CN102539072B - 一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置及动平衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置及动平衡方法。它的步骤为：步骤一、利用轴振探头和键相探头读取振动值，包括工频振幅和相位角度；步骤二、试加重位置的确定：利用读出的相位角度直接计算出应加重位置，由式(1)计算得到加重位置角度θ后，在键相槽处逆转向盘动转子θ处便是应加重位置；步骤三、试加重大小的确定：由下公式计算得出公式(2)中所需参数均根据风机说明书中查到，从而计算出试加重量的大小。本发明大大提高了一次加重成功的几率，简化了计算公式，工艺上减少了停机贴光标的复杂步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置及动平衡方法。
背景技术
电厂中锅炉侧风机包括一次风机、排粉风机、引风机、送风机、脱硫增压风机、密封风机、净化风机等等，它们是锅炉辅机中比较重要的设备之一，风机运行的稳定直接关系到整个锅炉系统的安全正常运行。
风机叶轮的质量不平衡是指叶轮的质心与其旋转中心不重合，它是电厂中锅炉相关风机最常见的故障之一。引起叶轮质量不平衡的原因有：1、先天性缺陷：如材质不均匀，结构设计不合理，制造和安装误差，即叶轮在设计、加工、制造中存在一定的质量偏心；2、后天运行中造成的：如工作状况较差时、叶片极易受到磨损，较大颗粒和微小粉尘颗粒随高温、高速的烟气通过引风机，叶片会遭受连续不断的冲刷；同时，叶轮表面在高温下很容易氧化生成厚厚的氧化皮，在离心力或振动作用力下自动脱落。长期的双重作用下，叶片出口处形成刀刃状磨损。叶片受损部位的磨损是随机的，且是不规则的，造成了叶轮的不平衡。另外叶轮的结垢也会导致较大的质量不平衡，烟气中的粉尘颗粒会吸附在叶片非工作面上，特别在非工作面的进口处与出口处形成比较严重的粉尘结垢，并且逐渐增厚。风力、风压的不均匀，必然使粉结垢不均匀，造成叶轮的不平衡。
无论是上述哪种情况导致的质量不平衡，都会使转子上的偏心质量在叶轮旋转时的离心力导致振动。
传统动平衡处理方法：
1.将风机转子拆卸后返回生产厂家作动平衡处理，该方法处理时间长，耽误正常发电生产工作，而且叶轮平衡处理回来后，重新安装上可能还会有对中不良等因素导致的振动大的情况。
2.手工计算的方法，如两点法、三点法、划线法，这些方法计算步骤复杂、计算量大，手工画图，精度不高，试加重次数太多，对设备损害大，该方法是一种测量设备条件不允许的情况下迫不得已采用的方法，目前逐步被淘汰；
3.闪光测相位法，闪光灯受转子信号灯电门控制，每当转子上长形凹槽通过平衡点时，光电门接受光，引起闪光。在稳定情况下，在闪光灯照射下可看到转子上的白线好像一直“停在”某一刻度，利用这种频闪现象读出振动相位，该方法需要事先在转子上画上一条白线作为标记，同时还要制作刻度盘，步骤复杂，精度不高，已经逐步被淘汰。
4.光电传感器测相位法，该方法是目前多数电厂风机现场动平衡采用的方法，具体步骤为：①停机，做测试准备。在风机轴上贴反光条，架设测试仪器探头；②开机，初次测量振动值，包括工频振幅和相位角度，记录数值；③停机，凭经验在预估的角度上加试重；④开机，测得加试重后振动值，包括工频振幅和相位角，利用动平衡原理计算应加配重大小和加配重的角度；⑤停机，加配重并焊接牢固，重新开机，测量剩余振动的工频振幅和相位，若振动在允许范围则平衡结束，否则重复第四步以后的操作。整个操作过程繁琐，需要停机才能进行测量，不能满足实时的在线观测。
发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置及动平衡方法，它结构简单，一次安装终身使用，简化了测量过程，满足了实时在线监测。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置，风机叶轮轴通过轴承与电动机连接，所述叶轮轴处设有一个支架，在支架水平位置安装有一个键相探头，支架上键相探头旁边的位置沿圆周开一槽型结构，槽型结构内安装有两个测量轴振的轴振探头。
所述支架安装在水泥基础上，两个轴振探头一个水平方向一个垂直方向布置，或以左右45°角方式布置。
所述轴振探头为涡流探头。
一种电厂锅炉侧风机现场动平衡测量装置的动平衡方法，它的步骤为：
步骤一、利用轴振探头和键相探头读取振动值，包括工频振幅和相位角度；
步骤二、试加重位置的确定：利用读出的相位角度直接计算出应加重位置，
式中，为工频振动相位值，
为振型滞后角，风机叶轮为刚性转子，此时
为轴振探头的数据传输滞后角，不同的传感器铭牌上都有标注；
由式(1)计算得到加重位置角度θ后，在键相槽处逆转向盘动转子θ处便是应加重位置；
