风力发电机组联轴器对中方法研究

孙乐乐

（国电联合动力技术有限公司，北京 100039）

风力发电机组联轴器对中方法研究

孙乐乐

（国电联合动力技术有限公司，北京 100039）

针对风力发电机组联轴器两轴之间的相对位移难以避免的情况，对联轴器的4种安装情况进行了分析，介绍了联轴器的对中方法，对中调整计算采用了三步法，大大提高了对中精度，保证了设备的安全运行。

风力发电机组；联轴器；设备装配；轴线

在风力发电机组中，联轴器的作用是把齿轮箱高速轴与发电机输入轴联为一体，实现同轴回转。与其他旋转设备相同，由于客观存在安装误差，会出现两根轴的中心线不在同一轴线上的情况。在设备装配时，联轴器调整精度直接影响到动力传递的效率和设备的使用寿命，所以，联轴器在安装过程中必须按照要求精确对中。选择正确的对中方法，对于提高维护质量，保障风力发电机组安全运行具有重要的意义。

1 联轴器对中时可能具有的连接状态

在风力发电机组中进行对中时，齿轮箱侧半联轴器和发电机组侧半联轴器在轴向、径向和角向通常会发生一定的偏差，对可能发生的情况进行分析有利于对联轴器对中，一般联轴器安装时有以下4种情况，具体如下。

1.1 齿箱侧端面与发电机侧端面平行

在工程实践中，理想的对中状态只是有可能出现，但出现的可能性极小，一般视理想的对中状态为非实际状态。此时，齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面平行，且两轴线位于一条直线上，如图1所示。

图1 两端面平行、两轴线共线

在理想的对中状态下，a1=a2，r1=r2.

1.2 联轴器端面平行，两轴线不同轴

齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面平行，但是两轴线不同轴，如图2所示。此时，a1=a2，r1≠r2，两轴线之间在径向方向有平行的径向位移，即e=（r2－r1）/2.

1.3 端面不平行，两轴线相交于联轴器中心

齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面不平行且两轴线相交，相交点在发电机侧联轴器中心，如图3所示。此时，a1≠a2，r1=r2，两轴线有角度位移α.

图2 两端面平行、两轴线不同轴

图3 两端面不平行、两轴线相交于发电机侧联轴器中心

1.4 端面不平行，轴线相交，交点不在中心

齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面不平行且两轴线相交，相交点不在发电机侧联轴器中心，如图4所示。此时，a1≠a2，r1≠r2，此时，两轴线既有径向位移e，又有角度位移α.在风力发电机组联轴器对中过程中，这种情况最常见。

图4 两端面不平行且两轴线相交，相交点不在发电机侧联轴器中心

2 联轴器对中方法分析

当风力发电机组中联轴器处于上述三种状态时，会使齿轮箱和发电机在转动中的振动增大，直接影响其使用寿命和传递效率。因此，在初装对中时，对中精度必须严格保证，将相对位移控制在可接受的范围内。当判断出联轴器对中误差不合格时，就需要调整联轴器所联接的两台机器。一般是调整两台机器中易于调整的一台机器（可动机器），而让另一台机器保持不动（静止机器）。对于风力发电机组而言，往往齿轮箱作为静止机器，发电机侧在固定之前，作为可动机器，均安装在风机机舱内的机架上。联轴器的对中测量方法很多，主要有直尺法、双表法、三表法和激光对中法等。

2.1 直尺法

通常情况下，用直尺测量联轴器端面轴向方向上端面上对称的两个点（在端面方向上相隔180°）的距离，比如两端面平行、两轴线共线时的a1和a2；径向方向上端面4个点（4个点在端面上相隔90°）距离固定平面的距离，如图1中的r1和r2，此外，两个点r3和r4在图1中未显示。

通过测量以上点，可以对联轴器轴向位移、径向位移和角度位移进行计算。由于这种方法简单、误差比较大，对风力发电机组联轴器进行对中时，往往只进行粗调整，以确保轴向偏差在要求范围内。

