蔣寶鋼

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水輪發(fā)電機不卸試重雙面動平衡

蔣寶鋼

（哈爾濱電機廠有限責任公司，哈爾濱 150040）

水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡是機組振動的重要原因之一。水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子不但尺寸大、質(zhì)量大，有很多零件是現(xiàn)場組裝而成，且現(xiàn)場組裝工藝很難保證其平衡?，F(xiàn)有平衡方法均要求在試驗過程中卸下試重，對于大型水輪發(fā)電機，特別是巨型水輪發(fā)電機，動輒數(shù)百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險的。本文結(jié)合剛性轉(zhuǎn)子動平衡理論和現(xiàn)場實際需求，提出了一種基于影響系數(shù)法的不卸試重轉(zhuǎn)子雙面動平衡方法，試驗證明，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)電機現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

水輪發(fā)電機；雙面動平衡；剛性轉(zhuǎn)子；不卸試重

0 前言

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

動平衡技術(shù)從其誕生之日至今，針對不同的轉(zhuǎn)子類型及測量方法，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）均要求在試驗過程中卸下試重。對于大型水輪發(fā)電機，特別是三峽、溪洛渡、向家壩等巨型水輪發(fā)電機，動輒數(shù)百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險的。本文結(jié)合剛性轉(zhuǎn)子動平衡理論和現(xiàn)場實際需求，提出了一種基于影響系數(shù)法的不卸試重轉(zhuǎn)子雙面動平衡方法。試驗證明，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)電機現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

1 常規(guī)雙面動平衡試驗步驟

（1）分別計算兩個平面加重對兩個測點的影響系數(shù)：

平面1加重影響系數(shù)：

平面2加重影響系數(shù)：

（對測點2）

這是一個二元一次方程組，解此方程組即可求得兩個平面上的加重量大小和方位。

2 不卸試重雙面動平衡

將式（2）+（3）-（1）整理后得：

則式（4）簡化為：

式（5）即為不卸試重時的平衡方程，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 動平衡試驗示例

依據(jù)上述方法，采用mathcad軟件編寫了一套計算程序。mathcad軟件可方便地進行矢量計算和方程求解，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)場條件限制，本文采用大學動平衡實驗室實驗裝置進行驗證。該實驗裝置臨界轉(zhuǎn)速≥5000r/min，平衡實驗轉(zhuǎn)速1500r/min，試驗數(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)電機現(xiàn)場動平衡試驗拆卸試重困難的實際情況，提出了一種不需卸試重的計算方法，采用mathcad軟件編寫了一套計算程序。試驗證明，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)電機現(xiàn)場推廣應(yīng)用。

[1] 楊建剛. 旋轉(zhuǎn)機械振動分析與工程應(yīng)用[M]. 北京:中國電力出版社.

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

[3] 白延年. 水輪發(fā)電機設(shè)計與計算[M]. 北京: 機械工業(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)于清華大學電機系電機專業(yè)，長期從事水輪發(fā)電機技術(shù)工作，高級工程師。

審稿人：胡建文