專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速動(dòng)平衡方法，尤其涉及一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法。
背景技術(shù)：
在汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中影響系數(shù)的誤差隨機(jī)性很大，尤其是對(duì)距離加重平面較遠(yuǎn)的軸承，在大多數(shù)情況下影響系數(shù)是求不準(zhǔn)的。如果根據(jù)這些影響系數(shù)用解方程的辦法求應(yīng)加的平衡重量，會(huì)有更大的誤差。因此在軸系平衡中不宜直接根據(jù)最小二乘法等方法的計(jì)算結(jié)果來(lái)加重。只有當(dāng)試加重量后機(jī)組振動(dòng)已經(jīng)大幅度減小時(shí)，才將計(jì)算結(jié)果作為確定加重的手段之一。相關(guān)試驗(yàn)研究表明，解方程的附加條件是試加重量與應(yīng)加重量的相位差< 士30°，重量差< 士30%。
同型機(jī)組影響系數(shù)的分散度說(shuō)明，即使不平衡響應(yīng)計(jì)算的結(jié)果達(dá)到實(shí)用階段，也不能根據(jù)計(jì)算所得的影響系數(shù)用解聯(lián)立方程的辦法求得應(yīng)加的平衡重量，還必須與一套軸系平衡的分析方法相配合，才能減少啟動(dòng)次數(shù)。因?yàn)?，加重平面?duì)所在轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承影響系數(shù)的分散度試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)相位為Δ φ = 士^T，幅值為ΔΑ/Α= 士31%。一般說(shuō)來(lái)，汽機(jī)轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)其兩側(cè)軸承影響系數(shù)的分散度要比電機(jī)轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)其兩側(cè)軸承影響系數(shù)的分散度大。對(duì)相鄰一跨的轉(zhuǎn)子，其兩側(cè)軸承上的影響系數(shù)分散度相差較大?？拷又仄矫嫠谵D(zhuǎn)子的軸承，相位分散度為Δ φ=士 32°，幅值分散度為ΔΑ/Α= 士 44%。對(duì)較遠(yuǎn)一側(cè)的軸承，分散度要大得多，相位為Δ φ = 士47°，幅值為ΔΑ/Α= 士59%。對(duì)更遠(yuǎn)一跨的轉(zhuǎn)子，影響系數(shù)的分散度太大，即Δ φ >士90°，幅值相差幾倍。由于加重以后所測(cè)出的振動(dòng)變化還受其它因素影響，因此離加重平面所在轉(zhuǎn)子越遠(yuǎn)，加重引起的振動(dòng)變化越小，其它因素的影響相對(duì)較大，故分散度較大。
影響系數(shù)相位的分散度較小，且同型機(jī)組相位的平均值較有規(guī)律。在確定平衡重量時(shí)，應(yīng)該首先利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、模擬試驗(yàn)以及不平衡響應(yīng)計(jì)算等手段確定相位的理論關(guān)系。 即使忽略了一些次要因素使所確定的理論相位關(guān)系有較大的誤差，如Δ φ = 士30°，也有較大的實(shí)用價(jià)值，它的準(zhǔn)確度在大多數(shù)機(jī)組上已高于或相當(dāng)于實(shí)測(cè)影響系數(shù)的準(zhǔn)確度。
理論上確定影響系數(shù)的相位關(guān)系之后，在多轉(zhuǎn)子上同時(shí)加重時(shí)預(yù)先考慮彼此的影響，將這一點(diǎn)與振型及不平衡的分析相結(jié)合，計(jì)算不平衡的大小和位置，從而在軸系平衡中采用在多個(gè)復(fù)合平面上同時(shí)加重的方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提供一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
1、一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，它包括的步驟是
1)針對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，做好準(zhǔn)備工作；
2)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，測(cè)量升速特性，記錄下軸系的軸振動(dòng)的幅值以及相位和各軸承振動(dòng)的幅值以及相位隨轉(zhuǎn)速的變化；
3)根據(jù)升速特性確定軸系上存在哪幾類(lèi)不平衡，即是否存在一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，并對(duì)不平衡進(jìn)行分析，確定加重方案；
4)加重后的振動(dòng)分析測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位；
5)加重后，結(jié)合緊固重量做出進(jìn)一步調(diào)整。
