一种发电机定子机坑施工中心定位装置及其定位检测方法

技术领域

本发明涉及水电站机电设备安装技术领域，特别涉及一种用于水轮发电机定子在机坑内组装时，测圆架中心与机坑中心同心的检测装置以及定位检测方法。

背景技术

大型水电站发电机定子为零部件到货，在工地现场经过一系列工序装配成整体，组装过程中定子半径及中心利用安装在中心位置的定子测圆架及内径千分尺进行测量、控制，因此如何检测测圆架中心是否在机坑中心(即测圆架中心柱与机坑是否同心)、测圆架中心是否位移是控制定子组装质量的关键。对于在机坑内组装定子来说，测圆架安装后，机组的中心测量基准(底环止漏环中心)已被定子组装平台完全遮挡，不能直接以底环止漏环中心为基准校验测圆架中心是否位于机组中心上。现通常采用在定子机座上反设中心监测基准点辅助校验、调整测圆架中心，通过以下方案实施：

1)将分瓣定子的机座吊入机坑组后，依次吊入定子机坑内组装平台、测圆架基础，吊装求心梁(含中心找正装置—求心器)至机坑发电机层定子上方，悬吊钢琴线至水轮机底环下方位置，以底环止漏环中心(机组的中心测量基准)为基准，采用“电测法”测量X、Y轴线方向的测点至钢琴线的距离，根据测量数据，移动求心器，使钢琴线位于机组中心上，以钢琴线为基准，测量定子机座下环板X、Y轴线对应的测点至钢琴线的距离，根据测量数据，移动定子机座，使定子机座中心与机组中心位于同一直线上后，将定子机座固定。

2)拆除求心梁，安装定子测圆架，以定子机座中心调整时X、Y轴线方向对应的4个测点为基准，测量其至测圆架中心柱的距离，根据测量数据，移动定子测圆架，使测圆架中心位于定子中心上，也即位于机组中心上，然后调整测圆架垂直度满足要求，再次复测测圆架中心应满足要求。

3)以定子测圆架中心柱为基准，在定子机座上X、Y轴线方向不影响定子组装的位置分别焊接1个测圆架中心检测固定块，并在其中心位置做好中心监测基准点，测量中心监测基准点至测圆架中心柱的初始距离，并记录。组装过程中，直接测量中心监测基准点至测圆架中心柱的距离，与初始值对比，判断测圆架中心的位移情况，并根据测量数据进行调整。

该方案中存在的问题是：定子测圆架中心检测不够真实、准确，由于中心监测基准点经过2次及以上反设确定，存在较大的中心反点测量误差，与直接以底环止漏环中心为基准的校验方式相比，偏差可达0.20mm及以上，而生产厂家安装工艺说明书中的定子安装中心偏差允许值为0.25mm，数据比较接近。所以定子在机坑组装完成后，为减小定子中心与机组中心的偏差，往往会在拆除测圆架和定子组装施工平台后，再次架设求心梁、挂设钢琴线，以底环止漏环中心为基础，重新测量定子中心，若存在较大偏差时，还需要进行定子中心的二次调整。另外实际施工中受振动、定子重量逐渐增加等因素影响，定子测圆架、定子会发生不同程度的位移，而所测量数据不能直接判断到底是定子位移还是测圆架位移，所以测圆架或定子调整后，定子中心偏差值将增大，严重时也会造成定子组装后在机坑内的二次调整。由于定子整体刚度相对较差，调整时在外力作用下会产生局部挤压变形(该变形有塑性变形和弹性变形)，撤掉外力后将部分回弹(弹性变形将回弹)，造成重复调整，进而影响定子中心调整精度。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种发电机定子机坑施工中心定位装置及其定位检测方法。本发明要解决的问题就是提供一种操作方便，测量数据准确的用于水轮发电机定子在机坑内组装的测圆架中心检测装置及其定位检测方法。

本发明通过以下技术方案实现：

首先本发明公开了一种发电机定子机坑施工中心定位装置。

发电机定子机坑施工中心定位装置，所述发动机定子机坑底部设置有底环止漏环，机坑上方设置有定子测圆架，定子测圆架包括测圆架中心柱，其特征在于：所述机坑底部中心设置有假轴装置，假轴装置包括可调节水平状态垂直度、水平中心位置的假轴中心柱，假轴中心柱与测圆架中心柱位于发动机定子机坑中心同一垂直线上。

