Соединение двигателя и генератора ДГУ: муфта, фланец SAE и центровка

Как двигатель и генератор собраны в один блок

Двигатель и генератор соединены переходным фланцем в единый блок, который через амортизаторы закреплён на раме. Так схему описывает РЭ электроагрегатов АД150С-Т400-1Р и АД200С-Т400-1Р (ОАО «Автодизель», АД200.3902150 РЭ). Фланец генератора и картер маховика двигателя имеют посадочные центрирующие поверхности, чем обеспечивается совпадение осей коленчатого вала и вала генератора. Крутящий момент от двигателя к генератору передаёт приводная соединительная муфта.

Что сверять по паспорту дизеля, разобрано отдельно: двигатель для ДГУ.

Одноподшипниковая и двухподшипниковая схема: в чём разница?

Руководство Leroy-Somer на Standard AC Generator (350-01001-00LS B) различает три варианта: двухподшипниковый без адаптера к картеру маховика, двухподшипниковый с адаптером (закрытое сопряжение) и одноподшипниковый с упругими дисками.

Одноподшипниковый альтернатор STAMFORD перевозят с фиксаторами с обеих сторон, чтобы ротор не вышел из корпуса; Mecc Alte требует снять фиксатор до сопряжения.

Что нормируют присоединительные размеры SAE?

SAE J617 в редакции 2020 года задаёт основные размеры и допуски картеров маховика и сопрягаемых фланцев картера трансмиссии. Область применения - двигатели с картерами типоразмеров от SAE No. 6 до SAE No. 00. SAE J620 в редакции 2012 года со статусом Stabilized определяет конфигурации маховиков промышленных двигателей; одноподшипниковые генераторы прямо названы в заголовке стандарта.

Полные тексты SAE платные: открыты только заголовок и область применения. Внутренние диаметры картеров ниже - по руководству Leroy-Somer.

В карточках ТСС есть параметр «SAE (маховик / картер маховика)». У АД-20С-Т400 он равен «SAE4# 7.5», у АД-80С-Т400 - «SAE11.5''/SAE3#». Форма записи и порядок чисел у этих карточек разные, поэтому пару сверяют с документацией на модель. Ответную часть подбирают по ней: см. замену агрегата и машины на 400 кВт.

Зачем нужна упругая муфта и кто считает крутильные колебания

РЭ ЯМЗ формулирует назначение так: муфта упругодемпфирующего типа обеспечивает смягчение толчков, демпфирование крутильных колебаний, компенсацию монтажных неточностей и биений соединяемых валов. У дисковой муфты фиксация болтов от самоотвинчивания обеспечивается моментом затяжки в соединении.

Для двухподшипниковой схемы STAMFORD HC рекомендует упругую муфту под конкретную пару двигатель-генератор, чтобы снизить влияние крутильных колебаний. Оценку этого влияния на альтернатор, по тому же руководству, выполняет изготовитель электроагрегата; данные по ротору, инерции и муфте доступны по запросу. Mecc Alte пишет: сопряжение выполняет конечный пользователь по своему усмотрению, но обязан соблюдать правила безопасности, монтажные допуски и затяжку дисков. Проверку совместимости крутильных характеристик руководство советует возложить на заказчика.

Поэтому смену генератора на другой типоразмер согласуют с изготовителем электроагрегата: по STAMFORD оценка крутильных колебаний лежит на нём.

Допуски центровки и момент затяжки: чьи цифры брать

Общей нормы на центровку ДГУ в проверенных документах нет. Значения берут из руководства на генератор, а за моментом затяжки болтов STAMFORD отправляет в руководство изготовителя двигателя.

Leroy-Somer здесь - Standard AC Generator, Mecc Alte - серии ECP и ECO-C. Сборку одноподшипникового сопряжения по STAMFORD HC ведут индикатором часового типа и моментным ключом, на остановленном агрегате, отсоединённом от всех источников энергии, с блокировкой и маркировкой:

1. Снять транспортный кронштейн со стороны привода и крышки, чтобы открыть болты муфты и адаптера.
2. Убедиться, что диски концентричны адаптеру, и поставить два штифта в отверстия маховика через 180 градусов.
3. Подать генератор к двигателю, проворачивая двигатель вручную, и завести штифты в отверстия дисков. Руки держат вне зоны сопрягаемых поверхностей.
4. Поставить болты адаптера с толстыми шайбами и затянуть их равномерно по кругу.
5. Снять штифты, поставить болты дисков и затянуть их по схеме из руководства.
6. Проверить момент каждого болта по кругу, снять опорный кронштейн ротора, вернуть крышки.

Рама, виброизоляторы и гибкие вставки

Cummins T-030 называет раму-основание жёсткой конструкцией, которая даёт и прочность, и частичную виброизоляцию. Тот же документ требует, чтобы все присоединённые к агрегату элементы были гибкими: выхлоп, топливные линии, силовые и управляющие цепи, воздуховоды, сам агрегат относительно площадки. Иначе T-030 предупреждает о повреждении здания, агрегата и его отказе в работе. Про муфту, маховик и центровку T-030 не пишет - этих слов в документе нет.