所述步驟1)準(zhǔn)備工作包括，了解該機(jī)組的軸系臨界轉(zhuǎn)速；收集同型機(jī)組的影響系數(shù)或參考相近容量和結(jié)構(gòu)機(jī)組的影響系數(shù)，校驗(yàn)測(cè)振儀器本身的相位特性，為測(cè)量做好準(zhǔn)備。
所述步驟2、測(cè)量升速特性是指記錄下各軸承振動(dòng)的幅值和相位隨轉(zhuǎn)速的變化； 工作轉(zhuǎn)速時(shí)，除了測(cè)量軸系的軸振動(dòng)的幅值和相位，還要測(cè)量轉(zhuǎn)速穩(wěn)定前后各軸承三個(gè)方向的振動(dòng)的幅值和相位，而且降速時(shí)要復(fù)測(cè)過(guò)臨界的軸承振動(dòng)的幅值和相位數(shù)值，以避免轉(zhuǎn)子啟動(dòng)前暫時(shí)彎曲帶來(lái)的誤差。
所述步驟幻中，根據(jù)升速特性確定軸系上造成軸和/或軸承振動(dòng)的存在哪幾類(lèi)不平衡類(lèi)型；不平衡類(lèi)型包括一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，獲取相位傳遞特性的類(lèi)型和振幅傳遞的比例、每類(lèi)不平衡的位置和大小的數(shù)據(jù)，參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，找到最接近的行業(yè)內(nèi)處理該機(jī)型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，確定第一次加重方案。
所述步驟3)中具體包括步驟要點(diǎn)如下
①根據(jù)升速特性和振動(dòng)分布，確定主要振源；參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，根據(jù)該轉(zhuǎn)子通過(guò)第一臨界轉(zhuǎn)速的相位和振幅獲得對(duì)稱(chēng)加重的位置和大小，再根據(jù)工作轉(zhuǎn)速或第二臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)，獲得反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大?。蝗绻诠ぷ鬓D(zhuǎn)速時(shí)，同一軸上的兩軸承振動(dòng)相位為反相，但幅值不同，應(yīng)從振型不對(duì)稱(chēng)或兩軸承剛度不同的原因上考慮，按反對(duì)稱(chēng)加重計(jì)算其位置和大??；如果兩軸承振動(dòng)相位在同相和反相之間，若有對(duì)稱(chēng)分量，先按相位關(guān)系判斷該對(duì)稱(chēng)分量是否由第一階不平衡所引起；如果是，直接按振動(dòng)的反對(duì)稱(chēng)分量計(jì)算反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大?。蝗绻?，應(yīng)分析有無(wú)第三階不平衡或外伸端不平衡；若有，應(yīng)將之前獲得的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)加重重量的大小合成后，得到該轉(zhuǎn)子每側(cè)應(yīng)加的重量；這樣就同時(shí)考慮了工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的平衡；
②根據(jù)升速特性及振動(dòng)分布判斷對(duì)輪處有無(wú)不平衡；如有，計(jì)算對(duì)輪應(yīng)加重量的位置和大?。?br> ③計(jì)算對(duì)輪加重對(duì)軸系中兩轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響，或主要振源轉(zhuǎn)子上加重對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響；
當(dāng)工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于nkl時(shí)，1^指K轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，則略去對(duì)稱(chēng)加重的影響；
反對(duì)稱(chēng)加重的影響，如果沒(méi)有影響系數(shù)參考，按通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅比例或按本轉(zhuǎn)子軸承的振動(dòng)幅值的50%作計(jì)算；只要相位關(guān)系準(zhǔn)確，這一比例的變化對(duì)鄰近轉(zhuǎn)子計(jì)算加重影響不大；
④將對(duì)輪加重以及主要振源轉(zhuǎn)子的加重對(duì)其他另一轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值的影響與該轉(zhuǎn)子的原始振動(dòng)幅值相迭加，再根據(jù)①的方法計(jì)算這一轉(zhuǎn)子上的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)重量；并根據(jù)該轉(zhuǎn)子上的加重反過(guò)來(lái)再驗(yàn)算對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響。這樣確定各轉(zhuǎn)子的首次加重
