CN109596247A - 一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 - Google Patents
一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109596247A CN109596247A CN201811478316.6A CN201811478316A CN109596247A CN 109596247 A CN109596247 A CN 109596247A CN 201811478316 A CN201811478316 A CN 201811478316A CN 109596247 A CN109596247 A CN 109596247A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diagonal bar
- denoted
- balance force
- field spider
- rotor field
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 241000239290 Araneae Species 0.000 title claims abstract description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010358 mechanical oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000306 component Substances 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000010338 mechanical breakdown Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/14—Determining imbalance
- G01M1/16—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架斜筋上布置无线应变传感器,且各传感器所在斜筋上的位置相同,通过无线应变传感器实时监测各斜筋的应力状态。当出现不平衡时,无线应变传感器所在位置处的监测点应力状态发生改变,通过建立该点应力计算的理论公式,进而识别不平衡力的大小与位置。该方法可用于机组运行状态的实时监测,为机组动平衡及提高机组的安全与稳定运行提供理论支撑。
Description
技术领域
本发明属于水轮发电机组技术领域,尤其涉及一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法。
背景技术
转子支架及其附属设备是水轮发电机组核心部件,在机械能转化为电能的过程中发挥重要作用,其性能直接影响机组的安全与稳定运行。
随机组容量的不断增大,水轮发电机组及转子支架运行工况愈加恶劣,承受多种载荷作用,如自重、推力、水力不平衡、电磁不平衡、质量不平衡、电磁扭矩等。其中不平衡力在机组自加工制造、调试及后期运行过程中一直存在,且是影响机组安全稳定运行的最常见因素。不平衡力导致的机械振动频率多为转频或其倍数,机械振动因素多为制造和安装误差,如转动和固定部件的不同心等。此外,运行过程中发生的转轮水封止水片脱落、导轴承螺丝松动、转子磁轭不牢以及转动和固定部件的摩擦等机械故障也会引起主轴的振动。机械不平衡在水轮发电机组中普遍存在,尤其在高水头和高转速的蓄能机组中更为突出。轻则导致机组振动超标,需停机检修,重则导致振动过大、轴瓦磨损,甚至断轴等恶性事故。因此,对于机组不平衡力的及时、准确识别显的尤为重要,目前针对机组不平衡的监测通常基于测试动静部件振动大小,然而,机械振动大小往往受多重因素影响,不平衡力因素不能直观地监测与分析。
在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术至少存在以下问题:
国内外针对水轮机转子支架进行理论建模研究较多,对其进行应力现场实测研究较少,且针对不平衡力实时监测理论与识别方法还较为缺乏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可用于机组运行状态的实时监测,为机组动平衡及提高机组的安全与稳定运行提供理论支撑的半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,包括如下步骤:
(1)在转子支架各个斜筋上安装无线应变传感器;保证各个传感器安装位置周
向完全对称,记斜筋倾斜角度为β,斜筋长度为L1,传感器位置距斜筋一
端即靠近转子中心体端的距离为L2,转子中心体所在半径为R1,磁极/轭
内径为R2、外径为R3;具有以下关系:
(2)实际运行状态下,转子支架以角速度Ω旋转,通过无线应变传感器,可测得斜筋上各测点应力值,斜筋共有N个,记为σ1、σ2、σ3直至σN。
(3)无线应变传感器所在位置理论应力值分析:转子中心体的几何中心点记为O,无线应变传感器所在位置记为A,斜筋内端记为D、外端连接磁极/轭位置记为B,无线应变传感器质量记为G,单个斜筋质量记为G0、斜筋横截面积记为F、斜筋截面系数记为W,AC垂直于斜筋BD,C点在OB上;DB与OB的夹角为α;则有以下关系:
无线应变传感器所在位置处的离心拉应力σt:
无线应变传感器所在位置处的离心力引起的弯曲应力σb:
总应力σ为:σ=σt+σb,得出:测点所在位置的总应力值为质量G的线性函数;(4)不平衡力的分析与识别:各测点应力值记为σ1、σ2、σ3直至σN。
1)当σ1、σ2、σ3直至σN相等时,说明各测点受力均衡,没有不平衡力;
2)当σ1>σ2,σ2、σ3直至σN相等时,说明测点σ1处具有不平衡力,不平衡质量Gres:
3)当σ1>σ2>σ3,σ3、σ4直至σN相等时,说明测点σ1、σ2处具有不平衡力,不平衡质量分别为:
在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架上安装无线应变测试系统,测试实际运行状态下斜切式转子支架应力变化情况。
根据周向对称分布的无线应变传感器及所测试的转子支架斜筋应力状态,并建立斜筋应力理论计算模型,进而识别不平衡力的大小与位置。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果,可用于机组运行状态的实时监测,为机组动平衡及提高机组的安全与稳定运行提供理论支撑。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法的转子支架结构及测点布置示意图;
图2是不平衡力监测分析模型示意图;