РЭ ЯМЗ задаёт стык с основанием: до затяжки болтов крепления зазор между рамой агрегата и опорными поверхностями фундамента должен быть не более 0,5 мм, его устраняют стальными подкладками. Подробнее: площадка и фундамент под ДГУ.

Признаки расцентровки: что укажет на проблему?

Причины вибрации Leroy-Somer перечисляет так: дефектные или сухие подшипники, расцентровка генератора и привода, неправильное крепление, внешний источник.

STAMFORD рекомендует измерять вибрацию приборами в 12 точках и вести журнал: начальные показания как опорные, дальше контроль тренда. Для альтернаторов серии HC при 1300-2000 об/мин и мощности свыше 250 кВА руководство приводит таблицу как выдержку из ISO 8528-9 (таблица C.1): виброскорость 20 мм/с, виброперемещение 0,32 мм, полоса 10-1000 Гц. Работу альтернатора с чрезмерной вибрацией руководство запрещает.

Ресурс подшипников сокращают напряжения от расцентровки и вибрация двигателя выше пределов ISO 8528-9 и BS 5000-3. Замену подшипников STAMFORD предлагает планировать в пределах 30 000 часов и только при трёх условиях: применение общего назначения, правильное ТО с вибрацией в пределах этих стандартов, температура воздуха до 50 °C. Это прямо влияет на ресурс ДГУ.

Российский аналог ISO 8528-9 действует в двух документах: ГОСТ Р ИСО 8528-9-2021 введён приказом 453-ст с 01.01.2022, ГОСТ 31349-2007 (ИСО 8528-9:1995) - приказом 3-ст с 01.07.2008. По карточкам реестра новый стандарт старый не заменил. Оба задают метод измерений вибрации и оценку вибрационного состояния, но конструкцию сопряжения не нормируют.

Частые ошибки при сборке и приёмке сопряжения

• Центровка на глаз, без индикатора и моментного ключа.
• Подтягивание генератора к двигателю болтами через упругие диски. Руководство STAMFORD это запрещает.
• Проворачивание ротора рычагом по лопаткам вентилятора: STAMFORD, Leroy-Somer и Mecc Alte запрещают это одинаково.
• Доработка дисков: шлифовка по диаметру, рассверливание отверстий, снятие диска «для зазора». Leroy-Somer предупреждает о разрушении дисков и выбросе осколков.
• Пуск после перестановки агрегата без проверки центровки: Leroy-Somer требует проверить её до пуска.
• Жёсткая врезка выхлопа и топливной линии: T-030 требует гибкие соединения во всех применениях.
• Работы по сопряжению на агрегате, который не заблокирован от пуска.

Карта приёмки сопряжения ДГУ после ремонта

1. Агрегат остановлен, отсоединён от всех источников энергии, накопленная энергия снята, применены блокировка и маркировка; обходить эти процедуры STAMFORD запрещает. Mecc Alte добавляет: приводной двигатель выключен и отключён от своих источников питания. На практике это режим «Стоп» на контроллере, снятый автозапуск, отключённые зарядное устройство и стартерные АКБ.
2. Биения картера и маховика измерены индикатором и сверены с таблицей руководства.
3. Диски осмотрены на трещины, деформацию и вытянутые отверстия; повреждённый комплект заменён целиком.
4. Болты дисков и адаптера затянуты моментным ключом по моменту изготовителя двигателя.
5. Осевая центровка и осевой зазор подшипника одноподшипниковой машины проверены по руководству.
6. Рама и площадки осмотрены на трещины, резина виброопор на разрушение, анкеры подтянуты.
7. Гибкая вставка на выхлопе и гибкий топливный рукав на месте и не натянуты.
8. Виброграмма снята на холостом ходу и под нагрузкой и занесена в журнал.
9. В акте указаны схема сопряжения, типоразмеры SAE, моменты затяжки и биения.

Разборку сопряжения, центровку и затяжку выполняет аттестованный персонал сервисной организации. STAMFORD допускает к обслуживанию и ремонту только опытных квалифицированных инженеров, знакомых с оборудованием. Leroy-Somer требует остановить и обесточить генератор до разборки. Mecc Alte запрещает механику-ремонтнику работы под напряжением и вывод из строя защитных устройств. РЭ ЯМЗ запрещает смазку, чистку и ремонт работающего электроагрегата и допускает к обслуживанию лиц с квалификацией не ниже III группы по электробезопасности. Проверять сопряжение рукой на работающем агрегате, снимать кожухи с вращающихся частей и вскрывать клеммную коробку под напряжением нельзя. Приёмку и пробный пуск совмещают с ремонтом ДГУ и ТО.