康明斯柴油发电机组总装配应用指南

概述
一个完整的发电机组,如下一页的图1所示,是一个由许多固定和运动部件组成的复杂机器;主要的组件是交流发电机、原动机(发动机)和冷却系统(散热器)。当将交流发电机集成到发电机组时,系统工程师必须仔细规划系统布局,以确保安装和应用的满意运行。系统工程师必须根据相关的工程标准进行指定、设计、制造和测试,以确保整个系统的预期功能。在生成集的设计中使用的关键标准包括在下一页的表1中。
图1:完整发电机组安装中交流发电机的典型位置
●安装布置
安装装置是在发电机组工业中用于将交流发电机安装(或组装)到发电机组底座框架上的一种技术。安装孔的数量和使用的底座类型将取决于安装条件和应用的类型。基框架必须为发电机组组件提供支撑结构,以保持结构完整性和对齐,同时允许热增长。它必须保持由激励力和外部源产生的可接受的振动水平。
交流发电机安装装置的设计应确保交流发电机能够承受在瞬态事件期间产生的高突然扭矩负荷。产生高扭矩的瞬态事件的例子有:短路条件、欠/过压通过事件和发动机燃油管理问题。施加到交流发电机的脚布置和连接外壳上的扭矩将取决于瞬态事件的类型和相关的连接惯性。选择合适的发电机组组件设计,并考虑以下因素:直接耦合发动机、连接至基架类型、转轴连接类型(刚性或软联轴器)、交流发电机架类型、应用负载和速度。
在图2(环绕区域)的总体布置图中可以看到具有孔位置的交流发电机安装脚布置的例子。
图2:顶升孔和安装孔的位置
●弯曲力矩
交流发电机的脚脚布置设计有安装孔,在安装位置和类型上提供灵活性,以确保气缸体/飞轮壳体界面所需的弯矩,x-x,如图所示。
图3,是在发动机/交流发电机制造商可接受的范围内。通常,弯矩的计算可以使用有限元分析仿真工具来确定。同样重要的是,系统中每个柔性支架上的静态偏转都是相同的。如果静态偏转不相同,则可能会引起摇摆运动或俯仰运动,导致固有频率高于简单的垂直模式。优选地,
支架应围绕发动机和交流发电机的组合重心对称地布置,以使每个支架承载相同的重量。
图3是用于计算指定位置的支架载荷和横跨发动机飞轮壳体的弯曲力矩的基本公式的一个例子。
图3:计算指定位置的支架载荷和弯曲的因素穿过发动机飞轮壳体的力矩。
由于标准的发动机和交流发电机的安装位置点是固定的,因此有必要在给定的位置找到每个支架所承载的静态负载。
we在图3中是为发动机的总重量和wg是指交流发电机的总重量;通过它们各自的重心发挥作用。
反应在r3通过获取交流发电机定子框架与飞轮壳体(面y-y)之间的法兰界面上的力矩,将获得一个预定的值。
公式(1):
r3×g1=wg×g2
通过制造r3主数,公式(2)
r3=(wg×g2)/g1
查找r2,公式(3)
r2=(we×l1+wg×l4-r3*ls)/l3
查找r1,公式(4)
r1 =[we×(l3− l1)− wg× (l4−l3)+ r3×(l5− l3)]/l3
弯矩(mx)气缸体与飞轮壳体接口(x-x)之间的关系为:
公式(5):mx=r2×l6+r3×l8-wg×l7

公式(6):mx=r1×l2+we×(l2-l1)
类型的上升安排
●交流发电机的脚脚设计(标准)
交流发电机是根据iec60034-7:1993制造的,这是安装和施工方案的标准。本标准涉及旋转电机安装和施工设计两个规范:
代码 i(字母数字名称)
代码 i:具有水平或垂直轴的机器由代码字母im(国际安装)指定,然后是空格、字母b(表示水平)或v(垂直)和一个或两个数字,如图4所示。根据应用程序,客户可以在适合装配的高度采用标准脚或抬高侧脚设计。
图4:iec60034-7:1993水平机器的示例-轴(imb3)。
代码 ii(全数字编号)
代码ii:机器由代码字母im(国际安装)指定,后面用空格和四个数字表示。第一个、第二个和第三个数字表示方面的建设。第四个数字表示轴延伸的类型。
●实体安装
将交流发电机牢固地安装到底座或支撑结构上,通常是为了增加系统的刚度或对特定应用的要求。虽然固体安装发电机组结构为发动机/交流发电机组合提供了额外的刚度,但需要考虑和设计基本架固有频率、热增长、精确的脚对准和对基础的隔离。
图5显示了一个实体安装的紧密耦合生成集的示例。
图5:固体安装式发电机组(发动机固体-交流发电机固体-闭合耦合)。
图6显示了一个实体安装的开耦合生成集的示例。
图6:固体安装发电机组(发动机固体-交流发电机固体-开放式耦合)。
●柔性安装
柔性底座放置在结构底座和交流发电机/发动机之间。柔性安装使支撑结构能够与发动机和交流发电机的振动源隔离,尽量减少激励基架固有频率的风险,减少振动对辅助部件的传输,与基础的隔离等。
图7显示了一个灵活安装的紧密耦合基因集的例子。
图7:柔性安装的发电机组(发动机和交流发电机-作为一个耦合对柔性安装式底座框架从实体到底座结构)。
图8显示了一个灵活安装的开放式耦合生成集的示例。
图8:柔性安装的发电机组底座(发动机柔性-交流发电机固体-开放式耦合)。
●防振安装的选择和建议
如图9所示,氯丁橡胶或橡胶隔离器经常用于发电机组。这些整体支架由发电机组制造商安装在工程交流发电机组件和底座框架滑块之间。这些隔离器提供高达90%的隔离效率,这足够于大多数地面或以下的安装。所有安装垫的高度必须在0.25mm以内,不可调防振支架(avm)必须为3mm,可调高度avm必须为10mm以内。垫片用于达到所需的水平。成本总是一个考虑因素;而需要消除的振动水平,将决定设计师可以使用哪一种类型来减少振动到周围表面的传输。
图9:氯丁橡胶或橡胶整体隔振器系统
①发动机至发电机②滑板横梁③氯丁橡胶隔振器
在选择防振安装时,应考虑以下清单,以确保安装性能与设计要求的最佳匹配:
确定柴油发电机组的联合重心。
确定机械支架相对于重心的位置。
花一些时间,在静态条件下,以寻找支架上的负载。
计算安装处的扭矩反应,并根据制造商的数字检查最大允许偏转。
如果发电机的法兰安装在发动机飞轮壳体上,则计算气缸体/飞轮壳体接口后方的弯矩(在静态状态下)。
确定应用程序的g值(预期垂直加速度),然后计算装置支架的动态载荷和缸体/飞轮壳体界面的弯矩。
选择合适的安装件,以承受静态和动态的负载与所需的偏转。
计算所选安装件的固有频率。
为所考虑的装置建立最低的干扰频率。
根据avm制造商提供的数据确定隔离的程度。
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