进一步所述假轴装置包括：假轴中心柱，固定假轴中心柱的底座和固定座，用于调整假轴垂直度的抱轴和抱轴调整螺栓，底座和固定座焊接成整体并固定在基础座上，底座通过水平调整螺栓调整水平状态、通过至少两组重心调整螺栓和调整支架调整中心位置，并通过把合螺栓固定。

所述各组重心调整螺栓和调整支架设置于基础座上并沿底座圆周对称布置；调整支架焊接固定于基础座上，重心调整螺栓顶端与底座圆周壁调节接触。

所述把合螺栓设置于底座一侧并将底座与基础座连接固定，与把合螺栓对称的底座平面上设置顶端接触基础座表面的水平调整螺栓。

所述基础座固定于机坑底部结构体上。

本发明通过上述定位装置进行发电机定子的定子测圆架定位方法包括以下步骤：

1)假轴装置与底环止漏环的同心度校核与定位：

①假轴装置布置于机坑底部中心基础环上，假轴装置的假轴中心柱与底环止漏环同高程；

②用框式水平仪在假轴中心柱的X轴、Y轴四个方向测量垂直度，粗调假轴中心柱的垂直度≦0.02mm/m；

③用内径千分尺，通过底环止漏环上环、下环测量与假轴中心柱的距离E、F：

同一环面上，检查X方向对应两个测点的中心偏差≦0.05mm，Y方向对应两个测点的中心偏差≦0.05mm，以及X、Y方向合成的中心偏差值也≦0.05mm，则表明假轴中心柱位于机组中心上；若不满足要求，则移动假轴装置调整假轴中心柱使其中心位于机组中心上；

同一立面上，检查X方向对应两个测点，及其对应的E、F的差值，精确调整假轴中心柱的垂直度，其偏差≦0.02mm，则表明假轴中心柱垂直；若不满足要求，则通过调整假轴装置水平调整螺栓，调整假轴中心柱使其垂直；

2)假轴装置与定子测圆架的同心度校核与定位：

④在定子中心柱外侧沿X轴、Y轴四个测点方向架设四根钢琴线，钢琴线下端连接重锤，重锤放入油桶内；

⑤分别测量各测点定子中心柱和假轴中心柱至钢琴线的距离A、B、C、D，利用电测法，通过同轴度外测的方法测量定子中心柱和假轴中心柱的同心度：

同一立面上，检查X方向对应两个测点，及其对应的A、B的差值，调整定子中心柱的垂直度，其偏差≦0.02mm，则表明定子测圆架中心柱垂直；若不满足要求，则需通过调整定子测圆架水平调整螺栓，调整使其垂直；

同一环面上，检查X方向两个测点的A、B、C、D对应点的相对偏差值，计算中心偏差值≦0.05mm，Y方向两个测点的A、B、C、D对应点的相对偏差值，计算中心偏差≦0.05mm，则表明定子中心柱位于机组中心上；若不满足要求，则需调整定子测圆架使其定子中心柱中心位于机组中心上。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、本发明在底环止漏环位置加装假轴装置，定子在机坑内组装期间，直接通过该装置以水轮机部件底环止漏环中心为基准检测定子测圆架的中心，保证定子一次安装就位。

2、在测量过程中，不用二次架设求心梁、挂设钢琴线。若假轴装置与底环止漏环不同心，则只需调整假轴装置中心调整螺栓，将假轴装置中心柱调整至与底环止漏环同心；若定子测圆架中心与机组中心值不满足要求，则只需移动测圆架使测圆架中心位于机组中心上。这样避免定子在机坑内的二次调圆及二次调圆过程中造成的定子局部挤压变形，既减少了施工时间，同时也提高了安装精度。

附图说明

图1是本发明定位检测布置示意图；

图2是本发明假轴装置示意图；

图3是中心测量点布置示意图。

图中，1是定子测圆架，1.1是测圆架中心柱，5是底环止漏环，6是假轴装置，6.1是假轴中心柱，6.2是固定座，6.3是抱轴，6.4是抱轴调整螺栓，6.5是水平调整螺栓，6.6是基础座，6.7是底座，6.8是把合螺栓，6.9是调整支架，6.10是重心调整螺栓，7是钢琴线，8是油桶，9是重锤，A是钢琴线至测圆架中心柱上端的水平距离，B是钢琴线至测圆架中心柱下端的水平距离，C是钢琴线至假轴装置上端的水平距离，D是钢琴线至假轴装置下端的水平距离，E是假轴装置上端至底环止漏环上部的水平距离，F是假轴装置下端至底环止漏环下部的水平距离，X、Y平面定位的轴向。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

