康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

新闻主题	柴油发电机对中检查、测量、组装及影响因素

 

摘要：不正确的对中将会造成过大的振动，从而缩短柴油机和发电机的轴承以及联接件的使用寿命，而且经常需要重新对中。柴油发电机组良好的对中工作包括合适的调整垫片，正确的固定螺栓拧紧力矩，高精确的千分表，以及为轴承间隙、热膨胀和柴油机的其他特性留有余量。此外，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，因为所有这些物质均可能造成测量不精确。

 

一、发电机对中内容与检查

 

1、轴线平行对中

      当发电机和柴油机的中心线是平行的但不同心（见图1），会产生平行不对中，也称为孔不对中。

2、平行对中检查

      孔不对中可使用（见图2）所示的千分表进行检查。当固定千分表的轮子转动时沿飞轮外径上的几个点观察千分表的读数。根据经验作法，发电机的轴要比柴油机轴略高，这是因为：

（1）柴油机轴承的间隙比大多数发电机的轴承间隙要大。

（2）飞轮或前端驱动是在旋转中心线下的下垂位置旋转的。

（3）柴油机的热膨胀通常比其它驱动设备要高。柴油机主轴承的间隙在校正孔不对中时必须考虑。

注：两部分最好一同旋转。这样可以消除千分表上因部件失圆造成的误差。采用非康明斯连轴器时，由于橡胶联轴器会造成错误的读数，因此在对中心时发电机要从柴油机上断开。

 

图1  柴油发电机轴线平行对中

图2  柴油发电机平行对中检查

 

3、轴线角对中

       当发电机的中心线和柴油机的中心线不平行时（见图3），会产生角不对中，也称为面不对中。

4、角对中检查

（1）角对中可以容易地用塞尺在两个部件联结处测到（见图4）。准确的对中应该是在联结轴周围四点测量到的值应该相同。

 

图3  柴油发电机中心线不平行示意图

图4  柴油发电机角对中检查

 

（2）联轴器安装后，千分表从一个面到另一个面可指出所有角偏差。在任一种种情况下，读数都会受随测量点到旋转中心距离的影响。

注：面对中和孔对中互相影响。因而，在孔对中后要对面对中进行复查，反之亦然。

（3）在确定了柴油机和发电机之间的对中后，应检查曲轴的轴向窜动。确认联轴节的螺栓拧紧之后没有造成对止推轴瓦的轴向推力。

      下面图5、图6、图7、图8显示出了四种不对中情况，并且可能发生在不止一个平面。基于此，检查对中时必须每90°一个间隔进行测量读数。

 

图5  柴油发电机孔对齐不当示例.	图6  柴油发电机左右孔不对准示例
图7  柴油发电机左右面对齐不当	图8  柴油发电机上下错位示例

 

二、发电机安装步骤

 

1、加工精确低的法兰

      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。

（1）端面跳动是指轮缘端面偏离轴中心线垂直线的距离。

（2）径向跳动是指驱动轮的中心平行偏离轴中心线的距离。

      当不对中发生时，必须检查飞轮、离合器或联轴节、被驱动件和轮毂的端面和径向跳动。端面和径向跳动必须要校正。飞轮上导向孔的径向跳动不能超过0.002英寸（0.05毫米），安装到飞轮上联结件的径向跳动不超过0.005英寸（0.13毫米）。法兰的端面跳动不超过0.002英寸（0.05毫米）。

2、调整垫片

      所有设备下的垫片的厚度最薄为0.76毫米（0.03英寸），最厚为3.2毫米（0.125英寸），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。垫片过厚在使用中可能会被压缩。垫片组应由防锈材料制成，并应小心装卸。柴油机和发电机应采用四个安装脚。在对中之前，每个安装脚应承担它所承受的负荷。否则不仅不对中，而且会使底座变形，在焊缝或底座金属中产生高的应力，以及在柴油机或发电机中产生高的扭曲力。见附图9。

3、安装螺栓的紧固步骤

      对中后，每个安装面必须承担其各自的负荷。下图示出用以验证发电机或柴油机正确加垫的步骤。当安装的垫片数合适后，在进行调整对准时应均等地加或减垫片。拧紧设备安装螺栓的步骤如下：

