水轮发电机不卸试重双面动平衡

蒋宝钢



水轮发电机不卸试重双面动平衡

蒋宝钢

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

水轮发电机转子质量不平衡是机组振动的重要原因之一。水轮发电机转子不但尺寸大、质量大，有很多零件是现场组装而成，且现场组装工艺很难保证其平衡。现有平衡方法均要求在试验过程中卸下试重，对于大型水轮发电机，特别是巨型水轮发电机，动辄数百公斤的配重，安装和拆卸都是非常繁重和危险的。本文结合刚性转子动平衡理论和现场实际需求，提出了一种基于影响系数法的不卸试重转子双面动平衡方法，试验证明，该算法具有较高的平衡精度和良好平衡效果，适合在水轮发电机现场推广应用。

水轮发电机；双面动平衡；刚性转子；不卸试重

0 前言

水轮发电机转子质量不平衡是机组振动的重要原因之一。水轮发电机转子不但尺寸大、质量大，有很多零件是现场组装而成，且现场组装工艺很难保证其平衡。在试运行前，不可能如水轮机转轮那样进行静平衡工作，故只有在机组起动试运行阶段，发现确由转子质量不平衡而引起机组振动超标时，才需进行平衡试验。发电机转子平衡试验是在发电机额定转速下旋转时进行的试验，故称动平衡试验。

动平衡技术从其诞生之日至今，针对不同的转子类型及测量方法，已发展了众多成熟技术、方法，但这些方法（影响系数法、振型平衡法等）均要求在试验过程中卸下试重。对于大型水轮发电机，特别是三峡、溪洛渡、向家坝等巨型水轮发电机，动辄数百公斤的配重，安装和拆卸都是非常繁重和危险的。本文结合刚性转子动平衡理论和现场实际需求，提出了一种基于影响系数法的不卸试重转子双面动平衡方法。试验证明，该算法具有较高的平衡精度和良好平衡效果，适合在水轮发电机现场推广应用。

1 常规双面动平衡试验步骤

（1）分别计算两个平面加重对两个测点的影响系数：

平面1加重影响系数：

平面2加重影响系数：

（对测点2）

这是一个二元一次方程组，解此方程组即可求得两个平面上的加重量大小和方位。

2 不卸试重双面动平衡

将式（2）+（3）-（1）整理后得：

则式（4）简化为：

式（5）即为不卸试重时的平衡方程，它与式（1）的形式完全相同，而平面1加重影响系数不变，平面2加重影响系数为：

3 动平衡试验示例

依据上述方法，采用mathcad软件编写了一套计算程序。mathcad软件可方便地进行矢量计算和方程求解，其图形功能更可直观地表示各矢量的方位和大小。

由于现场条件限制，本文采用大学动平衡实验室实验装置进行验证。该实验装置临界转速≥5000r/min，平衡实验转速1500r/min，试验数据及平衡结果如表1。

表 1

各矢量方位见图2，其中加重影响系数为：

图2 矢量方位图

4 结束语

本文根据水轮发电机现场动平衡试验拆卸试重困难的实际情况，提出了一种不需卸试重的计算方法，采用mathcad软件编写了一套计算程序。试验证明，该算法具有较高的平衡精度和良好平衡效果，适合在水轮发电机现场推广应用。

[1] 杨建刚. 旋转机械振动分析与工程应用[M]. 北京:中国电力出版社.

[2] 王玲花. 水轮发电机组振动及分析[M]. 郑州: 黄河水利出版社.

[3] 白延年. 水轮发电机设计与计算[M]. 北京: 机械工业出版社.

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

蒋宝钢（1960-），1984年毕业于清华大学电机系电机专业，长期从事水轮发电机技术工作，高级工程师。

审稿人：胡建文