剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)方法探討

羅綿輝+秦竹青

摘要： 介紹了剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為對(duì)象，探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。通過試驗(yàn)，較好地完成了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡校正工作，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行振動(dòng)值達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

Abstract： This article introduces rigid rotor dynamic balancing technology. Taking Guangzhou Guangzhong Enterprise Group generator rotor group production as the object， the rigid generator dynamic balance test method is discussed. Through the experiment， the rotor dynamic balance correction is completed well， making therotor vibration value achieve the standard.

關(guān)鍵詞： 動(dòng)平衡；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；剛性

Key words： dynamic balancing；generator rotor；rigidity

中圖分類號(hào)：TV734.20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0018-02

0 引言

工業(yè)汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及材質(zhì)不均勻、制造安裝過程的誤差等原因，使得實(shí)際轉(zhuǎn)子的中心慣性主軸偏離其旋轉(zhuǎn)軸，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)其慣性力系不是一個(gè)平衡力系，即轉(zhuǎn)子存在不平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的撓曲和內(nèi)力增大，使機(jī)械產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，加速旋轉(zhuǎn)件的磨損，降低機(jī)械設(shè)備的精度和可靠性，嚴(yán)重時(shí)引起焊縫開裂、結(jié)構(gòu)疲勞斷裂等機(jī)械故障。這些都將直接使旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作效率和可靠性下降。解決這類問題的方法就是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，本文以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為例，利用DH8高速動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡校正試驗(yàn)，來探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。

1 剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理

所謂剛性轉(zhuǎn)子，是指工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。這類轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)基本不產(chǎn)生撓曲變形，不平衡主要由轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成的。從平衡技術(shù)的角度來看，工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的60%以下的轉(zhuǎn)子，都可按剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。

轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，而進(jìn)行動(dòng)平衡的目的在于消除這種質(zhì)心偏離，因此在低速下進(jìn)行平衡即可。由于不考慮轉(zhuǎn)子的撓曲變形，故由離心力和離心力力矩的平衡方程就可獲得平衡條件。

剛性轉(zhuǎn)子的任意不平衡均可以用兩個(gè)校正平面內(nèi)的校正質(zhì)量加以平衡。轉(zhuǎn)子經(jīng)過平衡后，在一定精度范圍內(nèi)，其離心慣性力系是一個(gè)平衡力系，其某一中心慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。剛性轉(zhuǎn)子一旦在某一轉(zhuǎn)速下平衡以后，不論在任何轉(zhuǎn)速下，它總是保持平衡的。[1]

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。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。

動(dòng)平衡機(jī)按系統(tǒng)力學(xué)特性的不同分為軟支承和硬支承兩大類。軟支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)位移式動(dòng)平衡機(jī)，多用于輕小轉(zhuǎn)子的平衡；硬支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)力式動(dòng)平衡機(jī)。硬支承動(dòng)平衡機(jī)以其高精度、永久性標(biāo)定和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠的優(yōu)越性，在越來越大的范圍取代了軟支承動(dòng)平衡機(jī)[2]。DH8采用的是硬支承。硬支承平衡機(jī)的剛度很大。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡離心力不能使支承架產(chǎn)生較大的振動(dòng)信號(hào)時(shí)。轉(zhuǎn)子的不平衡量以交變動(dòng)壓力的形式作用于支承架上，它包含不平衡的大小和相位信息。[3]

3 600KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)

3.1 轉(zhuǎn)子情況 該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，功率：6000KW，型號(hào)：QF6-4 10.5KV，重量8630kg，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，一階臨界轉(zhuǎn)速3063rpm，兩軸承中心距3060mm，轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)4095mm。本次動(dòng)平衡試驗(yàn)是該轉(zhuǎn)子出廠前首次進(jìn)行動(dòng)平衡校正。