2.2 双表法

通常情况下，用两个千分表分别测量联轴器的径向和端面上的数值，对测量的数据进行分析，确定两轴在空间中的位置，确定出调整方向和调整量。通常以风机齿箱侧为实施参照基准，在齿箱侧半联轴器上装上夹具及千分表，使千分表的触头指向发电机侧半联轴器的外圆及端面，如图5所示。测量时，每隔90°测量一组数据，测出上、下、左、右四处的径向、轴向四组数据。

图5 双表法

2.3 三表法

众所周知，大型机组其转子在转动时都会发生一定的轴向位移，在机组的联轴器对中时，我们无法应用“双表法”来满足调整对中的要求，“三表法”因此产生。与双表法的不同之处是在端面上用两个千分表测量，两个千分表与轴中心等距离对称布置，用以消除轴向窜动对端面读数的影响。

2.4 激光法

激光对中法的原理是激光发射器与激光接收器替代传统千分表分别固定在联轴器的两边，激光束从激光发射器中发出，打在激光接收器CCD感应面上，形成光斑，通过接收器的数据采集，可以确定此光斑的激光能量中心点。随着轴的转动，光束能量中心点也在接收器CCD感应面上产生位移。根据这种位移量计算出两轴间的径向位移及角度位移，并基于基本的三角几何原理，自动给出发电机前脚和后脚的调整值和垫平值。

3 风力发电机组联轴器的对中调整计算

虽然联轴器的对中方法很多，但任何方法都是由三步构成：①第一步调整。粗调整。②第二步调整。使齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面不平行，但两轴线相交，相交点在发电机侧联轴器中心；③第三步调整。使齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面平行且两轴线共线。

3.1 第一步调整

所谓“粗调整”，即齿轮箱作为静止机器，发电机侧作为可动机器在固定之前，用直尺法测量联轴器两端面的情况，使轴向偏差在要求范围内，同时，调整发电机侧支点的高度，肉眼观察没有明显倾斜即可，粗调整后如图6所示。

图6 粗调整后状态

3.2 第二步调整

先消除联轴器的高差，即调整齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面不平行，但两轴线相交，相交点在发电机侧联轴器中心，如图7所示。通过调整发电机侧支点D和E的高度，两点同时调整的高度为r.

图7 两端面不平行且两轴线相交，相交点不在发电机侧联轴器中心

3.3 第三步调整

使齿箱侧联轴器端面与发电机侧联轴器端面平行且两轴线共线，如图8所示。通过调整发电机侧支点D和E的高度，E支点调整的高度比D支点调整的要大。

图8 两端面不平行且两轴线相交，相交点不在发电机侧联轴器中心

3.4 调整量的计算

根据第一步和第二步的调整，第三步调整后的状态如下。

发电机侧支点D调整量：

式（1）中：AC为发电机侧半联轴器外径；FG为发电机侧前固定支点D到半联轴器端面的距离。

发电机侧支点E调整量为：

式（2）中：AC为发电机侧半联轴器外径；FH为发电机侧前固定支点E到半联轴器端面的距离。

4 结论

联轴器是风力发电机组中的一个重要的零件。为了合理进行对中，并给风力发电机组现场对中提供研究依据，通过介绍联轴器的几种对中方法，并采用三步法分析了联轴器的对中调整计算，为机组的安全、平稳运行奠定了良好基础。

［1］刘宏禄.高炉鼓风机联轴器找正方法研究［J］.冶金动力，2006（05）：47-49.

［2］潘汉军，刘娅，陈进.联轴器的连接状态［J］.机械科学与技术，2005（08）：894-897.

［3］李加庆，刘娅，陈进，等.联轴器对中误差的表达方法［J］.上海交通大学学报，2006（07）：1201-1204.

［4］何宏，程宝建.联轴器对中调整计算［J］.现代冶金，2012（08）：36-37.

［5］赵赏鑫.三表对中法在天然气压缩机安装中的应用［J］.石油机械，2007，35（10）：43-44.

［6］甄诚，陈长征，王长龙.激光对中技术在离心式压缩机找正中的应用［J］.风机技术，2006（05）：22-25.

TH133.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.02.029

2095－6835（2018）02－0029－03

孙乐乐（1987—），男，硕士，工程师，任职于国电联合动力技术有限公司/风电设备及控制技术国家重点实验室，主要从事兆瓦级风电机组部件的结构设计与分析。

张思楠〕