蔣寶鋼

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水輪發(fā)電機(jī)不卸試重雙面動(dòng)平衡

蔣寶鋼

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040）

水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是機(jī)組振動(dòng)的重要原因之一。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不但尺寸大、質(zhì)量大，有很多零件是現(xiàn)場(chǎng)組裝而成，且現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝很難保證其平衡?，F(xiàn)有平衡方法均要求在試驗(yàn)過程中卸下試重，對(duì)于大型水輪發(fā)電機(jī)，特別是巨型水輪發(fā)電機(jī)，動(dòng)輒數(shù)百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險(xiǎn)的。本文結(jié)合剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，提出了一種基于影響系數(shù)法的不卸試重轉(zhuǎn)子雙面動(dòng)平衡方法，試驗(yàn)證明，該算法具有較高的平衡精度和良好平衡效果，適合在水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

水輪發(fā)電機(jī)；雙面動(dòng)平衡；剛性轉(zhuǎn)子；不卸試重

0 前言

水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是機(jī)組振動(dòng)的重要原因之一。水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不但尺寸大、質(zhì)量大，有很多零件是現(xiàn)場(chǎng)組裝而成，且現(xiàn)場(chǎng)組裝工藝很難保證其平衡。在試運(yùn)行前，不可能如水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪那樣進(jìn)行靜平衡工作，故只有在機(jī)組起動(dòng)試運(yùn)行階段，發(fā)現(xiàn)確由轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡而引起機(jī)組振動(dòng)超標(biāo)時(shí)，才需進(jìn)行平衡試驗(yàn)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子平衡試驗(yàn)是在發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的試驗(yàn)，故稱動(dòng)平衡試驗(yàn)。

動(dòng)平衡技術(shù)從其誕生之日至今，針對(duì)不同的轉(zhuǎn)子類型及測(cè)量方法，已發(fā)展了眾多成熟技術(shù)、方法，但這些方法（影響系數(shù)法、振型平衡法等）均要求在試驗(yàn)過程中卸下試重。對(duì)于大型水輪發(fā)電機(jī)，特別是三峽、溪洛渡、向家壩等巨型水輪發(fā)電機(jī)，動(dòng)輒數(shù)百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險(xiǎn)的。本文結(jié)合剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，提出了一種基于影響系數(shù)法的不卸試重轉(zhuǎn)子雙面動(dòng)平衡方法。試驗(yàn)證明，該算法具有較高的平衡精度和良好平衡效果，適合在水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

1 常規(guī)雙面動(dòng)平衡試驗(yàn)步驟

（1）分別計(jì)算兩個(gè)平面加重對(duì)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的影響系數(shù)：

平面1加重影響系數(shù)：

平面2加重影響系數(shù)：

（對(duì)測(cè)點(diǎn)2）

這是一個(gè)二元一次方程組，解此方程組即可求得兩個(gè)平面上的加重量大小和方位。

2 不卸試重雙面動(dòng)平衡

將式（2）+（3）-（1）整理后得：

則式（4）簡(jiǎn)化為：

式（5）即為不卸試重時(shí)的平衡方程，它與式（1）的形式完全相同，而平面1加重影響系數(shù)不變，平面2加重影響系數(shù)為：

3 動(dòng)平衡試驗(yàn)示例

依據(jù)上述方法，采用mathcad軟件編寫了一套計(jì)算程序。mathcad軟件可方便地進(jìn)行矢量計(jì)算和方程求解，其圖形功能更可直觀地表示各矢量的方位和大小。

由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，本文采用大學(xué)動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)裝置臨界轉(zhuǎn)速≥5000r/min，平衡實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速1500r/min，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及平衡結(jié)果如表1。

表 1

各矢量方位見圖2，其中加重影響系數(shù)為：

圖2 矢量方位圖

4 結(jié)束語

本文根據(jù)水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)拆卸試重困難的實(shí)際情況，提出了一種不需卸試重的計(jì)算方法，采用mathcad軟件編寫了一套計(jì)算程序。試驗(yàn)證明，該算法具有較高的平衡精度和良好平衡效果，適合在水輪發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用。

[1] 楊建剛. 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)分析與工程應(yīng)用[M]. 北京:中國(guó)電力出版社.

[2] 王玲花. 水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及分析[M]. 鄭州: 黃河水利出版社.

[3] 白延年. 水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與計(jì)算[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社.

Hydro-generator Not Unloading Heavy Double-sided Dynamic Balance Test

JIANG Baogang

（Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040）

Hydro generator rotor mass unbalance is not one of important reasons which the unit vibrates. Not only the size of the hydro-generator rotor is big, the weight is big, and has many components is the scene assembly; also the scene assembly craft is very difficult to guarantee its balance. The existing balance method requests in the testing to dismount tries heavily, regarding the large-scale hydro generator, specially the giant hydro generator, frequently several hundred kilograms counterweights, the installment and the disassembling is extremely arduous and the danger. This article unifies the rigid rotor transient equilibrium theory and the scene actual demand, proposed one kind does not unload based on the influence method of correlates tries the heavy rotor two-sided transient equilibrium method, the experiment proved, this algorithm has the high balanced precision and the good balance effect, suits in the hydro generator scene promotion application.

hydro-generator;double-sided dynamic balance test; rigid rotator; not unloading heavy

TM312

A

1000-3983(2014)04-0023-02

2013-11-15

蔣寶鋼（1960-），1984年畢業(yè)于清華大學(xué)電機(jī)系電機(jī)專業(yè)，長(zhǎng)期從事水輪發(fā)電機(jī)技術(shù)工作，高級(jí)工程師。

審稿人：胡建文