[发明专利]由轴颈扬度分布识别汽轮发电机组轴承承载分布的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型旋转机械多跨轴系中各轴承承载分布的识别方法，可以为技术人员分析复杂轴系各轴承承载情况提供试验数据，并在此基础上开展设备故障诊断工作，主要应用于电力、石化、航空等行业的大型旋转机械，尤其适用于汽轮发电机组等这类具有复杂轴系的大型旋转机械。

背景技术

汽轮发电机组轴系是由多根转子和多个轴承所组成的复杂系统。轴承是这类系统的关键部件，它起着支撑转子的关键作用，轴承性能和工作状况对于保证机组的安全稳定运行至关重要。

由滑动轴承润滑理论可知，轴承承载决定了轴承工作状态。轴承承载过重容易引起瓦温高、碾瓦、碎瓦等故障，而轴承承载过轻则容易引起油膜振荡故障，由于轴承承载不合理所引发的故障在大型火电厂屡见不鲜。大型汽轮发电机组对机组安全运行的要求很高，因此，识别轴承承载、分析轴承工作状况，并在此基础上对轴承承载进行优化调整具有重要意义。

在通常情况下，大型汽轮发电机组轴承承载识别比较困难。大型汽轮发电机组的轴系通常含有6～10个轴承，这是一个静不定系统，导致轴承承载无法直接计算求解。目前，识别大型汽轮发电机组轴承承载的常用方法是：

（1）油压测量法：在轴承内表面加装压力传感器，根据油膜压力来识别轴承承载，但是，在实际操作中，由于油压影响因素很多，直接导致该方法的识别误差较大。

（2）千斤顶法（顶举法）：采用顶举法测量轴承承载时，如果对转轴施加的力太轻，则转轴的位移较小，因此无法将转轴真正地顶起来；反之，如果对转轴施加的力太重，则位移较大，转轴很容易接触到上瓦，此时，上瓦会对转轴产生一个向下的附加力；所以，采用该种方法时，在施力太轻或者太重的情况下都会产生较大的识别误差。

（3）轴系找中法：本方法是通过改变联轴器对轮的张口和高低差来改变轴承承载，但是，轴承承载的绝对值很难由此求出。

（4）连通管法或激光法：这两种方法可以有效地监测机组不同工况下各轴承标高变化，并进而分析轴承承载的变化，但是这两种方法无法求出轴承承载的绝对值。

（5）应变法：该方法是假设转轴上的弯矩与轴承承载直接相关，在转轴表面粘贴应变片，测量转轴不同截面上的弯矩，进而由弯矩识别出轴承承载，但是，采用这种方法的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、易于实施、识别结果准确、成本较低及可识别轴系中各轴承承载的由轴颈扬度分布识别汽轮发电机组轴承承载分布的方法。通过轴颈扬度分布和轴承高度分布、轴承承载分布之间的对应关系，由轴颈扬度分布识别汽轮发电机组轴承承载分布。

本发明的上述目的通过以下的技术措施来实现：一种由轴颈扬度分布识别汽轮发电机组轴承承载分布的方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴汽轮发电机组中各转轴顺次对接形成一个整体轴，构成待分析轴系，测量各轴承轴颈的扬度；

⑵建立待分析轴系的轴系力学分析模型，输入轴系模型参数，以整体轴位于各轴承处为截断部位，形成若干待分析轴段；

⑶建立待分析轴段左、右两端的轴承状态参数关系分析模型，求出位于该待分析轴段左端轴承的承载；

⑷将由步骤⑶得到的轴承的承载作为集中质量，求出位于该待分析轴段右端的轴承左端截面所承受的剪力和弯矩；

⑸求出第1个轴承的承载；

⑹将求出的轴承承载作为集中质量，顺次计算后一个轴承左端截面的剪力和弯矩，求出该轴承的承载；

⑺重复步骤⑹，直至求出N-1个轴承的承载；

⑻计算得出第N个轴承的承载。

本发明的基本原理是：对于由相邻两个轴承所组成的轴段而言，轴段左、右端截面轴颈转角差取决于左端截面上的弯矩、剪力、轴承承载和轴段参数，如：均布质量、集中质量、外径、内径、长度等。对于实际机组而言，轴段参数是确定的，如果已知该轴段左端截面上的弯矩、剪力和左右端转角差，就可以由材料力学理论求出左端轴承承载。在此基础上，将该方法递推到下一个轴段直至所有轴段，即可逐步求出所有轴承的承载。

本发明可以同时识别出轴系各轴承的承载，识别结果准确，而且无需拆卸转轴之间的连接对轮螺栓，因此，操作简单、易于实施；本发明适用于大型旋转机械，尤其适用于具有较多轴段和轴承的大机组，比如汽轮发电机组，对于大型旋转机械而言，本发明更能突显出识别误差小的优势。