師忠玉

（山西大唐國際運城發(fā)電有限責(zé)任公司，山西運城 044602）

1 振動相位校對和0°位置的確定

對于旋轉(zhuǎn)設(shè)備動平衡而言，相位準(zhǔn)確測量的重要性是不言而喻的。不同廠家的振動測量設(shè)備，相位的含義不同[1]，有的相位含義是標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號前沿導(dǎo)前振動信號波形第一個正峰值的角度；有的相位含義是標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號前沿導(dǎo)前振動信號第一個正向過零點的角度。不同的儀器相位有不同的定義，若動平衡試加重角度與儀器相位定義不同，則直接會造成試加重的失敗，在動平衡之前，校對振動相位的測量數(shù)值是很有必要的。首先與TDM核對，若不一致應(yīng)進(jìn)一步對TDM和振動測量儀器的相位定義進(jìn)行確認(rèn)。再者要檢查振動測量儀器相位的定義。例如某振動測試分析軟件鍵相設(shè)置（見圖1，采用下降沿轉(zhuǎn)速觸發(fā)特性的波形見圖2，采用上升沿轉(zhuǎn)速觸發(fā)特性的波形見圖3），依據(jù)圖1的設(shè)置和圖2的波形，對比相位實測數(shù)值，確認(rèn)此儀器測量的相位是標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號的后沿導(dǎo)前振動信號波形第一個正峰值的角度。

對于動平衡，加重 0°的位置就是相位測量 0°的定義，一般現(xiàn)場動平衡，大多數(shù)選擇鍵相槽的中間位置，也有的選擇前沿，還有的選擇后沿，不同的選擇存在約 3～5°的偏差。根據(jù)圖2和圖3不同的定義，實際相位測量相差 5°。某振動測量儀器按圖1設(shè)置參數(shù)，則 0°加重位置是：順汽輪機(jī)轉(zhuǎn)向，在轉(zhuǎn)子鍵槽的后沿處。

2 汽輪機(jī)檢修后軸系平衡狀態(tài)變化進(jìn)行的動平衡

某2臺同類型的亞臨界600 MW機(jī)組，高中壓缸采用合缸結(jié)構(gòu)。高中壓轉(zhuǎn)子和1號低壓轉(zhuǎn)子、1號低壓轉(zhuǎn)子和2號低壓轉(zhuǎn)子、2號低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子均通過聯(lián)軸器剛性聯(lián)接，每根轉(zhuǎn)子均有2個支撐軸承支撐。

圖1 鍵相設(shè)置

圖2 下降沿觸發(fā)波形

圖3 上升沿觸發(fā)波形

2臺汽輪機(jī)先后進(jìn)行了高中壓缸揭缸檢修，檢修期間轉(zhuǎn)子均沒有做影響質(zhì)量平衡的檢修工作，但檢修后2臺機(jī)組振動均發(fā)生了變化：1號汽輪機(jī)檢修前后振動發(fā)生了較大變化，2號汽輪機(jī)檢修前后振動變化相對小些，2臺機(jī)組振動變化情況分別見表1和表2。

表1 1號汽輪機(jī)揭缸檢修前后振動數(shù)據(jù)（通頻振幅/一倍頻振幅/一倍頻相位：μm/μm/（°））

表2 2號汽輪機(jī)揭缸檢修前后及動平衡后振動數(shù)據(jù)(通頻振幅/一倍頻振幅/一倍頻相位：μm/μm/（°）)

根據(jù)振動測試數(shù)據(jù)、檢修安裝數(shù)據(jù)和機(jī)組運行參數(shù)，對揭缸檢修前后的振動變化進(jìn)行如下分析。

振動變化最大的為二瓦軸振，一、三瓦軸振次之，變化前后均是以一倍頻為主，且機(jī)組正常運行期間相位穩(wěn)定，應(yīng)是軸系平衡狀態(tài)發(fā)生變化造成的。

瓦振均較小，且變化不大，說明軸瓦緊力及剛度正常。

對比盤車時撓度、沖轉(zhuǎn)時低轉(zhuǎn)速 (400 r/min)振動、歷次檢修高中壓轉(zhuǎn)子彎曲測量值，均沒有發(fā)生明顯變化，應(yīng)排除高中壓轉(zhuǎn)子彎曲變化的因素。

各軸瓦溫度沒有變化，說明軸承承載荷分配沒有大的變化，對比轉(zhuǎn)子中心上移量無大的變化，間接推斷檢修前后軸承的標(biāo)高應(yīng)變化不大。

軸向位移、推力瓦溫?zé)o變化，說明運行中軸向推力無大的變化。

對比歷次檢修全實缸高中壓轉(zhuǎn)子與1號低壓轉(zhuǎn)子對輪中心的數(shù)據(jù)，對輪張口和轉(zhuǎn)子高低數(shù)據(jù)均在設(shè)計范圍內(nèi)且數(shù)值偏差不大。根據(jù)表1和表2的振動數(shù)據(jù)分析，修前修后二、三瓦軸振的幅值及相位均比一、四瓦軸振變化大，初步分析軸系在二、三瓦之間新產(chǎn)生了穩(wěn)定的不平衡量。2號機(jī)在檢修后，在二、三瓦之間的高中壓轉(zhuǎn)子與1號低壓轉(zhuǎn)子的對輪上加重，將振動降至正常范圍內(nèi)，進(jìn)一步證明了二、三瓦之間的軸系產(chǎn)生了新的不平衡。