（1）按规定的顺序拧紧螺栓到它扭矩值的一半（根据上面列出螺栓的大小）。

（2）在轴对中检查过程中安装Y型支架和千分表的顶部位置安装Y型支架和千分表。

（3）如果千分表指针读数在0.05毫米以内，重新拧紧螺栓，然后进行步骤（4）。如果指针读数超过0.05毫米，在螺栓的支脚下加调整垫。松开所有螺栓，重复步骤（1）到（3）。

（4）如果指针读数在0.05mm以内，重新拧紧螺栓。如果指针读数超过0.05毫米，在螺栓的支脚下加调整垫。松开所有螺栓，重复步骤（1）到（4）。

（5）拧紧所有螺栓到它扭矩值。千分表的指针读数应在0.05毫米之内。

       当螺栓被“拉长”至计算长度时，其拧紧扭矩是合适的。适当“拉长”能将驱动设备可靠地紧固到机座上。在这种情况下产生的夹紧力虽受到振动而引起活动也仍可保持不变，如果拧紧螺栓的力矩不足，振动时就不能保持夹紧力，而会逐渐松动并产生偏移，见图10。确认安装螺栓的前端没有顶到螺纹孔底，否则将降低螺栓的有效的夹紧力。在完成垫片调整和紧固螺栓的工作之后，再检查一次对中性。

 

图9  柴油发电机安装脚对中

图10  柴油发电机紧固螺栓夹紧力示意图

 

4、安装螺栓的位置

      每一个柴油机或发电机的固定螺栓都有必须穿过实心的材料 。如果固定螺栓穿插过空心位置，就会导致变形。如图11所示。

5、对中过程

      在所在主要设备都装在机座上之后，就要进行最后的对中工作。柴油机应充满油和水，并处于准备工作状态。

（1）柴油机和所有机械驱动的设备间的不对中性一定要达到最小。许多曲轴和轴承的损坏就是因为驱动系统的不正确对中造成的。在工作温度和带负荷下，不对中总是要造成振动和/或应力负荷。

（2）由于在柴油机的工作温度和带负荷下工作的柴油机没有精确可行的方法测量其对中性，所有康明斯的对中过程必须在柴油机停止和柴油机及所有发电机在环境温度下进行。

（3）在没有读取千分表的读数时，将发电机尽量放到它的最终位置上。在发电机的每个安装表面下面应装有最薄0.76毫米和最厚3.2毫米的垫片。

（4）移动发电机时使用调平和对中螺丝。

（5）进行冷对准时，发电机要安装得比柴油机稍高，以补偿热膨胀、轴承间隙和飞轮的下垂。

6、联轴节的安装

      联轴节安装如图12所示。在进行对中检查时，其他联轴节的挠性元件必须拆除。元件的“刚性”会妨碍精确的对中读数。拆除其它联轴节后，在对中检查时，联轴节的驱动和被驱动元件必须一起转动。这样能防止由零件的端面或孔壁脱离，而引起的千分表读数的误差。当元件一起转动时，千分表读数将只反应设备的不对中性。

7、最后的对中工作

      用千分表支架装两个千分表以便同时测量孔和面的偏移。记录对中性读数的正确位置。

（1）在读取端面读数之前，应确保作用在曲轴端部的推力总是具有相同的方向。在顶部将两个千分表对零，并每隔90º（1.5弧度）读取一次读数。转动柴油机来转动整个装置。

（2）当移动发电机达到正确端面对中要求后，再检查孔的对中性，反之亦然。

（3）完成最后垫片调整和螺栓拧紧作业后，应再检查联轴节的对中性。

（4）当设备达到运转温度后，应检查曲轴端面间隙。

 

图11  柴油发电机紧固螺栓位置示意图

图12  柴油发电机联轴节安装

 

三、发电机对中测量工具

 

1、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。

2、千分表支架

（1）当固定在一个轴上并转动时，千分表支架必须有足够的刚性，才能牢靠地支承千分表。支架可以使千分表处于测量点位置，适当的支架是可以调整的，以便可以在不同中的传动系上进行测量。