上述图中的标记均为:1、转子中心体,2、磁极/轭,3、斜筋,4、无线应变传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
参见图1,一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,包括:转子支架具有N个斜筋、中心体、磁极/轭,在N个斜筋上布置无线应变传感器,且位置(传感器所在圆周直径及沿轴向高度)相同。
实际运行过程中,通过无线应变传感器实时监测各个斜筋的应力状态。正常运行状态下,由于转子支架结构、传感器位置在周向完全对称,因此各监测点应力状态一致;当出现不平衡时,不平衡力所在位置附近处的监测点应力状态发生改变,通过建立该点应力计算的理论公式,进而可以识别不平衡力的大小与位置。
1)本发明在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架上安装无线应变测试系统,可测试正常运行状态下转子支架不平衡力的大小和位置。
2)本发明提出根据周向对称分布的转子支架应力状态,通过建立不平衡理论识别模型,进而识别不平衡力的大小与位置。
具体实施步骤如下:
1.在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架各个斜筋上安装无线应变传感器。保证各个传感器安装位置周向完全对称,记斜筋倾斜角度为β,长度为L1,传感器位置距斜筋一端(靠近转子中心体端)的距离为L2,转子中心体所在半径为R1,磁极/轭内径为R2、外径为R3。具有以下关系:
2.实际运行状态下,转子支架以角速度Ω旋转,通过无线应变传感器,可测得斜筋(N个)上各测点应力值,记为σ1、σ2、σ3、……、σN。
3.无线应变传感器所在位置理论应力值分析。如附图2所示,转子中心体的中心点记为O,无线应变传感器所在位置记为A,斜筋内端记为D、外端连接磁极/轭位置记为B,其质量记为G,单个斜筋质量记为G0、横截面积记为F、截面系数记为W,AC垂直于斜筋BD,C点在OB上。则有如下关系:
无线应变传感器所在位置处的离心拉应力σt:
无线应变传感器所在位置处的离心力引起的弯曲应力σb:
总应力σ为:σ=σt+σb,可以看出:在一定转速下,测点所在位置的总应力值为质量G的线性函数。
4.不平衡力的分析识别。各测点应力值记为σ1、σ2、σ3、……、σN,
1)当σ1=σ2=σ3=……=σN时,说明各测点受力均衡,没有不平衡力;
2)当σ1>σ2=σ3=……=σN时,说明测点σ1处具有不平衡力,不平衡质量Gres:
3)当σ1>σ2>σ3=……=σN时,说明测点σ1、σ2处具有不平衡力,不平衡质量分别为:
其它以此类推。
在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架斜筋上布置无线应变传感器,且各传感器所在斜筋上的位置相同,通过无线应变传感器实时监测各斜筋的应力状态。当出现不平衡时,无线应变传感器所在位置处的监测点应力状态发生改变,通过建立该点应力计算的理论公式,进而识别不平衡力的大小与位置。该方法可用于机组运行状态的实时监测,为机组动平衡及提高机组的安全与稳定运行提供理论支撑。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)在转子支架各个斜筋上安装无线应变传感器;保证各个传感器安装位置周向完全对称,记斜筋倾斜角度为β,斜筋长度为L1,传感器位置距斜筋一端即靠近转子中心体端的距离为L2,转子中心体所在半径为R1,磁极/轭内径为R2、外径为R3;具有以下关系:
(2)实际运行状态下,转子支架以角速度Ω旋转,通过无线应变传感器,可测得斜筋上各测点应力值,斜筋共有N个,记为σ1、σ2、σ3直至σN。
(3)无线应变传感器所在位置理论应力值分析:转子中心体的几何中心点记为O,无线应变传感器所在位置记为A,斜筋内端记为D、外端连接磁极/轭位置记为B,无线应变传感器质量记为G,单个斜筋质量记为G0、斜筋横截面积记为F、斜筋截面系数记为W,AC垂直于斜筋BD,C点在OB上;DB与OB的夹角为α;则有以下关系:
无线应变传感器所在位置处的离心拉应力σt:
无线应变传感器所在位置处的离心力引起的弯曲应力σb:
总应力σ为:σ=σt+σb,得出:测点所在位置的总应力值为质量G的线性函数;
(4)不平衡力的分析与识别:各测点应力值记为σ1、σ2、σ3直至σN。
1)当σ1、σ2、σ3直至σN相等时,说明各测点受力均衡,没有不平衡力;
2)当σ1>σ2,σ2、σ3直至σN相等时,说明测点σ1处具有不平衡力,不平衡质量Gres:
3)当σ1>σ2>σ3,σ3、σ4直至σN相等时,说明测点σ1、σ2处具有不平衡力,不平衡质量分别为:
2.如权利要求1所述的半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,其特征在于,在半伞式水泵水轮机斜切式转子支架上安装无线应变测试系统,测试实际运行状态下斜切式转子支架应力变化情况。
3.如权利要求2所述的半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法,其特征在于,根据周向对称分布的无线应变传感器及所测试的转子支架斜筋应力状态,并建立斜筋应力理论计算模型,进而识别不平衡力的大小与位置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811478316.6A CN109596247B (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811478316.6A CN109596247B (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109596247A true CN109596247A (zh) | 2019-04-09 |
CN109596247B CN109596247B (zh) | 2021-02-19 |
Family
ID=65961049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811478316.6A Active CN109596247B (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109596247B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020233458A1 (zh) * | 2019-05-17 | 2020-11-26 | 浙江大学 | 一种圆形阀芯底面不平衡力矩测量装置及测量方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080164698A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-10 | Gilbert Habets | Method and device to measure, test and monitor turbine performance and conditions |