⑤如果不平衡分布復(fù)雜，第一次不能分析清楚，，則先在主要平面上加重，為第二次啟動(dòng)后簡(jiǎn)化分析創(chuàng)造條件；所述“主要平面”指轉(zhuǎn)子上相對(duì)于其它振型來(lái)說(shuō)振動(dòng)幅值最大的不平衡振型對(duì)應(yīng)的加重平面；試加配重后再次啟動(dòng)機(jī)組并測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)(即之前所述的幅值和相位)，這一過(guò)程的分析計(jì)算方法與首次加重相同。
所述步驟4)為，測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位，計(jì)算成組重量的影響系數(shù)以及對(duì)稱(chēng)加重對(duì)過(guò)臨界、反對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速的影響系數(shù)；對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)的影響反映在反對(duì)稱(chēng)加重的效果中；先分別計(jì)算本轉(zhuǎn)子的，然后考慮彼此的影響進(jìn)行修正； 這樣，本機(jī)組加重的影響系數(shù)已有了準(zhǔn)確數(shù)值；根據(jù)第二次的振動(dòng)和求得的影響系數(shù)進(jìn)一步分析，采取邊調(diào)整邊再加重的方法；如果有必要，將第一次加重進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的剩余振動(dòng)計(jì)算其它平面上的補(bǔ)充加重，調(diào)整重量和補(bǔ)充加重同時(shí)作為第二次加重，所述“其它平面”指相鄰轉(zhuǎn)子的加重平面。
所述步驟幻為，大多數(shù)機(jī)組的軸系平衡，兩次加重后軸承振動(dòng)幅值均降至各方向 30微米以下，對(duì)不平衡的分布及各類(lèi)加重即通常指的對(duì)稱(chēng)加重和反對(duì)稱(chēng)加重的影響系數(shù)已清楚；結(jié)合緊固重量進(jìn)行調(diào)整，以使工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在30 50微米以下；當(dāng)利用上述①到⑤步驟確定的加重，使加重后的效果未達(dá)到工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在30 50微米以下，加重次數(shù)達(dá)到N次時(shí)，N為加重平面數(shù)，或根據(jù)成組重量的影響系數(shù)用最小二乘法計(jì)算應(yīng)加重量；但在實(shí)際平衡中應(yīng)用該方法時(shí)，都在加重啟動(dòng)次數(shù)小于N次時(shí)即完成了平衡。成組重量的意思就是組合重量，是指各加重的矢量和。
本發(fā)明所述方法的依據(jù)
(1)汽輪發(fā)電機(jī)組不平衡振動(dòng)的振幅傳遞特性受許多因素影響，例如與軸承座的結(jié)構(gòu)、剛度(包括地腳螺絲的緊固程度)等密切有關(guān)。不論利用模擬試驗(yàn)還是不平衡響應(yīng)計(jì)算都難于求得與某臺(tái)實(shí)際機(jī)組相符合的振動(dòng)傳遞特性。但是根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)分析，振幅傳遞特性還是有一定規(guī)律的。這些規(guī)律與模擬試驗(yàn)及不平衡響應(yīng)計(jì)算的結(jié)果也是符合的。 通過(guò)A轉(zhuǎn)子上第一、二階不平衡及對(duì)輪不平衡等三種不平衡對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子的振幅傳遞特性的模擬試驗(yàn)(該試驗(yàn)是在各軸承的剛度近似相同下進(jìn)行)，得出以下規(guī)律相鄰兩轉(zhuǎn)子A轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)B轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值的影響主要與n/nak、n/nbk、ma/mb有關(guān)。其中η-平衡轉(zhuǎn)速， nak-轉(zhuǎn)子A相應(yīng)于不平衡型式的臨界轉(zhuǎn)速，nbk-轉(zhuǎn)子B的臨界轉(zhuǎn)速，ma/mb-兩轉(zhuǎn)子的質(zhì)量比。 當(dāng)η — nak時(shí)，相應(yīng)的不平衡除了引起本轉(zhuǎn)子撓曲和振動(dòng)增大外，對(duì)其它轉(zhuǎn)子的撓曲和振動(dòng)的影響也增大；當(dāng)η — nbk時(shí)，B轉(zhuǎn)子受其它不平衡的影響也要增大；ma/mb越大，A轉(zhuǎn)子對(duì)B 轉(zhuǎn)子的影響一般也越大。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，不平衡對(duì)所在轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承影響最大，對(duì)鄰近轉(zhuǎn)子影響較小，離振源越遠(yuǎn)，影響越小。實(shí)際平衡中，如果各軸承座緊固情況正常，平衡轉(zhuǎn)速不是某轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，就可以根據(jù)這一點(diǎn)來(lái)確定振源。不平衡對(duì)所在轉(zhuǎn)子兩側(cè)軸承影響最大， 這為幾個(gè)轉(zhuǎn)子上同時(shí)加重提供了一個(gè)重要依據(jù)。
