技术与安全知识
康明斯柴油发电机组轴对准和热膨胀
对准
轴对准是指将两个或多个轴在特定公差范围内令人满意地相互连接的过程。对于发电机组，原动机和交流发电机必须正确对准，以确保长和使用寿命。轴错位是与旋转机械故障相关的所有成本的50%。当耦合时，原动机主要被定义为参考点，而对准调整通常是在交流发电机上进行的。对准对发电机组的运行特性和使用寿命至关重要。工作振动、橡胶联轴器工作温度、轴承可用性和转子对准（气隙）是容易导致不对准的区域。根据发电机组的设计，需要各种确保对准的方法；单轴承交流发电机和紧密耦合的双轴承交流发电机依靠接头交配面壳体和龙头提供轴对准。开放式耦合的双轴承交流发电机依赖于精确的轴对准程序。通常，橡胶联轴器制造商将有需要遵守的最大的偏差公差。此外，还需要考虑工作温度和轴中心高度，以尽量减少工作条件下的径向偏差。表1提供了不同速度下径向偏差的推荐最大值。
表1 根据工作速度推荐的径向对准偏移量
转速
最大径向偏移量
1800 revs/min
0.05 mm/1.96 mil
1500 revs/min
0.06 mm/2.36 mil
1000 revs/min
0.08 mm/3.15 mil
750 revs/min
0.09 mm/3.54 mil
600 revs/min
0.11 mm/4.33 mil
375 revs/min
0.15 mm/5.90 mil
热膨胀
在正常运行期间，交流发电机内部的温度会显著升高。用于建造交流发电机的材料，如铜、电钢、铁和铝，将随着温度的升高而膨胀。总的来说，在运行期间，交流发电机的水平和垂直尺寸都会增大。增长幅度可能很小，但也可能很显著。因此，有必要对真实的对准进行热补偿，即长度的增加(?l)，如图1所示。根据安装布置的类型和基底机架的设计，可能需要补偿交流发电机/发动机的轴向热膨胀。
图1：一个对象的典型线性展开
长度?l的变化取决于温度的变化，?t=tf-ti；棒l0的初始长度；一个常数是被加热材料的特性。实验观测到的?l和l0?t之间的线性关系可以用方程来表示：
• α为线性膨胀系数（10×10-6k-1）
• tf is the final temperature (°k)
• ti is the initial temperature (mm)
轴向热膨胀
交流发电机的轴向热膨胀可以从交流发电机上的非驱动端部轴承到驱动侧的轴的端部计算出来，如图2所示。非驱动端轴承装有o形圈，可在运行期间水平热生长约+/-2mm。在一个双轴承交流发电机上，驱动端轴承被固定。
图2：轴向热膨胀曲线图
以下公式可用于计算交流发电机的轴向热膨胀率
?l = α ∗ ?t ∗ l
• δl为热膨胀系数(mm)。
• α为线性膨胀系数（10×10-6k-1）。
• δt是对准温度和预期的工作温度之间的温差(°k)。
• l是从固定轴承到轴驱动端的距离(mm)。
垂直热膨胀
交流发电机的垂直热膨胀可以用底座和轴的中心之间的距离来近似地计算出来，如下一页的图3所示。以下公式可用于计算交流发电机的垂直热膨胀率：
?h = α ∗ ?t ∗ h
• δh为热膨胀系数(mm)。
• α为热膨胀系数（10×10-6k-1）。
• δt是对准温度和预期的工作温度之间的温差(°k)。
• h为轴的高度(mm)。
图3：垂直热膨胀曲线图
