羅綿輝LUO Mian-hui；秦竹青QIN Zhu-qing

（①北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，珠海 519088；②廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司，廣州511495）（①Beijing Institute of Technology，Zhuhai，Zhuhai 519088，China；②Guangzhou Guangzhong Enterprise Group Corp，Guangzhou 511495，China）

1 撓性轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡技術(shù)

撓性轉(zhuǎn)子不像剛性轉(zhuǎn)子那樣，經(jīng)過(guò)低速動(dòng)平衡就能達(dá)到工作轉(zhuǎn)速上的平穩(wěn)運(yùn)行，而必須進(jìn)行高速動(dòng)平衡。撓性轉(zhuǎn)子的平衡方法主要有模態(tài)平衡法和影響系數(shù)法。模態(tài)平衡法就是根據(jù)轉(zhuǎn)子上隨機(jī)分布的不平衡量能激起轉(zhuǎn)子各階振型及平衡重量組與主振型正交這一特點(diǎn)，采用了振型分離的方法，使轉(zhuǎn)子逐階得到平衡[1]。影響系數(shù)法就是利用線性系統(tǒng)中校正量和所測(cè)量之間的線性關(guān)系，用影響系數(shù)求平衡轉(zhuǎn)子的方法，它操作簡(jiǎn)單，具有較高的平衡精度，并且適合利用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算，是一種多轉(zhuǎn)速多平面的平衡方法。平衡重量組與主振型正交是模態(tài)平衡法的基本原理，而影響系數(shù)法則是利用平衡重量組與主振型并不正交，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行綜合平衡，以達(dá)到撓性轉(zhuǎn)子平衡的目的，其最小二乘影響系數(shù)法的平衡校正量計(jì)算公式可表示為：

式中，N 為平衡（校正）面數(shù)；M 為振動(dòng)總測(cè)點(diǎn)數(shù)；{U}為需加的校正質(zhì)量；{X}為初始振動(dòng)響應(yīng)向量；{A}為影響系數(shù)矩陣[2]。

影響系數(shù)實(shí)際上反映了振型、支承剛度及其它各種影響因素的影響[3]。

2 DH8 高速動(dòng)平衡機(jī)

高速動(dòng)平衡機(jī)DH8 是德國(guó)申克公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，包含振動(dòng)測(cè)量系數(shù)、真空系數(shù)、計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)等。其中計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)影響系數(shù)法原理，對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析處理，計(jì)算影響系數(shù)，得出最佳配重質(zhì)量及其相位，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子全速動(dòng)平衡。該機(jī)具有球面彈性對(duì)中功能，轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)在真空環(huán)境下進(jìn)行。DH8 高速動(dòng)平衡機(jī)參數(shù)：最大轉(zhuǎn)子重量：32000kg；最大轉(zhuǎn)子直徑：9000mm；最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速8000rpm。

3 12000KW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)

3.1 轉(zhuǎn)子情況:12000KW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司返修轉(zhuǎn)子，因機(jī)組運(yùn)行中，負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)子發(fā)生軸向振動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子汽封片與氣缸隔板摩擦，汽封片部分損壞，返廠更換所有汽封片進(jìn)行高速動(dòng)平衡試驗(yàn)。轉(zhuǎn)子參數(shù)如下：機(jī)組型號(hào)：C12-8.83/0.98//535；機(jī)組功率：12000KW；機(jī)組工作轉(zhuǎn)速：6000rpm；轉(zhuǎn)子重量：4365.5kg；轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)：4194mm。

3.2 轉(zhuǎn)子有兩個(gè)平衡面，試驗(yàn)步驟：①轉(zhuǎn)子在無(wú)試加重的原始狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)至工作轉(zhuǎn)速，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run1；②在第一個(gè)平衡面試加重24.1g、相位為100°運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run2；③取下位于第一個(gè)平衡面的試加重量，在第二個(gè)平衡面試加重24.1g、相位337°運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run3；④利用前面三次運(yùn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)計(jì)算兩個(gè)平衡面的影響系數(shù)，并得出轉(zhuǎn)子在兩個(gè)平衡面上應(yīng)配重質(zhì)量及相位，根據(jù)計(jì)算結(jié)果在兩個(gè)平衡面上進(jìn)行配重。⑤完成配重后將轉(zhuǎn)子運(yùn)行于工作轉(zhuǎn)速，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run4。⑥若轉(zhuǎn)子振動(dòng)值符合要求，則動(dòng)平衡試驗(yàn)結(jié)束；反之，則在run4 基礎(chǔ)上重新計(jì)算兩個(gè)平衡面的影響系數(shù)，繼續(xù)進(jìn)行配重工作，直至轉(zhuǎn)子振動(dòng)符合要求為止。

3.3 試驗(yàn)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 本次試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)子振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《GB/T 6557-2009 撓性轉(zhuǎn)子機(jī)械平衡的方法和準(zhǔn)則》及《GB/T9239-2006 機(jī)械振動(dòng) 恒態(tài)（剛性）轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)要求》。

在平衡設(shè)備上的允許振動(dòng)可用兩種方式表示：①由現(xiàn)場(chǎng)允許的軸承振動(dòng)計(jì)算得到的軸承支座振動(dòng)；②由現(xiàn)場(chǎng)允許的軸振動(dòng)計(jì)算得到的軸振動(dòng)。本試驗(yàn)以第一種方式的振動(dòng)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)子振動(dòng)水平是否符合標(biāo)準(zhǔn)，參照GB/T 6557-2009 及GB/T9239-2006 得出，該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到工作轉(zhuǎn)速（6000rms/min）時(shí)兩個(gè)軸承支座振動(dòng)值均不能超過(guò)1.8 mm/s[4]。

3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)（表1，圖1）

表1

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

經(jīng)高速動(dòng)平衡后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到工作轉(zhuǎn)速（6000rms/min）時(shí)，軸承支座1 振動(dòng)值0.371mm/s，軸承支座2 振動(dòng)值1.702mm/s，均小于振動(dòng)限值1.8mm/s，故經(jīng)動(dòng)平衡配重后該轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡效果已達(dá)到合格水平。

4 結(jié)論

利用影響系數(shù)法對(duì)12000KW 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，較好地減少了不平衡量，大大地降低了轉(zhuǎn)子振動(dòng)，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)達(dá)到了運(yùn)行合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。這表明結(jié)合影響系數(shù)法進(jìn)行的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，是高效、精確且完全能滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求的。

[1]鄧旺群等.汽輪機(jī)輪子高速動(dòng)平衡技術(shù)研究[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2004,46(1).

[2]梁銓等.柔性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡條件及實(shí)現(xiàn)方法[J].黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007,17(3).

[3]云峰等.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及其動(dòng)平衡[J].電站系統(tǒng)工程，2010,26(4).

[4]周仁睦,轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理、方法和標(biāo)準(zhǔn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.