問題是本次2臺汽輪機(jī)高中壓的揭缸檢修，主要工作是隔板變形量的測量、隔板的金屬檢驗，以及汽封間隙的調(diào)整，轉(zhuǎn)子沒有進(jìn)行任何改變質(zhì)量的檢修工作。而且歷次檢修，中低對輪的中心數(shù)據(jù)均正常，檢修中同心度的測量又正常，為什么在高中壓轉(zhuǎn)子與1號低壓轉(zhuǎn)子的對輪上產(chǎn)生了新的不平衡力呢。其實造成檢修前后二、三瓦振動變化較大最可能的原因應(yīng)是：中低對輪螺栓連接前后，軸系連接的同心度或者平直度發(fā)生了變化，造成了對輪處產(chǎn)生了新的穩(wěn)定的不平衡。

目前應(yīng)對該問題的方法，是在檢修后，若二、三瓦振動發(fā)生大的變化，采取對輪加重的動平衡措施[2]，在已經(jīng)有影響系數(shù)的前提下，此方法穩(wěn)妥，可保證一次成功。但是，可能會造成在下次機(jī)組檢修后，又要調(diào)整軸系的平衡，也就是說，一次平衡維持一個檢修周期。徹底地處理措施是在檢修過程，保持修前的軸系平衡狀態(tài)。

3 小型懸臂式離心風(fēng)機(jī)動平衡問題

對于小型懸臂式離心風(fēng)機(jī)，這類風(fēng)機(jī)葉輪與電機(jī)直連，經(jīng)常發(fā)生檢修前振動狀況良好，重新組裝后，產(chǎn)生振動變大的問題，而且再次組裝振動可能還是較大，處理這類問題比較棘手（某脫硝稀釋風(fēng)機(jī)振動見表3）。

從振動測量數(shù)據(jù)看，判斷振動大的原因難度不大，排除了底座剛度的問題后，基本可以確定是不平衡的問題了。

表3 某脫硝稀釋風(fēng)機(jī)振動數(shù)據(jù)（通頻振幅/一倍頻振幅/一倍頻相位；μm/μm/（°））

動平衡可以采用單個振動測點也可以采用多個測點的數(shù)值來計算，但此風(fēng)機(jī)加重響應(yīng)靈敏，產(chǎn)生此現(xiàn)象，建議采用單個測點動平衡，其他測點作為校核使用。

按照常理，動平衡時選擇振動較大的測點，該設(shè)備振動較大處為電機(jī)自由端水平方向。進(jìn)一步分析，電機(jī)自由端水平方向振動相位與垂直方向相差 34°，與 90°規(guī)律相距較遠(yuǎn)，原因為2個方向的剛度、阻尼差別大造成的。所以這2個振動數(shù)據(jù)不建議用來動平衡計算。

再觀察電機(jī)驅(qū)動端2個方向振動，相位差70°，本次動平衡采用電機(jī)驅(qū)動端振動數(shù)據(jù)，其他振動數(shù)據(jù)作為校核使用，在風(fēng)機(jī)葉輪上加重11.7 g∠155°。通過動平衡后，以上4個測點的通頻振動值分別降低至 13 μm、11 μm、35 μm、23 μm，振動達(dá)到優(yōu)良水平。

對于此類設(shè)備的動平衡問題，一是看影響系數(shù)的大小，再者看相互垂直方向的振動相位差別，綜合分析選取振動數(shù)據(jù)進(jìn)行動平衡計算，最終達(dá)到降低振動的目的。

4 立式凝結(jié)水泵的動平衡問題

某凝結(jié)水泵電機(jī)振動較大，為降低43 Hz以下運行區(qū)間的一倍頻振動分量，在電機(jī)與泵轉(zhuǎn)子的對輪外沿加重，加重半徑約240 mm，進(jìn)行動平衡試驗。先進(jìn)行 200 g∠270°試加重，最終加重168 g∠220°，加重前后的振動數(shù)據(jù)見表4。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，凝泵動平衡相對較復(fù)雜，動平衡中存在的問題如下。

a）相互垂直2個方向的振動，在某些運行頻率段，一個方向振動降低了，而另一個方向的振動升高了。

b）在整個運行頻率區(qū)間，有些頻率點振動降低了，而另外的頻率點振動反而升高。

c）電機(jī)上下部位的振動變化不同，在某些運行頻率段，電機(jī)上部的振動降低了，而電機(jī)下部的振動升高了。

表4 在電機(jī)與泵轉(zhuǎn)子的對輪外沿加重前后的振動數(shù)據(jù) μm

在實際動平衡過程中采取的方法是，采用上部振動較大的2個頻率點實施動平衡，其他頻率點的振動以及電機(jī)下部的振動作為參考。采取了折中處理，把振動最大的降下來，雖然其他部位以及運行工況點振動有所增加，但整體振動控制在合理范圍內(nèi)，滿足設(shè)備運行的要求。

5 結(jié)束語

旋轉(zhuǎn)設(shè)備的動平衡問題在現(xiàn)場比較常見，設(shè)備的特性不同，有的平衡問題簡單，有的平衡問題復(fù)雜，本文總結(jié)動平衡中的若干問題，僅作拋磚引玉之用。

參考文獻(xiàn):

[1] 施維新.汽輪發(fā)電機(jī)組振動及事故 [M].北京：中國電力出版社，2008：19－25．

[2] 寇勝利.汽輪發(fā)電機(jī)組的振動及現(xiàn)場平衡 [M].北京：中國電力出版社，2007：251－254.