CN104236799A - 一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法,其步骤包括：(l)机组启动前准备工作；(2)启动机组，待转速稳定后测量记录各轴承座垂直方向和水平方向振动的幅值和相位；(3)根据#3、#4轴承座振动的振型特征，判断发电机转子的振动属于一阶不平衡还是二阶不平衡；(4)计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位；(5)计算出首次配重的重量，按步骤(4)所得首次加重的相位加入发电机转子后端风扇的平衡槽内并加以固定；(6)配重后分析；(7)配重后，若不达标，调整再次配重的大小和方向。本发明有效地解决了特定类型机组上常见的联轴器前后两侧轴承座水平方向异常振动问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法。
背景技术
小型汽轮发电机组一般由汽轮机转子与发电机转子组成轴系，共有4个轴承座，其中#1、#2为汽轮机转子轴承座，#3、#4为发电机转子轴承座。该类型机组最常发生的振动问题是#2与#3轴承座水平方向的异常振动。解决这种振动问题的传统办法都是以汽轮机与发电机之间的联轴器作为平衡平面进行现场动平衡。由于该类型机组的盘车装置安装在#2、#3轴承箱上，在#2、#3轴承之间联轴器上施加配重必需对盘车装置进行反复拆装，动平衡过程中要耗费大量人力物力，给检修工作造成困难，往往延长检修工期造成较大的经济损失。
发明内容
为了方便有效地解决特定类型机组上常见的联轴器前后两侧轴承座水平方向异常振动问题，本发明提供了一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法,其步骤包括：
(l)机组启动前准备工作；
(2)启动机组，待转速稳定后根据仪器读数记录各轴承座垂直方向和水平方向振动的幅值和相位；
(3)根据#3、#4轴承座振动的振型特征，判断发电机转子的振动属于一阶不平衡还是二阶不平衡；判断标准为：如果#3、#4轴承座垂直振动相位差在30度以内，则属于一阶不平衡；如果#3、#4轴承座垂直振动相位差在180度±20度以内，则属于二阶不平衡；
(4)计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位；
(5)根据汽轮机、发电机转子的水平振动幅值计算出首次配重的重量，对于工作转速3000r/min的发电机转子，水平振动的振幅范围在50～100微米之间时，所对应的试加重量可在0.4～0.8千克之间按比例选取；按步骤(4)所得首次加重的相位加入发电机转子后端风扇的平衡槽内并加以固定；
(6)配重后分析：测量首次配重后振动的幅值和相位是否达到相关振动标准的要求；所述振动标准根据电厂的安全生产要求确定，选择国家标准或电厂内部执行的企业标准；
(7)配重后，若不达标，再次调整配重的大小和方向：一般情况下首次配重后振动即可明显减小。如果原始振动过大，首次配重后振动仍达不到相关振动标准的要求，按首次试加配重前后的振动数据，运用影响系数法计算出再次配重的大小和方向。
所述步骤(l)机组启动前分别在#2、#3、#4轴承座的垂直方向安装振动测量传感器，分别在#2、#3、#4轴承座的水平方向安装振动测量传感器，用来测定#2、#3、#4轴承座的垂直和水平方向的振动幅值；在暴露轴颈表面的中分面位置安装光电传感器，并且转子上粘贴反光带，这样用来测定#2、#3、#4轴承座的振动的相位；光电传感器的安装位置使得反光带在转子旋转时由上向下经过光电传感器；并且水平方向的振动传感器与光电传感器安装在转子同一侧。
所述步骤(2)启动机组到工作转速3000r/min，待转速稳定后，根据测振仪器所显示的各轴承座振动数据，记录各轴承座垂直方向和水平方向振动的幅值和相位；
所述步骤(4)计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位：
根据#2、#3轴承座垂直、水平振动的幅值和相位数据，按以下公式计算出参数α1：
α1＝φ-φ1-φ2-φ3
其中：
φ为#2、#3轴承座垂直振动相位的平均值；