如图1～图3所示，本发明包括定子测圆架1，假轴装置6。定子测圆架1布置在机坑内的测圆架基础平台上。

结合图1和图2，假轴装置6为精密加工件，包括精加工的假轴中心柱6.1，固定假轴中心柱6.1的底座6.7和固定座6.2，调整假轴垂直度的抱轴6.3和抱轴调整螺栓6.4，底座6.7和固定座6.2焊接成整体，固定在基础座6.6上，通过把合螺栓6.8把合固定，并可通过水平调整螺栓6.5调整水平度(即假轴垂直度)，通过重心调整螺栓6.10和调整支架6.9调整假轴中心柱6.1的中心位置。

本发明发电机定子机坑施工中心定位的方法，包括以下步骤：

1)假轴装置6与底环止漏环5的同心度校核与定位：

①假轴装置6布置在基础环上，用桁架支撑，假轴装置6的假轴中心柱6.1的精加工面与底环止漏环5同高程；

②用框式水平仪在假轴中心柱6.1的四个方向测量垂直度，粗调假轴中心柱6.1的垂直度≦0.02mm/m；

③用内径千分尺，通过底环止漏环5上环、下环测量与假轴中心柱6.1的距离E、F：

同一环面上，检查X方向对应两个测点的中心偏差≦0.05mm，Y方向对应两个测点的中心偏差≦0.05mm，以及X、Y方向合成的中心偏差值也≦0.05mm，则表明假轴中心柱6.1位于机组中心上；若不满足要求，则需移动假轴装置6调整假轴中心柱6.1使其中心位于机组中心上。

同一立面上，检查X方向对应两个测点，及其对应的E、F的差值，精确调整假轴中心柱6.1的垂直度，其偏差≦0.02mm，则表明假轴中心柱6.1垂直；若不满足要求，则需通过调整假轴装置6水平调整螺栓6.5，调整假轴中心柱6.1使其垂直。

2)假轴装置6与定子测圆架1的同心度校核与定位：

④在定子中心柱1.1外侧X轴、Y轴四个测点方向架设四根钢琴线7，钢琴线7下端连接重锤9，重锤9放入油桶8内；

⑤分别测量定子中心柱1.1和假轴中心柱6.1至钢琴线7的距离A、B、C、D，利用电测法，通过同轴度外测的方法测量定子中心柱1.1和假轴中心柱6.1的同心度：

同一立面上，检查X方向对应两个测点，及其对应的A、B的差值，调整定子中心柱1.1的垂直度，其偏差≦0.02mm，则表明定子测圆架1中心柱垂直；若不满足要求，则需通过调整定子测圆架1水平调整螺栓，调整使其垂直。

同一环面上，检查X方向两个测点的A、B、C、D对应点的相对偏差值，计算中心偏差值≦0.05mm，Y方向两个测点的A、B、C、D对应点的相对偏差值，计算中心偏差≦0.05mm，则表明定子中心柱1.1位于机组中心上；若不满足要求，则需调整定子测圆架1使其定子中心柱1.1中心位于机组中心上。

上述“电测法”是现有技术中的测量方法，是指电源的正极通过一根电线与测圆架接通，与耳机串联，负极通过一根电线与钢琴线接通，钢琴线(线架的挂钢琴线的部分是绝缘的)、测圆架中心柱没有任何连接，即耳机与钢琴线、测圆架中心柱形成一个处于开路状态的串联回路。钢琴线至测圆架中心柱的距离利用内径千分尺(导电体)测量，测量时若内径千分尺与钢琴线、测圆架中心柱接触时，则形成回路，即耳机、钢琴线、测圆架、内径千分尺形成一个接通的串联回路，耳机中听到的是短路电流的声音，根据声音的大小来判断钢琴线至中心柱是否为最小距离。

图3是中心测量点布置示意图，如图所示，在进行：1)假轴装置6与底环止漏环5的同心度校核与定位，和2)假轴装置6与定子测圆架1的同心度校核与定位时，各测点在圆周上沿X轴、Y轴的四个对称点布置。