（14）取自制扳手，并将自制扳手的套扳头套入固定联轴器的轴套和胶滚的锁紧螺栓，通过转动扳手柄转动套扳头进行锁紧螺栓的初步预紧，当轴套和胶滚之间的锁紧螺栓全部预紧后，再用高强度的扭力扳手紧固全部锁紧螺栓，并做好相对应的紧固标记；
（15）松开自制卡板上的辅助螺栓，拆除自制卡板，完成联轴器安装。
上述柴油发电机组联轴器安装方法能提高装配效率，同时也能保证装配人员的安全。
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图1 柴油发电机组用联轴器结构图 |
图2 柴油发电机组联轴器安装图 |
三、发电机安装检查
1. 发电机与柴油机的耦合
要求联轴器的平行度和同心度均应小于0.05 mm。实际使用时要求可略低些，约在0.1 mm以内，过大会影响轴承的正常运转，导致损坏。耦合好后要用定位销固定，安装前要复测耦合情况。对中测量可采用百分表法或激光对中仪进行，确保偏差在允许范围内。
2. 滑动轴承发电机在耦合时
发电机中心高度要调整得比柴油机中心略低些（通常低0.1～0.2 mm），这样柴油机飞轮的重量就不会转移到发电机轴承上，否则发电机轴承将额外承受飞轮的重量，不利于滑动轴承油膜的形成，导致发热甚至烧毁轴承。这类发电机的联轴器上也不能带任何重物。
3. 安装发电机
要保证冷却空气入口处畅通无阻，并要避免排出的热空气再进入发电机，防止热风回流导致冷却效率下降。如果通风盖上有百叶窗，则窗口应朝下，以满足防护等级的要求。
4. 单轴承发电机的机械耦合
单轴承发电机的机械耦合要特别注意定、转子之间的气隙要均匀。安装前应使用专用塞尺在圆周方向多点测量气隙，偏差不应超过平均值的±10%。
5. 接线要求
选择合适的电力电缆，用铜接头来接线，铜接头与汇流排、汇流排与汇流排固紧后，其接头处局部间隙不得大于0.05 mm，导线间的距离要大于10 mm，还需加装必要的接地线。所有接线端子应做防松处理，连接螺栓应按力矩要求紧固。
6. 发电机出线盒
出线盒内接线端头上打有U、V、W、N印记，它不表示实际的相序，实际的相序取决于旋转方向。合格证上印有UVW表示顺时针旋转时的实际相序，VUW即表示逆时针旋转时的实际相序。安装完成后必须使用相序表实测相序，确保与负载侧一致。
7. 柴油发电机组组装
应将主控屏和副控屏之间用一根短电缆连接好，主控屏到柴油机控制箱下部之间有一根多芯长电缆，也用插头、插座连接好，并将主控屏和副控屏的机壳、机组的公共底座及大蓄电池（启动用）和小蓄电池（自控用）的负极全部连接并接地。接地电阻应不大于4 Ω（联合接地时不大于1 Ω）。
8. 中性点接地
如果在供电系统中的各台发电机的中性点互相连接，或发电机中性点和变压器及其他负荷中性点连接时，机组运行时在中性线会发现三倍频率的中线电流。因此，必须对运行中可能出现的各种负载情况下，发电机的中线电流进行测定。为使发电机运行不致过热，其中线电流不得超过发电机额定电流的50％。中线电流过大时，应在中线上加装中线电抗器加以限制。
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图3 斯坦福发电机接线图 |
图4 斯坦福发电机接线柱 |
总结
柴油发电机组联轴器的连接装配是机组组装中的关键环节，直接影响机组运行的可靠性和使用寿命。联轴器类型包括夹壳联轴器和凸缘联轴器，适用于不同功率等级和工况要求。轴套与发电机轴的过盈配合可采用压装、热装或冷装三种方式实现，其中热装配合是联轴器安装的主流方法。通过加工自制吊勾、搬件工具、卡板和扳手等专用工具，可有效提高轴套热装时的装配效率和操作安全性。发电机安装检查应包括联轴器对中精度（平行度和同心度≤0.05～0.10 mm）、滑动轴承耦合时发电机中心略低于柴油机中心、冷却通风保障、单轴承发电机气隙均匀性、接线规范、相序确认以及中性点接地与中线电流限制等关键项目。规范的安装工艺和全面的安装检查是确保发电机组长期可靠运行的根本保障。
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