(2)不平衡振動(dòng)的相位傳遞特性與不平衡的型式、n/nak、n/nbk以及轉(zhuǎn)子軸承方式、 軸承座結(jié)構(gòu)型式等有關(guān)。以下討論的是軸承自振頻率高于工作轉(zhuǎn)速的情況。這一條件符合絕大多數(shù)機(jī)組的實(shí)際情況。這時(shí)軸與軸承座振動(dòng)的相位差較小且變化不大，可以忽略。主要討論不平衡對(duì)鄰近轉(zhuǎn)子的影響，對(duì)更遠(yuǎn)的轉(zhuǎn)子可依此規(guī)律類(lèi)推。
①第一、二階不平衡的相位傳遞特性
圖1中A轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)B轉(zhuǎn)子振動(dòng)影響系數(shù)的相位可表示為
ΨΒ =<PA+A<Pba
其中％為對(duì)A轉(zhuǎn)子軸承(以2瓦代表)振動(dòng)影響系數(shù)的相位為對(duì)B轉(zhuǎn)子軸承影響系數(shù)的相位；Δ^^為對(duì)兩軸承影響系數(shù)的相位差。
轉(zhuǎn)子連接成軸系后，仏的變化規(guī)律與單個(gè)撓性轉(zhuǎn)子相比變化不大。％與不平衡的型式及n/nak有關(guān)。對(duì)每個(gè)軸承的Ai^4，都可看成相位差的逐段迭加，如3瓦.Λφ Α=Μ^-’ 伐.M>ba:I^2=MhX ；對(duì)更遠(yuǎn)的軸承可依次類(lèi)推。如果掌握了每一段相位差的變化規(guī)律，就可以了解A轉(zhuǎn)子上不平衡對(duì)各個(gè)軸承影響系數(shù)的相位關(guān)系。與機(jī)組結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子軸承型式及轉(zhuǎn)子的撓曲形狀有關(guān)。對(duì)每一臺(tái)機(jī)組，結(jié)構(gòu)及軸承型式已經(jīng)確定，Δ%2與n/nak、n/nbk有關(guān)，但主要與n/nbk有關(guān)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，不同結(jié)構(gòu)的機(jī)組，A^32的變化可分成兩類(lèi)-反相型和同相型。
反相型在工作轉(zhuǎn)速時(shí)Δ%2 180°，即A轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)3瓦的影響系數(shù)與對(duì)2 瓦的影響系數(shù)相比在基本反相的基礎(chǔ)上再滯后一個(gè)小角度。
同相型在工作轉(zhuǎn)速時(shí)Δ<^32 ^O0，即對(duì)3瓦的影響系數(shù)與對(duì)2瓦的影響系數(shù)基本同相，但滯后一個(gè)小角度。與n/nak、n/nbk有關(guān)，也主要與n/nbk有關(guān)。如果B轉(zhuǎn)子的撓曲為第一振型的型式，則 0° ；若B轉(zhuǎn)子的撓曲以第二階振型為主，則 180°。
根據(jù)％及Δ^^的變化規(guī)律，就能確定A轉(zhuǎn)子上的不平衡在某一轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)各瓦影響系數(shù)的相位關(guān)系。例如一般機(jī)組，工作轉(zhuǎn)速η >> nbkl，這時(shí)對(duì)同相型機(jī)組來(lái)說(shuō)A轉(zhuǎn)子上反對(duì)稱(chēng)不平衡對(duì)各瓦影響系數(shù)的相位關(guān)系大致如圖加所示；對(duì)反相型機(jī)組，大致如圖2b所示。圖中α、β為滯后的小角度。為了確定某一轉(zhuǎn)子上的不平衡對(duì)相鄰轉(zhuǎn)子振動(dòng)影響的類(lèi)型，可用兩種方法。一是參考同型機(jī)組或結(jié)構(gòu)相同機(jī)組的影響系數(shù)的相位關(guān)系，二是由振動(dòng)升速特性來(lái)確定。
②對(duì)輪不平衡振動(dòng)的相位傳遞特性
對(duì)輪不平衡對(duì)其兩側(cè)2#、3#瓦的影響系數(shù)從低速到高速都是同相的。1#瓦的相位與A轉(zhuǎn)子的撓曲有關(guān)，當(dāng)撓曲以第二振型為主時(shí)，1#與2#反相。另一側(cè)亦然。
根據(jù)不平衡振動(dòng)的相位傳遞特性，結(jié)合振幅傳遞特性，就能在幾個(gè)轉(zhuǎn)子上同時(shí)加重時(shí)預(yù)先考慮彼此的影響。
本發(fā)明的有益效果通過(guò)實(shí)施，根據(jù)不平衡響應(yīng)在各轉(zhuǎn)子間的傳遞特性，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)平衡平面上多個(gè)轉(zhuǎn)速下同時(shí)試加和調(diào)整動(dòng)平衡重量。該方法加重時(shí)預(yù)先量化了各轉(zhuǎn)子間振動(dòng)的相互影響，將工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的平衡同時(shí)進(jìn)行，對(duì)于減少平衡啟動(dòng)次數(shù)效果明顯，是一種有效的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系動(dòng)平衡方法，力爭(zhēng)通過(guò)1 2次加重使振動(dòng)大幅度減小或完成平衡。