CN201594029U (zh) * | 2009-10-29 | 2010-09-29 | 天津市天发重型水电设备制造有限公司 | 用于水轮发电机转子静平衡试验工装的改进 |
CN202433153U (zh) * | 2012-01-14 | 2012-09-12 | 广东省源天工程公司 | 灯泡贯流式水轮发电机组的转子静平衡试验装置 |
CN105675213A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-15 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种水轮发电机转子动平衡试验配重方法 |
CN106525337A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-22 | 北京中元瑞讯科技有限公司 | 基于在线数据的水轮发电机组磁拉力不平衡故障分析方法 |
-
2018
- 2018-12-05 CN CN201811478316.6A patent/CN109596247B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080164698A1 (en) * | 2007-01-10 | 2008-07-10 | Gilbert Habets | Method and device to measure, test and monitor turbine performance and conditions |
CN201594029U (zh) * | 2009-10-29 | 2010-09-29 | 天津市天发重型水电设备制造有限公司 | 用于水轮发电机转子静平衡试验工装的改进 |
CN202433153U (zh) * | 2012-01-14 | 2012-09-12 | 广东省源天工程公司 | 灯泡贯流式水轮发电机组的转子静平衡试验装置 |
CN105675213A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-15 | 国网甘肃省电力公司电力科学研究院 | 一种水轮发电机转子动平衡试验配重方法 |
CN106525337A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-03-22 | 北京中元瑞讯科技有限公司 | 基于在线数据的水轮发电机组磁拉力不平衡故障分析方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020233458A1 (zh) * | 2019-05-17 | 2020-11-26 | 浙江大学 | 一种圆形阀芯底面不平衡力矩测量装置及测量方法 |
US11703401B2 (en) | 2019-05-17 | 2023-07-18 | Zhejiang University | Measuring device and measuring method for measuring unbalanced moment of bottom surface of circular valve core |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109596247B (zh) | 2021-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109488630B (zh) | 基于谐波相对指标的离心风机转子不对中故障诊断方法 | |
CN108801635A (zh) | 一种用于系列可变轴径滑动轴承动态特性测试的实验装置及方法 | |
CN107860581B (zh) | 一种模块化发动机转子不平衡振动综合试验台 | |
CN210265211U (zh) | 一种便于进行动平衡在线校正的风机 | |
CN110006659A (zh) | 一种齿轮传动风扇发动机低压转子系统模型试验器 | |
CN111044277A (zh) | 一种泵站机组的故障诊断系统及方法 | |
CN109115408B (zh) | 一种基于离心力方程的大型水电机组动平衡试验方法 | |
CN106323548A (zh) | 基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法 | |
CN104977124A (zh) | 完全动平衡联轴器 | |
CN109596247A (zh) | 一种半伞式水泵水轮机斜切式转子支架不平衡力测试分析方法 | |
CN113447202B (zh) | 一种调整转子平衡的方法 | |
CN108644130A (zh) | 一种泵组故障的检测方法 | |
CN106989879A (zh) | 一种汽轮发电机机座模态测试方法 | |
CN106950062B (zh) | 磁悬浮轴承抗跌落性能的测试实验台 | |
CN103512685B (zh) | 一种用于研究阻尼密封预旋效应的密封力测试装置 | |
JP6716080B2 (ja) | 回転機械およびそのような機械を含むエネルギー変換のための設備 | |
CN107489609A (zh) | 立式间隙流动动力特性系数测试装置 | |
CN102680173A (zh) | 改善变频空调器的单转子压缩机音质的控制方法 | |
CN101642777A (zh) | 用普鲁夫动平衡仪解决吐丝机现场动平衡的工艺方法 | |
CN111739160B (zh) | 一种水轮机转轮动静干涉振动频率识别的方法 | |
RU2426014C1 (ru) | Расчетно-имитационный способ балансировки вала | |
CN111767873B (zh) | 一种水轮机活动导叶流场叠加振动频率判别的方法 | |
CN113092096A (zh) | 一种基于导轴承参数的水轮机转轮破损检测方法 | |
CN210715257U (zh) | 一种有利于动平衡测试的磁悬浮涡轮转子结构 | |
CN103969001B (zh) | 可拆卸式涡轮增压器整体动平衡测试用蜗壳 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |