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柴油机与发电机中心线的检查与校正 |
摘要：组装柴油发电机组时，发电机与柴油机之间的连接并不是简单的连接，而是有严格技术要求的，最突出的表现是在中心线的对正上。也就是说，柴油机的曲轴和发电机轴必须保持在同一中心线上。
一、中心线不正的原因及危害
柴油发电机组不对中是指转子的轴心线和定子的轴心线之间不重合，产生一定程度的偏心迹象。通常表现为柴发机组运行不平稳，振动加剧等问题。发电机不对中的原因可能包括轴承不良、转子松动或变形等。
1、中心线不正的表现形式
柴油发电机组中心线不正，主要表现在两个方面一一偏移和交错。所谓偏移，是指两轴中心线互相平行，但在上下或左右方向上有一定的距离。所谓交错，是指两轴中心线互不平行，而形成一定角度。
2、中心线不正的原因
造成柴油发电机组中心线不正的主要原因有：发电机的底座螺母没有拧紧，工作时产生偏移；拆卸维修发电机时未将其装正，或更换橡胶铰链后未仔细进行中心线的校正等。
3、不对中的危害
（1）设备损坏：不对中会导致转子、轴承等部件的过度磨损，进而导致设备性能下降、故障率增加等问题。
（2）生产安全事故：不对中还可能导致柴发机组振动严重、设备失衡，最终引起柴油发电机组强制停机、转子脱落、飞脱等严重安全事故。
（3）运行不稳定：不对中会影响柴发机组运行，造成振动加剧，能量损失，共振现象等，降低发电效率。
二、柴发机组不对中的检修
以康明斯发电机组为例，其成套组装完成后的外形如图1所示，轴系对中测量点如图2所示。
1、定期检查
定期检查柴油发电机组轴承、转子等部位的磨损和偏差情况，确保柴油发电机组的正常运行和生产安全。
2、维护合理密封
要求柴油发电机组内部有质量良好的密封件。对不对中现象进行合适的密封处理，防止粉尘等灰尘进入机内，减小对其中不应进入的部件造成危害。
3、注意使用环境
柴油发电机组在使用时要注意环境条件，特别是湿度、温度等方面，在使用时进行必要的防护和维护，确保柴油发电机组的正常使用寿命和最大发电效率。
4、 维修倾斜
查找不同级别的不对中现象，进行修复。例如，对于前几级的轮心不对中，可以进行轮心对中；对于整体不对中，需要进行修整，并对柴发机组进行重新平衡。
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图1 康明斯柴油发电机组成套后外形示意图 |
图2 柴油发电机组中心线对正测量点 |
三、影响发电机对中性的因素
1、轴承间隙
主发电机转子轴和柴油机曲轴分别绕各自的轴承中心线转动，但是，当柴油发电机组运行时，它们的中心线应该是重合的。对中工作是在静止状态下进行的，这时曲轴落座在其轴瓦的底部。工作时，曲轴并不是处在这个位置上。爆发压力、离心力以及柴油机机油压力都会将曲轴提起使飞轮绕着它的实际中心转动。而主发电机使用球轴承或滚子轴承，它们在静态和工作状态下不会改变其旋转轴线。在冷机状态进行安装对中时，柴油机的曲轴中心线要比主发电机轴中心线稍低。
2、飞轮下垂
柴油机在静止时，飞轮和联轴器的重量会使曲轴弯曲。这个影响必须在对中时得到补偿，因为在对中过程中，它会导致导向孔或飞轮旋转外径比曲轴轴承的实际中心线低。
3、反扭矩
柴油机在相对轴旋转方向的反向扭转趋势和被驱动设备在轴的旋转方向的旋转趋势就是反扭矩。它将自然地随着负荷而增加，以及引起振动。这种振动在怠速时感觉不到，但在带负荷时可感觉到。这通常是由于在反扭矩作用下，底座强度不足而产生过大的底座挠度，从而改变中心线对中而造成的。
4、热膨胀
当柴油机和主发电机达到工作温度时，热扩张或热膨胀也就随着发生。它同时向垂直和水平两个方向膨胀。垂直方向的膨胀在部件安装脚和它们各自的旋转中心线之间产生。这种膨胀的大小决定于所用的材料、出现的温升以及从旋转中心至安装脚的垂直距离。
曲轴水平方向的热膨胀从柴油机的止推轴承向另一端延长。当被驱动设备连接到柴油机的这一端时，就要考虑这种热膨胀。如果被驱动设备用螺栓固定到柴油机机体时，这种膨胀作用是轻微的，因为机体和曲轴差不多以相等的膨胀率膨胀。
水平补偿可采用一个允许柴油机与主发电机之间作充分相对运动的弹性联轴节。安装设备时，应考虑使水平方向热膨胀进入弹性联轴节的工作区，而不是远离弹性联轴节工作区。否则，会导致曲轴止推轴承负荷过大。如果要保证柴油机热机状态时曲轴仍具有端面间隙，则需在冷态时就应该留有足够的间隙。