圖1為本發(fā)明的流程示意圖加同相型機(jī)組轉(zhuǎn)子反對(duì)稱(chēng)不平衡對(duì)各瓦影響系數(shù)相位關(guān)系示意圖2b反相型機(jī)組轉(zhuǎn)子反對(duì)稱(chēng)不平衡對(duì)各瓦影響系數(shù)相位關(guān)系示意圖3兩相鄰轉(zhuǎn)子示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1，圖加、圖2b、圖3中在生產(chǎn)中，一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，它包括的步驟是
1)針對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，做好準(zhǔn)備工作；
2)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，測(cè)量升速特性，記錄下軸系的軸振動(dòng)的幅值以及相位和各軸承振動(dòng)的幅值以及相位隨轉(zhuǎn)速的變化；
3)根據(jù)升速特性確定軸系上存在哪幾類(lèi)不平衡，即是否存在一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，并對(duì)不平衡進(jìn)行分析，確定加重方案；
4)加重后的振動(dòng)分析測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位；
5)加重后，結(jié)合緊固重量做出進(jìn)一步調(diào)整。
步驟1)準(zhǔn)備工作包括，了解該機(jī)組的軸系臨界轉(zhuǎn)速；收集同型機(jī)組的影響系數(shù)或參考相近容量和結(jié)構(gòu)機(jī)組的影響系數(shù)，校驗(yàn)測(cè)振儀器本身的相位特性，為測(cè)量做好準(zhǔn)備。
步驟2、測(cè)量升速特性是指記錄下各軸承振動(dòng)的幅值和相位隨轉(zhuǎn)速的變化；工作轉(zhuǎn)速時(shí)，除了測(cè)量軸系的軸振動(dòng)的幅值和相位，還要測(cè)量轉(zhuǎn)速穩(wěn)定前后各軸承三個(gè)方向的振動(dòng)的幅值和相位，而且降速時(shí)要復(fù)測(cè)過(guò)臨界的軸承振動(dòng)的幅值和相位數(shù)值，以避免轉(zhuǎn)子啟動(dòng)前暫時(shí)彎曲帶來(lái)的誤差。
步驟幻中，根據(jù)升速特性確定軸系上造成軸和/或軸承振動(dòng)的存在哪幾類(lèi)不平衡類(lèi)型；不平衡類(lèi)型包括一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，獲取相位傳遞特性的類(lèi)型和振幅傳遞的比例、每類(lèi)不平衡的位置和大小的數(shù)據(jù)，參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，找到最接近的行業(yè)內(nèi)處理該機(jī)型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，確定第一次加重方案。步驟 3)中具體包括步驟要點(diǎn)如下①根據(jù)升速特性和振動(dòng)分布，確定主要振源；參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，根據(jù)該轉(zhuǎn)子通過(guò)第一臨界轉(zhuǎn)速的相位和振幅獲得對(duì)稱(chēng)加重的位置和大小， 再根據(jù)工作轉(zhuǎn)速或第二臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)，獲得反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大?。蝗绻诠ぷ鬓D(zhuǎn)速時(shí)，同一軸上的兩軸承振動(dòng)相位為反相，但幅值不同，應(yīng)從振型不對(duì)稱(chēng)或兩軸承剛度不同的原因上考慮，按反對(duì)稱(chēng)加重計(jì)算其位置和大小；如果兩軸承振動(dòng)相位在同相和反相之間，若有對(duì)稱(chēng)分量，先按相位關(guān)系判斷該對(duì)稱(chēng)分量是否由第一階不平衡所引起；如果是，直接按振動(dòng)的反對(duì)稱(chēng)分量計(jì)算反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大?。蝗绻?，應(yīng)分析有無(wú)第三階不平衡或外伸端不平衡；若有，應(yīng)將之前獲得的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)加重重量的大小合成后，得到該轉(zhuǎn)子每側(cè)應(yīng)加的重量；這樣就同時(shí)考慮了工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的平衡；
②根據(jù)升速特性及振動(dòng)分布判斷對(duì)輪處有無(wú)不平衡；如有，計(jì)算對(duì)輪應(yīng)加重量的位置和大??；