步骤三、试加重大小的确定：由下公式计算得出
式中，P-叶轮上的试加重量，kg；
A0-轴振探头测量得到的原始振幅，μm；
r-加重半径，m；
ω-转子的角速度，rad/s；
G-转子重量，kg；
g-重力加速度，m/s2；
S-灵敏度系数，轴承刚度正常时取100，轴承刚度偏低时取200；
公式(2)中所需参数均根据风机说明书中查到，从而计算出试加重量的大小。
如风机由于干扰因素导致试加重后振动降低不大或不降低，这时就要根据试加重后的工频振动幅值和相位计算影响系数，再进行加重，即采用现有光电传感器测相位法进行重新确定：停机，加配重并焊接牢固，重新开机，测量剩余振动的工频振幅和相位，若振动在允许范围则平衡结束；否则，开机，测得加试重后振动值，包括工频振幅和相位角，利用动平衡原理计算应加配重大小和加配重的角度，再重新进行加重。
本发明的有益效果：
1.支架安装在二次灌浆的水泥基础上，刚度高，这样便于安装在其上面的各探头测量准确；
2.支架上的槽型结构便于更换轴振探头的安装位置，两个轴振探头在槽型结构中，可以一个水平一个垂直方式布置，也可以左右45°角布置，方便不同情况下数据比较及后期数据分析；
3.相位测量简单，避免了每次做动平衡时都有先停机，在转轴上贴反光带，减少了做动平衡的开停机次数；
4.一次安装终身适用，避免了每次做动平衡时都要先安装振动探头；
5.采用转子轴振的振幅和相位作为计算配重位置的依据，相对于传统的依赖轴承瓦振参数而言，简化了计算步骤，大大提高了计算精度；
6.测振方便，即插即用，测量准确，现场动平衡精度高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为支架的结构示意图。
其中，1.电动机，2.轴承，3.支架，4.轴振探头，5.键相探头，6.叶轮，7.风机壳。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
图1、图2中，叶轮6外部设有风机壳7，叶轮6的叶轮轴通过轴承2与电动机1连接。在叶轮轴上套装支架3，在支架3水平位置安装有一个键相探头5，支架3上键相探头5旁边的位置沿圆周开一槽型结构，槽型结构内滑动安装有两个测量轴振的轴振探头4。其中两个轴振探头4一个水平方向一个垂直方向布置，或以左右45°角方式布置。
本发明的动平衡方法为：
步骤一、利用轴振探头4和键相探头5直接读取振动值，包括工频振幅和相位角度；
步骤二、试加重位置的确定：利用读出的相位角度便可直接计算出应加重位置，
式中，为工频振动相位值，
为振型滞后角，风机叶轮为刚性转子，此时
为振动传感器的数据传输滞后角，不同的传感器铭牌上都有标注；
由式(1)计算得到加重位置角度θ后，在键相槽处逆转向盘动转子θ处便是应加重位置。
步骤三、试加重大小的确定：可以由下公式计算得出
式中，P-叶轮上的试加重量，kg；
A0-振动传感器测量得到的原始振幅，μm；
r-加重半径，m；
ω-转子的角速度，rad/s；
G-转子重量，kg；
g-重力加速度，m/s2；
S-灵敏度系数，轴承刚度正常时取100，轴承刚度偏低时取200；
公式(2)中所需参数均可以根据风机说明书中查到，可以方便的计算出试加重量的大小。通常情况下(80％几率)，试加重之后，风机振动会降低至合格范围以内，动平衡工作结束，但是不排除个别风机由于其它因素的干扰，导致试加后振动降低不大或不降低，这时就要根据试加重后的工频振动幅值和相位计算影响系数，再进行加重，方法同上面所述的光电传感器测相位法的第五步(见背景技术部分)。可以看出，本方法利用了轴振数据替代传统风机动平衡时采用的瓦振数据，大大提高了一次加重成功的几率，较少了计算步骤，简化了计算公式，工艺上减少了停机贴光标的复杂步骤。
Claims (2)
1.一种电厂锅炉侧风机现场动平衡方法，其特征是，该方法采用一种电厂锅炉侧风机现场动平衡装置，包括：风机叶轮轴通过轴承与电动机连接，所述叶轮轴处设有一个支架，在支架水平位置安装有一个键相探头，支架上键相探头旁边的位置沿圆周开一槽型结构，槽型结构内滑动安装有两个测量轴振的涡流探头；
所述支架安装在水泥基础上，两个轴振探头一个水平方向一个垂直方向布置，或以左右45°角方式布置；所述轴振探头为涡流探头；
该方法的步骤为：
步骤一、利用轴振探头和键相探头读取振动值，包括工频振幅和相位角度；
步骤二、试加重位置的确定：利用读出的相位角度直接计算出应加重位置，
式中，为工频振动相位值，为振型滞后角，风机叶轮为刚性转子，此时 为轴振探头的数据传输滞后角，不同的传感器铭牌上都有标注；
由式(1)计算得到加重位置角度θ后，在键相槽处逆转向盘动转子θ处便是应加重位置；
步骤三、试加重大小的确定：由下公式计算得出：