远距离安装的主发电机的输入轴位置通常都比柴油机曲轴高。这样就可以补偿垂直方向的热膨胀，飞轮下垂以及主轴承油膜对曲轴的提升作用。这些因素使曲轴和主发电机输入轴的相对位置在静止状态和运行状态之间发生变化。
测量时柴油机与主发电机两部分最好一同旋转。这样可以消除千分表上因部件圆度不同造成的误差。由于弹性联轴器会造成错误的读数，因此在对中时主发电机要从柴油机上断开。检查对中时必须每90度一个间隔进行测量读数。
5、电机法兰加工精确
加工精确低的法兰会造成明显的不对中性，也不可能实现准确的对中。
6、调整垫片
所有设备下的垫片的厚度最好是可选配的，防止在以后的调整中需要减少垫片时没有合适的垫片可用。垫片组应由防锈材料制成，并应小心装卸。
7、千分表
千分表可以测量到非常小的距离变化。进行轴的对中时，需要测量由于偏移而产生的微小距离的变化。千分表的安装必须牢靠，这样才能准确测出对中值。
快速检查法需读数B+D应等于C。当检查对轴系中性时，将柴油机和主发电机轴一起旋转，这种方法得到的测量值是有效的。
在做任何测量或校正之前，所有的被测表面及配合表面必须完全干净，无润滑脂、油漆、氧化物或锈蚀和脏物，所有这些均可能造成测量不准确。
四、柴发机组中心线的校正
以康明斯柴油发电机组为例，组装流程如图1所示。以下内容为柴油机与发电机中心线的检查与校正方法。
1、装上专用工具
将专用工具（包括支臂、圆铁和调整螺钉）固定在铰链盘和飞轮的垂直面上，并转到垂直向上的位置。
2、调整平行螺钉和垂直螺钉
使它们与圆铁之间保持0.50mm的基准间隙，然后固定紧螺钉。再将飞轮旋转180°，分别测量平行螺钉和垂直螺钉与圆铁之间的间隙并作记录，即可算出两轴在上下方向每米长度内的交错量和两轴在上下方向的偏移量。
下面举例说明：
假设测得平行螺钉、垂直螺钉与圆铁之间的间隙分别为0.65mm和0.20mm。则：交错量=（0.65-0.50）/0.532=0.28mm/m一一发电机尾部偏高，偏移量=（0.50一0.20）/2=0.15mm一一发电机偏高。
3、调整
（1）偏移量
柴油机与发电机对正偏移如图2（a）所示。
偏移量的校正方法是：拧松发电机底座的四只螺钉，适当调整其底座前后垫片的厚度（增减量一偏移量）。例如，若是发电机偏高，应将发电机底座各垫片的厚度减小0.15mm，以达到校正其偏移量的目的。
（2）交错量
柴油机与发电机对正交错如图2（b）所示。
其校正方法是：拧松发电机的四只底座螺钉，将发电机的底座略顶起，适当减少底座垫片[增减量（mm）一发电机前后底座间的距离（m）×交错量（mm/m）]，然后将发电机放平（此时发电机可能移动少许，应使其恢复原位），拧紧四只底座螺钉。最后应进行复查，如不符合要求再进行校正。调整交错量的基本规律是：上大下小垫尾部，上小下大去尾部。即测量时平行螺钉在上面距圆铁的距离大于平行螺钉在下面（再将飞轮旋转180°）距圆铁的距离时，则用垫片垫发电机尾部来调整交错量。
4、检查
转动飞轮，使专用工具处于水平方向的左右两侧位置。用上述同样的方法，检查其左右（前后）方向的交错量与偏移量，如两轴中心线在左右（前后）方向的交错量和偏移量超过了允许限度，应移动发电机进行校正。校正时要先校正交错量后校正偏移量。
5、复查
校正发电机与柴油机曲轴中心线的交错量与偏移量后，应进行复查，直至柴油机与发电机中心线的偏移与交错量符合要求为止。
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图1 柴油发电机组对正组装流程 |
图2 发电机中心线不对正示意图 |
总结：
在柴油发电机组中，柴油机和发电机的对中非常重要。如果它们没有对中，会导致转子的偏转和转子的偏心，产生振动和噪音。更严重的是，不良的对中可能会导致设备的损坏，使得发电机组的寿命缩短。因此，对中的意义在于减少振动和噪音，保护设备。总的来说，柴油发电机组不对中是一种常见的问题，容易导致柴发机组运行不稳定，设备损坏和生产安全事故发生，需要对不对中进行定期检查和维护，并且合理地进行维修和调整，以确保柴发机组的正常运行和生产安全。
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