③計(jì)算對(duì)輪加重對(duì)軸系中兩轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響，或主要振源轉(zhuǎn)子上加重對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響；
當(dāng)工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于nkl時(shí)，nkl指K轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，則略去對(duì)稱(chēng)加重的影響；
反對(duì)稱(chēng)加重的影響，如果沒(méi)有影響系數(shù)參考，按通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅比例或按本轉(zhuǎn)子軸承的振動(dòng)幅值的50%作計(jì)算；只要相位關(guān)系準(zhǔn)確，這一比例的變化對(duì)鄰近轉(zhuǎn)子計(jì)算加重影響不大；
④將對(duì)輪加重以及主要振源轉(zhuǎn)子的加重對(duì)其他另一轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值的影響與該轉(zhuǎn)子的原始振動(dòng)幅值相迭加，再根據(jù)①的方法計(jì)算這一轉(zhuǎn)子上的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)重量；并根據(jù)該轉(zhuǎn)子上的加重反過(guò)來(lái)再驗(yàn)算對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響。這樣確定各轉(zhuǎn)子的首次加重
⑤如果不平衡分布復(fù)雜，第一次不能分析清楚，，則先在主要平面上加重，為第二次啟動(dòng)后簡(jiǎn)化分析創(chuàng)造條件；所述“主要平面”指轉(zhuǎn)子上相對(duì)于其它振型來(lái)說(shuō)振動(dòng)幅值最大的不平衡振型對(duì)應(yīng)的加重平面；試加配重后再次啟動(dòng)機(jī)組并測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)(即之前所述的幅值和相位)，這一過(guò)程的分析計(jì)算方法與首次加重相同。
步驟4)為，測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位，計(jì)算成組重量的影響系數(shù)以及對(duì)稱(chēng)加重對(duì)過(guò)臨界、反對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速的影響系數(shù)；成組重量即為組合重量，指各加重的矢量和。對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)的影響反映在反對(duì)稱(chēng)加重的效果中；先分別計(jì)算本轉(zhuǎn)子的，然后考慮彼此的影響進(jìn)行修正；這樣，本機(jī)組加重的影響系數(shù)已有了準(zhǔn)確數(shù)值；根據(jù)第二次的振動(dòng)和求得的影響系數(shù)進(jìn)一步分析，采取邊調(diào)整邊再加重的方法；如果有必要， 將第一次加重進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的剩余振動(dòng)計(jì)算其它平面上的補(bǔ)充加重，調(diào)整重量和補(bǔ)充加重同時(shí)作為第二次加重，所述“其它平面”指相鄰轉(zhuǎn)子的加重平面。
步驟5)中，大多數(shù)機(jī)組的軸系平衡，兩次加重后軸承振動(dòng)幅值均降至各方向30 微米以下，對(duì)不平衡的分布及各類(lèi)加重即通常指的對(duì)稱(chēng)加重和反對(duì)稱(chēng)加重的影響系數(shù)已清楚；結(jié)合緊固重量進(jìn)行調(diào)整，以使工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在30 50微米以下；當(dāng)利用上述①到⑤步驟確定的加重，使加重后的效果未達(dá)到工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在30 50微米以下，加重次數(shù)達(dá)到N次時(shí)，N為加重平面數(shù)，或根據(jù)成組重量的影響系數(shù)用最小二乘法計(jì)算應(yīng)加重量；但在實(shí)際平衡中應(yīng)用該方法時(shí)，都在加重啟動(dòng)次數(shù)小于N次時(shí)即完成了平衡。
