水輪發電機不卸試重雙面動平衡

蔣寶鋼

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水輪發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）

水輪發電機轉子質量不平衡是機組振動的重要原因之一。水輪發電機轉子不但尺寸大、質量大，有很多零件是現場組裝而成，且現場組裝工藝很難保證其平衡。現有平衡方法均要求在試驗過程中卸下試重，對于大型水輪發電機，特別是巨型水輪發電機，動輒數百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險的。本文結合剛性轉子動平衡理論和現場實際需求，提出了一種基于影響系數法的不卸試重轉子雙面動平衡方法，試驗證明，該算法具有較高的平衡精度和良好平衡效果，適合在水輪發電機現場推廣應用。

水輪發電機；雙面動平衡；剛性轉子；不卸試重

0 前言

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

動平衡技術從其誕生之日至今，針對不同的轉子類型及測量方法，已發展了眾多成熟技術、方法，但這些方法（影響系數法、振型平衡法等）均要求在試驗過程中卸下試重。對于大型水輪發電機，特別是三峽、溪洛渡、向家壩等巨型水輪發電機，動輒數百公斤的配重，安裝和拆卸都是非常繁重和危險的。本文結合剛性轉子動平衡理論和現場實際需求，提出了一種基于影響系數法的不卸試重轉子雙面動平衡方法。試驗證明，該算法具有較高的平衡精度和良好平衡效果，適合在水輪發電機現場推廣應用。

1 常規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：

平面1加重影響系數：

平面2加重影響系數：

（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加重影響系數不變，平面2加重影響系數為：

3 動平衡試驗示例

依據上述方法，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。該實驗裝置臨界轉速≥5000r/min，平衡實驗轉速1500r/min，試驗數據及平衡結果如表1。

表 1

各矢量方位見圖2，其中加重影響系數為：

圖2 矢量方位圖

4 結束語

本文根據水輪發電機現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，適合在水輪發電機現場推廣應用。

[1] 楊建剛. 旋轉機械振動分析與工程應用[M]. 北京:中國電力出版社.

[2] 王玲花. 水輪發電機組振動及分析[M]. 鄭州: 黃河水利出版社.

[3] 白延年. 水輪發電機設計與計算[M]. 北京: 機械工業出版社.

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年畢業于清華大學電機系電機專業，長期從事水輪發電機技術工作，高級工程師。

審稿人：胡建文