式中，P—叶轮上的试加重量，kg；
A0—轴振探头测量得到的原始振幅，μm；
r—加重半径，m；
ω—转子的角速度，rad/s；
G—转子重量，kg；
g—重力加速度，m/s2；
S—灵敏度系数，轴承刚度正常时取100，轴承刚度偏低时取200；
公式(2)中所需参数均根据风机说明书中查到，从而计算出试加重量的大小。
2.如权利要求1所述的电厂锅炉侧风机现场动平衡方法，其特征是，如风机由于干扰因素导致试加重后振动降低不大或不降低，这时就要根据试加重后的工频振动幅值和相位计算影响系数，再进行加重，即采用现有光电传感器测相位法进行重新确定：停机，加配重并焊接牢固，重新开机，测量剩余振动的工频振幅和相位，若振动在允许范围则平衡结束；否则，开机，测得加试重后振动值，包括工频振幅和相位角，利用动平衡原理计算应加配重大小和加配重的角度，再重新进行加重。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20121029 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121029 Address after: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Applicant after: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: 250002 Ji'nan City Central District, Shandong, No. 2 South Road, No. 500 Applicant before: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee after: Shandong Electric Power Research Institute Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 250002, No. 500, South Second Ring Road, Shizhong District, Shandong, Ji'nan Patentee before: Shandong Electric Power Research Institute Patentee before: State Grid Corporation of China |
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| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee after: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Address before: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee before: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Patentee before: State Grid Corporation of China |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Effective date of registration: 20220126 Address after: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee after: ELECTRIC POWER RESEARCH INSTITUTE OF STATE GRID SHANDONG ELECTRIC POWER Co. Patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA Address before: 250003 No. 2000, Wang Yue Road, Shizhong District, Ji'nan, Shandong Patentee before: SHANDONG ELECTRIC POWER Research Institute Patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA |
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| TR01 | Transfer of patent right |