3.2 轉(zhuǎn)子有兩個(gè)平衡面，試驗(yàn)步驟 ①轉(zhuǎn)子在無試加重的原始狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)500rpm，保持15分鐘，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run1；②在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次低速配重；③運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run2；④在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次高速配重；⑤進(jìn)行超速實(shí)驗(yàn)，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加至1800rpm，保持兩分鐘，密切關(guān)注轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，若振動(dòng)值超過最大允許值時(shí)，則應(yīng)立即停機(jī)，再一次進(jìn)行低速及高速實(shí)驗(yàn)；⑥超速實(shí)驗(yàn)之后，進(jìn)行第二次低速試驗(yàn)，讓轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)于500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run3，然后進(jìn)行第二次低速配重；⑦再一次運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run4，并進(jìn)行第二次高速配重；⑧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)run5。⑨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run5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[4]。

3.3 試驗(yàn)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ①轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡低速試驗(yàn)。根據(jù)ISO1940-1轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)級(jí)別要達(dá)到G2.5，要求轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在轉(zhuǎn)速n=500rpm時(shí)，轉(zhuǎn)子單邊軸承座位置的剩余不平衡量不大于59.989kg·mm。②轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡高速試驗(yàn)。要求在額定轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，其振動(dòng)幅值軸承垂直和水平方向的振動(dòng)不超過20um。③超速試驗(yàn)。對(duì)于新轉(zhuǎn)子應(yīng)在1.2倍額定轉(zhuǎn)速的速度下進(jìn)行超速試驗(yàn)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘，無異常即可。本次試驗(yàn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子超速轉(zhuǎn)速為1800rpm。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果 ①轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速500rpm時(shí)，軸承座位置的為：汽端剩余不平衡量17.2kg·mm，勵(lì)端剩余不平衡量16.1kg·mm。②經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，軸承座位置的剩余不平衡量如表1、圖1所示。③轉(zhuǎn)子在超速轉(zhuǎn)速1800rpm時(shí)運(yùn)行2分鐘，無異常。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析 經(jīng)動(dòng)平衡校正后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩個(gè)軸承座位置的剩余不平衡量均達(dá)到動(dòng)平衡合格要求，因此認(rèn)定經(jīng)動(dòng)平衡校正后的結(jié)果是合格的。

4 結(jié)論

對(duì)6000KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，較好地減少了轉(zhuǎn)子的不平衡量，降低了轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)達(dá)到了運(yùn)行合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。這表明通過高低速運(yùn)轉(zhuǎn)配重的方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，是能滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求的。

參考文獻(xiàn)：

[1]何為等.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及不平衡響應(yīng)試驗(yàn)研究[J].工業(yè)汽輪機(jī)，2011，04.

[2]李菊麗等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工藝與檢測(cè)，2010，11.

[3]胡光輝等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理及算法分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，06.

[4]徐興科等.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡[J].中國(guó)設(shè)備工程，2002，03.endprint

摘要： 介紹了剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為對(duì)象，探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。通過試驗(yàn)，較好地完成了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡校正工作，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行振動(dòng)值達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

Abstract： This article introduces rigid rotor dynamic balancing technology. Taking Guangzhou Guangzhong Enterprise Group generator rotor group production as the object， the rigid generator dynamic balance test method is discussed. Through the experiment， the rotor dynamic balance correction is completed well， making therotor vibration value achieve the standard.

關(guān)鍵詞： 動(dòng)平衡；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；剛性

Key words： dynamic balancing；generator rotor；rigidity

中圖分類號(hào)：TV734.20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0018-02

0 引言

工業(yè)汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及材質(zhì)不均勻、制造安裝過程的誤差等原因，使得實(shí)際轉(zhuǎn)子的中心慣性主軸偏離其旋轉(zhuǎn)軸，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)其慣性力系不是一個(gè)平衡力系，即轉(zhuǎn)子存在不平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的撓曲和內(nèi)力增大，使機(jī)械產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，加速旋轉(zhuǎn)件的磨損，降低機(jī)械設(shè)備的精度和可靠性，嚴(yán)重時(shí)引起焊縫開裂、結(jié)構(gòu)疲勞斷裂等機(jī)械故障。這些都將直接使旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作效率和可靠性下降。解決這類問題的方法就是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，本文以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為例，利用DH8高速動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡校正試驗(yàn)，來探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。

1 剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理

所謂剛性轉(zhuǎn)子，是指工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。這類轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)基本不產(chǎn)生撓曲變形，不平衡主要由轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成的。從平衡技術(shù)的角度來看，工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的60%以下的轉(zhuǎn)子，都可按剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。

轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，而進(jìn)行動(dòng)平衡的目的在于消除這種質(zhì)心偏離，因此在低速下進(jìn)行平衡即可。由于不考慮轉(zhuǎn)子的撓曲變形，故由離心力和離心力力矩的平衡方程就可獲得平衡條件。

剛性轉(zhuǎn)子的任意不平衡均可以用兩個(gè)校正平面內(nèi)的校正質(zhì)量加以平衡。轉(zhuǎn)子經(jīng)過平衡后，在一定精度范圍內(nèi)，其離心慣性力系是一個(gè)平衡力系，其某一中心慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。剛性轉(zhuǎn)子一旦在某一轉(zhuǎn)速下平衡以后，不論在任何轉(zhuǎn)速下，它總是保持平衡的。[1]

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。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。

動(dòng)平衡機(jī)按系統(tǒng)力學(xué)特性的不同分為軟支承和硬支承兩大類。軟支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)位移式動(dòng)平衡機(jī)，多用于輕小轉(zhuǎn)子的平衡；硬支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)力式動(dòng)平衡機(jī)。硬支承動(dòng)平衡機(jī)以其高精度、永久性標(biāo)定和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠的優(yōu)越性，在越來越大的范圍取代了軟支承動(dòng)平衡機(jī)[2]。DH8采用的是硬支承。硬支承平衡機(jī)的剛度很大。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡離心力不能使支承架產(chǎn)生較大的振動(dòng)信號(hào)時(shí)。轉(zhuǎn)子的不平衡量以交變動(dòng)壓力的形式作用于支承架上，它包含不平衡的大小和相位信息。[3]

3 600KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)

3.1 轉(zhuǎn)子情況 該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，功率：6000KW，型號(hào)：QF6-4 10.5KV，重量8630kg，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，一階臨界轉(zhuǎn)速3063rpm，兩軸承中心距3060mm，轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)4095mm。本次動(dòng)平衡試驗(yàn)是該轉(zhuǎn)子出廠前首次進(jìn)行動(dòng)平衡校正。

3.2 轉(zhuǎn)子有兩個(gè)平衡面，試驗(yàn)步驟 ①轉(zhuǎn)子在無試加重的原始狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)500rpm，保持15分鐘，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run1；②在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次低速配重；③運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run2；④在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次高速配重；⑤進(jìn)行超速實(shí)驗(yàn)，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加至1800rpm，保持兩分鐘，密切關(guān)注轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，若振動(dòng)值超過最大允許值時(shí)，則應(yīng)立即停機(jī)，再一次進(jìn)行低速及高速實(shí)驗(yàn)；⑥超速實(shí)驗(yàn)之后，進(jìn)行第二次低速試驗(yàn)，讓轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)于500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run3，然后進(jìn)行第二次低速配重；⑦再一次運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run4，并進(jìn)行第二次高速配重；⑧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)run5。⑨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run5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[4]。

3.3 試驗(yàn)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ①轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡低速試驗(yàn)。根據(jù)ISO1940-1轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)級(jí)別要達(dá)到G2.5，要求轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在轉(zhuǎn)速n=500rpm時(shí)，轉(zhuǎn)子單邊軸承座位置的剩余不平衡量不大于59.989kg·mm。②轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡高速試驗(yàn)。要求在額定轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，其振動(dòng)幅值軸承垂直和水平方向的振動(dòng)不超過20um。③超速試驗(yàn)。對(duì)于新轉(zhuǎn)子應(yīng)在1.2倍額定轉(zhuǎn)速的速度下進(jìn)行超速試驗(yàn)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘，無異常即可。本次試驗(yàn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子超速轉(zhuǎn)速為1800rpm。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果 ①轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速500rpm時(shí)，軸承座位置的為：汽端剩余不平衡量17.2kg·mm，勵(lì)端剩余不平衡量16.1kg·mm。②經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，軸承座位置的剩余不平衡量如表1、圖1所示。③轉(zhuǎn)子在超速轉(zhuǎn)速1800rpm時(shí)運(yùn)行2分鐘，無異常。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析 經(jīng)動(dòng)平衡校正后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩個(gè)軸承座位置的剩余不平衡量均達(dá)到動(dòng)平衡合格要求，因此認(rèn)定經(jīng)動(dòng)平衡校正后的結(jié)果是合格的。

4 結(jié)論

對(duì)6000KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，較好地減少了轉(zhuǎn)子的不平衡量，降低了轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)達(dá)到了運(yùn)行合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。這表明通過高低速運(yùn)轉(zhuǎn)配重的方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，是能滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求的。

參考文獻(xiàn)：

[1]何為等.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及不平衡響應(yīng)試驗(yàn)研究[J].工業(yè)汽輪機(jī)，2011，04.