φ1取#2、#3垂直振动相位的差值，在0～30度之间；
φ2为仪器系统的滞后特性角；
φ3取#3轴承座垂直、水平振动的相位差与90度之间的差值。
根据以下公式计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位α2：
如果发电机转子振动是以二阶振型为主，则α2＝α1；
如果发电机转子振动是以一阶振型为主，则α2＝α1+180度。
本发明中的动平衡方法根据转子动力学理论，并且通过大量现场动平衡试验，发现在发电机转子#4轴承座内侧风扇平衡槽内施加配重，可以迅速减小汽轮机转子与发电机转子之间联轴器上的不平衡响应，经过一次配重即可达到较好的动平衡效果。而且在发电机转子#4轴承座内侧风扇平衡槽内施加配重，只需拆装发电机转子后端单侧端盖，其检修工作量比拆装盘车装置小，有利于现场检修工作的快速完成。
本发明中的机组双转子汽轮发电机组轴系最常发生的#2与#3轴承座水平方向的异常振动，其振动特征是：发生异常振动时#2与#3轴承座的垂直、水平方向的振动相位均接近同相(相位差在30度以内)，水平方向的振动幅值高于垂直方向的振动幅值。
本发明的目的在于通过在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重，使各轴承座振动特别是#2、#3轴承座水平方向的振动迅速降低到合格范围之内。
本发明的有益效果：
本发明避开了通过反复拆装盘车装置在联轴器上加配重来消除联轴器两侧振动的传统办法，而是根据该类型机组的轴系振型特征，创造性地利用发电机转子后端风扇的平衡槽作为唯一平衡平面，通过大量试验总结出一种特定的计算方法，进行一次配重即可消除因联轴器中心及质量偏差造成的轴承座水平方向振动。本发明避免了在联轴器上加配重必需反复拆装盘车装置带来的复杂的检修工作，经过实践检验行之有效。
附图说明
图1是本发明的机组轴系结构示意图；
图2是本发明的振动传感器和光电传感器安装示意图。
其中：1、汽轮机转子，2、发电机转子，11、汽轮机转子#1轴承座，12、汽轮机转子#2轴承座，21、发电机转子#3轴承座，22、发电机转子#4轴承座，3、转子，4、轴承座，5、垂直振动传感器的安装位置，6、水平振动传感器和光电传感器的安装位置。
具体实施方式
下面以某化工集团热电厂一台6000KW汽轮发电机组的现场动平衡试验为实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，小型汽轮发电机组一般由汽轮机转子与发电机转子组成轴系，共有4个轴承座，分别为：汽轮机转子#1轴承座11，汽轮机转子#2轴承座12，发电机转子#3轴承座21，发电机转子#4轴承座22。
如图2所示，首先布置#2、#3、#4各轴承座振动测点，机组启动前分别在#2、#3、#4轴承座的垂直方向安装振动测量传感器，分别在#2、#3、#4轴承座的水平方向安装振动测量传感器，用来测定#2、#3、#4轴承座的垂直和水平方向的振动幅值；在暴露轴颈表面的中分面位置安装光电传感器，并且转子上粘贴反光带，这样用来测定#2、#3、#4轴承座的振动的相位；光电传感器的安装位置使得反光带在转子旋转时由上向下经过光电传感器；并且水平方向的振动传感器与光电传感器安装在转子同一侧。
安装测振仪器本特利208DAIU振动数据采集系统，然后启动机组到工作转速3000r/min，测得振动值如表1所示(单位：微米/度)：
表1#2、#3、#4各轴承座振动测点振动值
| 轴承座 | #2 | #3 | #4 |
| 垂直振动 | 13/218 | 30/234 | 2/210 |
| 水平振动 | 77/314 | 89/306 | 5/205 |
由振动测量数据可见，该机组的振动特征为汽轮机转子#2轴承座12与发电机转子#3轴承座21的垂直、水平方向的振动相位均接近同相(相位差在30度以内)，且水平方向的振动幅值高于垂直方向的振动幅值，属于该类型机组常见的振动故障特征，可以应用本发明的动平衡方法进行振动处理。
本发明的应用过程如下：
首先计算α1＝φ-φ1-φ2-φ3＝325度；