上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，它包括的步驟是1)針對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，做好準(zhǔn)備工作；2)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，測(cè)量升速特性，記錄下軸系的軸振動(dòng)的幅值以及相位和各軸承振動(dòng)的幅值以及相位隨轉(zhuǎn)速的變化；3)根據(jù)升速特性確定軸系上存在哪幾類(lèi)不平衡，即是否存在一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，并對(duì)不平衡進(jìn)行分析，確定加重方案；4)加重后的振動(dòng)分析測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位；5)加重后，結(jié)合緊固重量做出進(jìn)一步調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，所述步驟1)準(zhǔn)備工作包括，了解該機(jī)組的軸系臨界轉(zhuǎn)速；收集同型機(jī)組的影響系數(shù)或參考相近容量和結(jié)構(gòu)機(jī)組的影響系數(shù)，校驗(yàn)測(cè)振儀器本身的相位特性，為測(cè)量做好準(zhǔn)備。
3.如權(quán)利要求1所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，所述步驟2、測(cè)量升速特性是指記錄下各軸承振動(dòng)的幅值和相位隨轉(zhuǎn)速的變化；工作轉(zhuǎn)速時(shí)，除了測(cè)量軸系的軸振動(dòng)的幅值和相位，還要測(cè)量轉(zhuǎn)速穩(wěn)定前后各軸承三個(gè)方向的振動(dòng)的幅值和相位，而且降速時(shí)要復(fù)測(cè)過(guò)臨界的軸承振動(dòng)的幅值和相位數(shù)值，以避免轉(zhuǎn)子啟動(dòng)前暫時(shí)彎曲帶來(lái)的誤差。
4.如權(quán)利要求1所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，所述步驟幻中，根據(jù)升速特性確定軸系上造成軸和/或軸承振動(dòng)的存在哪幾類(lèi)不平衡類(lèi)型； 不平衡類(lèi)型包括一階振型、二階振型和三階振型引起的不平衡以及外伸端不平衡，獲取相位傳遞特性的類(lèi)型和振幅傳遞的比例、每類(lèi)不平衡的位置和大小的數(shù)據(jù)，參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，找到最接近的行業(yè)內(nèi)處理該機(jī)型的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，確定第一次加重方案。
5.如權(quán)利要求1或4所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是， 所述步驟3)中具體包括步驟要點(diǎn)如下①根據(jù)升速特性和振動(dòng)分布，確定主要振源；參考行業(yè)內(nèi)對(duì)該機(jī)型的處理，根據(jù)該轉(zhuǎn)子通過(guò)第一臨界轉(zhuǎn)速的相位和振幅獲得對(duì)稱(chēng)加重的位置和大小，再根據(jù)工作轉(zhuǎn)速或第二臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)，獲得反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大??；如果在工作轉(zhuǎn)速時(shí)，同一軸上的兩軸承振動(dòng)相位為反相，但幅值不同，應(yīng)從振型不對(duì)稱(chēng)或兩軸承剛度不同的原因上考慮，按反對(duì)稱(chēng)加重計(jì)算其位置和大小；如果兩軸承振動(dòng)相位在同相和反相之間，若有對(duì)稱(chēng)分量，先按相位關(guān)系判斷該對(duì)稱(chēng)分量是否由第一階不平衡所引起；如果是，直接按振動(dòng)的反對(duì)稱(chēng)分量計(jì)算反對(duì)稱(chēng)加重的位置和大小；如果非，應(yīng)分析有無(wú)第三階不平衡或外伸端不平衡；若有，應(yīng)將之前獲得的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)加重重量的大小合成后，得到該轉(zhuǎn)子每側(cè)應(yīng)加的重量；這樣就同時(shí)考慮了工作轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的平衡；②根據(jù)升速特性及振動(dòng)分布判斷對(duì)輪處有無(wú)不平衡；如有，計(jì)算對(duì)輪應(yīng)加重量的位置和大?。虎塾?jì)算對(duì)輪加重對(duì)軸系中兩轉(zhuǎn)子振動(dòng)的影響，或主要振源轉(zhuǎn)子上加重對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響；當(dāng)工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于nkl時(shí)，nkl指K轉(zhuǎn)子的一階臨界轉(zhuǎn)速，則略去對(duì)稱(chēng)加重的影響；反對(duì)稱(chēng)加重的影響，如果沒(méi)有影響系數(shù)參考，按通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振幅比例或按本轉(zhuǎn)子軸承的振動(dòng)幅值的50%作計(jì)算；只要相位關(guān)系準(zhǔn)確，這一比例的變化對(duì)鄰近轉(zhuǎn)子計(jì)算加重影響不大；④將對(duì)輪加重以及主要振源轉(zhuǎn)子的加重對(duì)其他另一轉(zhuǎn)子振動(dòng)幅值的影響與該轉(zhuǎn)子的原始振動(dòng)幅值相