[2]李菊麗等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工藝與檢測(cè)，2010，11.

[3]胡光輝等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理及算法分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，06.

[4]徐興科等.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡[J].中國(guó)設(shè)備工程，2002，03.endprint

摘要： 介紹了剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)，以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為對(duì)象，探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。通過試驗(yàn)，較好地完成了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡校正工作，使轉(zhuǎn)子運(yùn)行振動(dòng)值達(dá)到了合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。

Abstract： This article introduces rigid rotor dynamic balancing technology. Taking Guangzhou Guangzhong Enterprise Group generator rotor group production as the object， the rigid generator dynamic balance test method is discussed. Through the experiment， the rotor dynamic balance correction is completed well， making therotor vibration value achieve the standard.

關(guān)鍵詞： 動(dòng)平衡；發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；剛性

Key words： dynamic balancing；generator rotor；rigidity

中圖分類號(hào)：TV734.20 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2014）09-0018-02

0 引言

工業(yè)汽輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由于設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及材質(zhì)不均勻、制造安裝過程的誤差等原因，使得實(shí)際轉(zhuǎn)子的中心慣性主軸偏離其旋轉(zhuǎn)軸，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)其慣性力系不是一個(gè)平衡力系，即轉(zhuǎn)子存在不平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的撓曲和內(nèi)力增大，使機(jī)械產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，加速旋轉(zhuǎn)件的磨損，降低機(jī)械設(shè)備的精度和可靠性，嚴(yán)重時(shí)引起焊縫開裂、結(jié)構(gòu)疲勞斷裂等機(jī)械故障。這些都將直接使旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作效率和可靠性下降。解決這類問題的方法就是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，本文以廣州廣重企業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為例，利用DH8高速動(dòng)平衡機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡校正試驗(yàn)，來探討剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡試驗(yàn)方法。

1 剛性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理

所謂剛性轉(zhuǎn)子，是指工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子。這類轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時(shí)基本不產(chǎn)生撓曲變形，不平衡主要由轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成的。從平衡技術(shù)的角度來看，工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的60%以下的轉(zhuǎn)子，都可按剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。

轉(zhuǎn)子自身的質(zhì)心偏離造成剛性轉(zhuǎn)子的不平衡，而進(jìn)行動(dòng)平衡的目的在于消除這種質(zhì)心偏離，因此在低速下進(jìn)行平衡即可。由于不考慮轉(zhuǎn)子的撓曲變形，故由離心力和離心力力矩的平衡方程就可獲得平衡條件。

剛性轉(zhuǎn)子的任意不平衡均可以用兩個(gè)校正平面內(nèi)的校正質(zhì)量加以平衡。轉(zhuǎn)子經(jīng)過平衡后，在一定精度范圍內(nèi)，其離心慣性力系是一個(gè)平衡力系，其某一中心慣性主軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。剛性轉(zhuǎn)子一旦在某一轉(zhuǎn)速下平衡以后，不論在任何轉(zhuǎn)速下，它總是保持平衡的。[1]

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。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。

動(dòng)平衡機(jī)按系統(tǒng)力學(xué)特性的不同分為軟支承和硬支承兩大類。軟支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)位移式動(dòng)平衡機(jī)，多用于輕小轉(zhuǎn)子的平衡；硬支承平衡機(jī)指平衡轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)，也稱測(cè)力式動(dòng)平衡機(jī)。硬支承動(dòng)平衡機(jī)以其高精度、永久性標(biāo)定和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠的優(yōu)越性，在越來越大的范圍取代了軟支承動(dòng)平衡機(jī)[2]。DH8采用的是硬支承。硬支承平衡機(jī)的剛度很大。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的不平衡離心力不能使支承架產(chǎn)生較大的振動(dòng)信號(hào)時(shí)。轉(zhuǎn)子的不平衡量以交變動(dòng)壓力的形式作用于支承架上，它包含不平衡的大小和相位信息。[3]