其中：φ＝(218+234)/2＝226度；φ1＝234-218＝16度；φ2＝227度；φ3＝90-(306-234)＝18度；
由#3、#4轴承座的振动相位可知发电机转子工作转速下的振型是以一阶振型为主，所以α2＝α1+180度＝145度；
实际在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重：350克/145度。
再次启动机组，测得振动如表2所示(单位：微米/度)：
表2再次启动机组后#2、#3、#4各轴承座振动测点振动值
| 轴承座 | #2 | #3 | #4 |
| 垂直振动 | 2/60 | 3/315 | 7/190 |
| 水平振动 | 26/288 | 28/280 | 11/283 |
以上实例说明，运用本方法通过在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加一次配重，使得该6000KW汽轮发电机组#2、#3轴承座水平方向振动超标问题得到快速有效地解决。
Claims (4)
1.一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法,其特征是，其步骤包括：
(l)机组启动前准备工作；
(2)启动机组，待转速稳定后测量记录各轴承座垂直方向和水平方向振动的幅值和相位；
(3)根据#3、#4轴承座振动的振型特征，判断发电机转子的振动属于一阶不平衡还是二阶不平衡；
(4)计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位；所述步骤(4)中，计算在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位的具体步骤包括：
a.根据#2、#3轴承座垂直、水平振动的幅值和相位数据，按以下公式计算出参数α1：
α1＝φ-φ1-φ2-φ3
其中：φ为#2、#3轴承座垂直振动相位的平均值；φ1取#2、#3垂直振动相位的差值，在0～30度之间；φ2为仪器系统的滞后特性角；φ3取#3轴承座垂直、水平振动的相位差与90度之间的差值；
b.在发电机转子后端风扇的平衡槽内施加配重的首次加重相位α2：
如果发电机转子振动是以二阶振型为主，则α2＝α1；
如果发电机转子振动是以一阶振型为主，则α2＝α1+180度；
(5)根据汽轮机、发电机转子的水平振动幅值计算出首次配重的重量，对于工作转速3000r/min的发电机转子，水平振动的振幅范围在50～100微米之间时，所对应的试加重量可在0.4～0.8千克之间按比例选取；按步骤(4)所得首次加重的相位加入发电机转子后端风扇的平衡槽内并加以固定；
(6)配重后分析：测量首次配重后振动的幅值和相位是否达到相关振动标准的要求；
(7)配重后，若不达标，再次调整配重的大小和方向：如果原始振动过大，首次配重后振动仍达不到相关振动标准的要求，按首次试加配重前后的振动数据，运用影响系数法计算出再次配重的大小和方向。
2.如权利要求1所述的一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法，其特征是，所述步骤(l)机组启动前分别在#2、#3、#4轴承座的垂直方向安装振动测量传感器，分别在#2、#3、#4轴承座的水平方向安装振动测量传感器，用来测定#2、#3、#4轴承座的垂直和水平方向的振动幅值；在暴露轴颈表面的中分面位置安装光电传感器，并且转子上粘贴反光带，用来测定#2、#3、#4轴承座的振动的相位。
3.如权利要求2所述的一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法，其特征是，所述反光带在转子旋转时由上向下经过光电传感器；水平方向的振动传感器与光电传感器安装在转子同一侧。
4.如权利要求1所述的一种快速消除轴承座水平方向振动的动平衡方法，其特征是，判断发电机转子的振动的准则为：如果#3、#4轴承座垂直振动相位差在30度以内，则属于一阶不平衡；如果#3、#4轴承座垂直振动相位差在180度±20度以内，则属于二阶不平衡。
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