迭加，再根據(jù)①的方法計(jì)算這一轉(zhuǎn)子上的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)重量；并根據(jù)該轉(zhuǎn)子上的加重反過(guò)來(lái)再驗(yàn)算對(duì)其它轉(zhuǎn)子的影響，這樣確定各轉(zhuǎn)子的首次加重；⑤如果不平衡分布復(fù)雜，第一次不能分析清楚，，則先在主要平面上加重，為第二次啟動(dòng)后簡(jiǎn)化分析創(chuàng)造條件；所述“主要平面”指轉(zhuǎn)子上相對(duì)于其它振型來(lái)說(shuō)振動(dòng)幅值最大的不平衡振型對(duì)應(yīng)的加重平面；試加配重后再次啟動(dòng)機(jī)組并測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)即之前所述的幅值和相位，這一過(guò)程的分析計(jì)算方法與首次加重相同。
6.如權(quán)利要求1所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，所述步驟4)為，測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)幅值和相位，計(jì)算成組重量的影響系數(shù)以及對(duì)稱(chēng)加重對(duì)過(guò)臨界、反對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速的影響系數(shù)；對(duì)稱(chēng)加重對(duì)工作轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)的影響反映在反對(duì)稱(chēng)加重的效果中；先分別計(jì)算本轉(zhuǎn)子的，然后考慮彼此的影響進(jìn)行修正；這樣，本機(jī)組加重的影響系數(shù)已有了準(zhǔn)確數(shù)值；根據(jù)第二次的振動(dòng)和求得的影響系數(shù)進(jìn)一步分析，采取邊調(diào)整邊再加重的方法；如果有必要，將第一次加重進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)調(diào)整后的剩余振動(dòng)計(jì)算其它平面上的補(bǔ)充加重，調(diào)整重量和補(bǔ)充加重同時(shí)作為第二次加重，所述“其它平面”指相鄰轉(zhuǎn)子的加重平面。
7.如權(quán)利要求5所述的大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，所述步驟幻為，大多數(shù)機(jī)組的軸系平衡，兩次加重后軸承振動(dòng)幅值均降至各方向30微米以下，對(duì)不平衡的分布及各類(lèi)加重即通常指的對(duì)稱(chēng)加重和反對(duì)稱(chēng)加重的影響系數(shù)已清楚；結(jié)合緊固重量進(jìn)行調(diào)整，以使工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在 30 50微米以下；當(dāng)利用上述①到⑤步驟確定的加重，使加重后的效果未達(dá)到工作轉(zhuǎn)速各方向振動(dòng)幅值小于20微米，臨界轉(zhuǎn)速的振動(dòng)幅值在30 50微米以下，加重次數(shù)達(dá)到N次時(shí)，N為加重平面數(shù)，或根據(jù)成組重量的影響系數(shù)用最小二乘法計(jì)算應(yīng)加重量；但在實(shí)際平衡中應(yīng)用該方法時(shí)，都在加重啟動(dòng)次數(shù)小于N次時(shí)即完成了平衡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的現(xiàn)場(chǎng)高速動(dòng)平衡方法，其特征是，它包括的步驟是1)針對(duì)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，做好準(zhǔn)備工作；2)大型汽輪發(fā)電機(jī)組軸系啟動(dòng)，測(cè)量升速特性，記錄下各軸承振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化；3)根據(jù)升速特性確定軸系上存在哪幾類(lèi)不平衡，并對(duì)不平衡進(jìn)行分析，確定加重方案；4)加重后的振動(dòng)分析測(cè)量第一次加重后的振動(dòng)；5)加重后，結(jié)合緊固重量做出相應(yīng)的精細(xì)調(diào)整。通過(guò)實(shí)施，實(shí)現(xiàn)在多個(gè)平衡平面上多個(gè)轉(zhuǎn)速下同時(shí)試加和調(diào)整動(dòng)平衡重量。該方法加重時(shí)預(yù)先量化了各轉(zhuǎn)子間振動(dòng)的相互影響，將工作轉(zhuǎn)速與臨界轉(zhuǎn)速的平衡同時(shí)進(jìn)行，對(duì)于減少平衡啟動(dòng)次數(shù)效果明顯，是一種有效的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系動(dòng)平衡方法。
文檔編號(hào)G01M1/38GK102494847SQ201110412649
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者馬綠洲 申請(qǐng)人:山東電力研究院