3 600KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)

3.1 轉(zhuǎn)子情況 該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由廣州廣重企業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，功率：6000KW，型號(hào)：QF6-4 10.5KV，重量8630kg，額定轉(zhuǎn)速1500rpm，一階臨界轉(zhuǎn)速3063rpm，兩軸承中心距3060mm，轉(zhuǎn)子總長(zhǎng)4095mm。本次動(dòng)平衡試驗(yàn)是該轉(zhuǎn)子出廠前首次進(jìn)行動(dòng)平衡校正。

3.2 轉(zhuǎn)子有兩個(gè)平衡面，試驗(yàn)步驟 ①轉(zhuǎn)子在無試加重的原始狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)500rpm，保持15分鐘，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run1；②在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次低速配重；③運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run2；④在兩個(gè)平衡面進(jìn)行第一次高速配重；⑤進(jìn)行超速實(shí)驗(yàn)，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加至1800rpm，保持兩分鐘，密切關(guān)注轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，若振動(dòng)值超過最大允許值時(shí)，則應(yīng)立即停機(jī)，再一次進(jìn)行低速及高速實(shí)驗(yàn)；⑥超速實(shí)驗(yàn)之后，進(jìn)行第二次低速試驗(yàn)，讓轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)于500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run3，然后進(jìn)行第二次低速配重；⑦再一次運(yùn)轉(zhuǎn)于工作轉(zhuǎn)速1500rpm，記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)run4，并進(jìn)行第二次高速配重；⑧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)run5。⑨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run5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[4]。

3.3 試驗(yàn)振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) ①轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡低速試驗(yàn)。根據(jù)ISO1940-1轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)級(jí)別要達(dá)到G2.5，要求轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在轉(zhuǎn)速n=500rpm時(shí)，轉(zhuǎn)子單邊軸承座位置的剩余不平衡量不大于59.989kg·mm。②轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡高速試驗(yàn)。要求在額定轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，其振動(dòng)幅值軸承垂直和水平方向的振動(dòng)不超過20um。③超速試驗(yàn)。對(duì)于新轉(zhuǎn)子應(yīng)在1.2倍額定轉(zhuǎn)速的速度下進(jìn)行超速試驗(yàn)，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘，無異常即可。本次試驗(yàn)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子超速轉(zhuǎn)速為1800rpm。

3.4 試驗(yàn)結(jié)果 ①轉(zhuǎn)子經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速500rpm時(shí)，軸承座位置的為：汽端剩余不平衡量17.2kg·mm，勵(lì)端剩余不平衡量16.1kg·mm。②經(jīng)平衡校正后，在工作轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)，軸承座位置的剩余不平衡量如表1、圖1所示。③轉(zhuǎn)子在超速轉(zhuǎn)速1800rpm時(shí)運(yùn)行2分鐘，無異常。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析 經(jīng)動(dòng)平衡校正后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩個(gè)軸承座位置的剩余不平衡量均達(dá)到動(dòng)平衡合格要求，因此認(rèn)定經(jīng)動(dòng)平衡校正后的結(jié)果是合格的。

4 結(jié)論

對(duì)6000KW發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)，較好地減少了轉(zhuǎn)子的不平衡量，降低了轉(zhuǎn)子振動(dòng)值，使轉(zhuǎn)子的振動(dòng)達(dá)到了運(yùn)行合格標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。這表明通過高低速運(yùn)轉(zhuǎn)配重的方法進(jìn)行發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速動(dòng)平衡試驗(yàn)，是能滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求的。

參考文獻(xiàn)：

[1]何為等.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡及不平衡響應(yīng)試驗(yàn)研究[J].工業(yè)汽輪機(jī)，2011，04.

[2]李菊麗等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的關(guān)鍵技術(shù)分析[J].工藝與檢測(cè)，2010，11.

[3]胡光輝等.剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試原理及算法分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，06.

[4]徐興科等.剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡[J].中國(guó)設(shè)備工程，2002，03.endprint