（2）千分表支架不能由于千分表的重量而弯曲。普通商用千分表支架在千分表转动时，可能会由于支承不牢而产生读数误差。不建议使用千分表磁性底座支架。

（3）为了测定支架的刚性，可以将相同一组的支架和千分表旋转一个圈，同时读取支架端的联轴器读数。允许的最大读数小于0.025毫米（.0001英寸）。也可能需要在支架端的联轴器上，用螺栓临时联接一个刚性很好的基准臂，当读取对中读数时，用相同一组的支架和千分表来测量读数。

      康明斯建议在进行对中性检查时，应使用如图13所示的支架和千分表。用两个12.7毫米（0.5英寸）直径的螺杆或螺栓来组装连接器。不同尺寸的轴可能需要制造不同的支架。

3、千分表读数的准确性

（1）有一个快速方法来检查千分表在检查面对中性时的读数的有效性。如下图，从给定的A、B、C、D四个不同点读数。在读数时，千分表必须返回A点，以确信读数回到0。

（2）请记住这个快速检查法需读数B+D应等于C。（当检查对中性时，将驱动和被驱动轴一起旋转，这种方法得到的测量值是有效的）。快速检查法对于辨别不正确的过程是很有用的，如千分表支架下垂、千分表触头骑在飞轮斜面上或千分表不在正确位置造成千分表偏离行程。

4、千分表读数的说明

       采用前曲轴驱动时，千分表读数可能会显示出被驱动轴低于柴油机。这是因为千分表是装在被驱动轴上，而不是装在柴油机上，由于联轴结的结构，要反转千分表基准点，见图14。

 

图13  柴油机飞轮对中测量工具安装

图14  柴油发电机对中测量点（千分表读数）

 

四、影响发电机对中的因素

 

      远距离安装的驱动设备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。这些因素使曲轴和设备输入轴的相对位置在静止状态和运行状态之间发生变化。

1、轴承间隙

      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，因此，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，这时曲轴支承在其轴承的底部。工作时，曲轴并不是处在这个位置上。爆发压力、离心力以及柴油机油压力都力图将曲轴提起使飞轮绕着它的真正中心转动，见图15。通常，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。

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。因此康明斯建议应在装好联轴节时进行对中检查。如图16所示。

3、反扭矩

       柴油机在相对轴旋转方向的反向扭转趋势和发电机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。这存在边对边的中心线偏差影响。在柴油机怠速（无负荷）或停机时，偏差就会消失。

4、热膨胀

      当柴油机和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。

（1）垂直补偿包括将对中设备调至非零值。

（2）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。当被设备连接到柴油机的这一端时，就要考虑这种热膨胀。如果发电机用螺栓固定到柴油机缸体时，这种膨胀作用是轻微的，因为缸体和曲轴差不多以相等的膨胀率膨胀。

（3）水平补偿可采用一个允许驱动与被驱动装置之间作充分相对运动的联轴节。安装设备时，应考虑使水平方向热膨胀进入联轴节的工作区，而不远离联轴节工作区。否则，会导致曲轴止推轴承负荷过大，和或使联轴节损坏。如果考虑柴油机在热态对中检查时，使曲轴仍具有端面间隙，则在冷态时就应该留足够的间隙。

 

图15  发电机轴承间隙示意图

图16  发电机联轴节对中检查

 

总结：

      随着社会经济的多元化发展，柴油发电机组与各个行业领域都休戚相关，柴油发电机组由柴油机、发电机、高弹性联轴器、公共底座等部件构成，柴油机发电机安装在公共底座上，高弹性联轴器用于柴油机曲轴与发电机轴的连接，两者轴线与公共底座连接面平行，使得轴系处于水平自由状态，保证其安全稳定运行使用。为确保柴油发电机组的稳定运行，发电机组在安装时，柴油机曲轴与电机轴构成柴油发电机组的轴系，要求两者完全对中，若两者存在偏移或夹角，则发电机组运行时，对轴系将产生极大的磨损，同时对高弹性联轴器也产生损害，大大降低其使用寿命，严重影响发电机组运行的可靠性。

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