CN109781344A

CN109781344A - 转子动态直轴法

Info

Publication number: CN109781344A
Application number: CN201910012829.6A
Authority: CN
Inventors: 杨彦君; 周峰; 杨向春
Original assignee: BEIJING DIANLIAN TIANSHI VIBRATION TECHNOLOGY Co Ltd; China Shenhua Energy Co Ltd; Shenhua Shendong Power Co Ltd; Dianta Power Generating Co of Shenhua Shendong Power Co Ltd
Current assignee: BEIJING DIANLIAN TIANSHI VIBRATION TECHNOLOGY Co Ltd; China Shenhua Energy Co Ltd; Shenhua Shendong Power Co Ltd; Dianta Power Generating Co of Shenhua Shendong Power Co Ltd
Priority date: 2019-01-07
Filing date: 2019-01-07
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明的主要目的在于提供一种转子动态直轴法，包括：测量转子在配重前过临界转速和工作转速下的原始振动量在所述转子的中间部位安装试验螺栓配重并继续测试所述转子的配重振动量计算所述螺栓配重对于所述转子的振动影响系数；根据所述振动影响系数计算得出转子在所述中间部位的理论平衡配重量Q；根据所述振动影响系数和所述转子自身重量计算得出需要增加的配重增量Q_增加；根据所述平衡配重量Q和配重增量Q_增加计算得出最终配重在所述转子的中间部位安装配重为的试验螺栓。本发明的转子动态直轴法解决了现有技术中的由于汽轮机转子弯曲引起的转动不平衡的问题。

Description

转子动态直轴法

技术领域

本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种转子动态直轴法。

背景技术

发生汽轮发电机组大轴弯曲是电力行业的重大事故之一，近年来具不完全统计我国依然有近80台300MW等级和600MW等级机组发生了高中压转子逐渐发生弯曲故障。

经调研，发生弯曲机组的高中压转子的弯曲度范围在80μm至180μm之间。此类转子弯曲故障呈现的共同特点是：(1)无论是过临界还是带负荷，高中压转子的振动随时间逐渐增大；(2)振动以1X分量为主，振动相位基本稳定；(3)高中压转子的两个支持轴承振动呈现同相振动，既呈现一阶振型；(4)转子偏心逐渐增大(新机一般呈现快速发展期、稳定期和加剧恶化期)。

对于发生弯曲的汽轮机转子可以通过实施现场动平衡来抵消由于转子弯曲而引起的动不平衡振动。考虑现场动平衡的实施难度，习惯上愿意在高中压转子第一、第二平面平衡槽内实施动平衡。但由于转子呈现一阶振型，而高中压转子工作转速在一阶临界转速之上，柔性转子在穿越临界转速后会发生模态转变，这使得转子在过临界转速时的加重相位角与工作转速下的相位角出现矛盾或正交现象，这一现象经常使得实施第一、第二平面现场动平衡工作陷入困境。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子动态直轴法，以解决现有技术中的由于汽轮机转子弯曲引起的转动不平衡的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子动态直轴法，包括：测量转子在配重前过临界转速和工作转速下的原始振动量在所述转子的中间部位安装试验螺栓配重并继续测试所述转子的配重振动量计算所述螺栓配重对于所述转子的振动影响系数；

根据所述振动影响系数计算得出转子在所述中间部位的理论平衡配重量Q；

根据所述振动影响系数和所述转子自身重量计算得出需要增加的配重增量Q_增加；

根据所述平衡配重量Q和配重增量Q_增加计算得出最终配重

在所述转子的中间部位安装配重为的试验螺栓。

进一步地，在测量所述转子的原始振动量和所述转子的试验振动量时，冲转所述转子到该转子的临界转速以上。

进一步地，将所述转子冲转至工作转速并测量所述转子在预定转速下的振动量并判断所述振动量是否符合要求。

进一步地，将所述转子冲转至工作转速并测量所述转子在工作转速下的振动量并判断所述振动量是否符合要求。

进一步地，如果所述振动量和所述振动量均符合要求，则为最终配重；如果所述振动量和所述振动量中任意一个不符合要求，则在所述转子的两端加装平衡质量，以消除所述转子残损的一阶不平衡分量和二阶不平衡分量。

进一步地，在所述转子的两端加装平衡质量时，采用所述振动影响系数分别进行转子一、二阶振动配重质量计算，最终进行矢量合成，合成后的和为所述转子两端的最终配重质量。

进一步地，在采用影响系数法分别进行转子一、二阶振动配重质量计算时，对和分别进行振型分离，以的一阶量作为消除转子一阶残余不平衡分量的基准，以的二阶量作为消除转子二阶残余不平衡分量的基准。

进一步地，在所述转子的两端加装配重时，采用多个螺栓分别穿设在所述转子的两端的方法增加配重。

进一步地，在装配重时采用相对所述转子的轴心对称加载螺栓。

进一步地，在装配重时将多个所述螺栓沿所述转子的径向均布连接在所述转子上。

应用本发明的技术方案的汽轮机弯曲转子动态直轴方法，应用振型分离法将一阶振型和二阶振型有效分离，根据最优振型消除原理，通过在高中压转子第三平面安装足量(大于理论不平衡质量)平衡质量，使高中压转子过临界时的相位改变180°(呈反相)，待机组定速后，结合工作转速下的振动幅值及相位，应用振型分离法在高中压转子第一、第二平面继续加装适当量的平衡质量，进一步消除转子残存的一阶、二阶振动分量，最终实现“反扁担式”动态直轴。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的转子动态直轴的实施例的受力示意图；以及

图2示出了本发明的转子配重安装布置示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种转子动态直轴法，请参考图1和图2，该转子动态直轴法的具体实施步骤为：

步骤S101，测量转子在配重前过临界转速和工作转速下的原始振动量

步骤S102，在转子的中间部位安装试验螺栓配重并继续测试转子的配重振动量

步骤S103，计算螺栓配重对于转子的振动影响系数；

步骤S104，根据振动影响系数计算得出转子在中间部位的理论平衡配重量Q；

步骤S105，根据振动影响系数和转子自身重量计算得出需要增加的配重增量Q_增加；

步骤S106，根据平衡配重量Q和配重增量Q_增加计算得出最终配重

在转子的中间部位安装配重为的试验螺栓。

通过上述步骤，首先按照规程冲转故障汽轮机转子到工作转速，此时测量该转子在临界转速和工作转速下的原始振动量并记录；本实施例在图1中的a处设有螺栓孔，以便于安装试验螺栓，然后在a处安装配重为的试验螺栓，之后按照规程再次对安装有螺栓的转子冲转至转子转速到临界转速以上，在测试此时的振动量通过不加配重时的振动量和加了配种后的振动量作对比计算得出配重的质量对于该转子的振动的影响系数，进而根据转子的弯曲得出该转子需要在a处加载的理论平衡配重量Q，以Q为基准配重量，结合转子自身重量适当增加配重量，一般增加配重质量可按照经验公式进行估算。以Q和Q_增加之和为转子在中间部位a处的最终配重加重后实现转子过临界转速时的振动相位较原始振动相位改变约180°，即呈反相；最后在转子的中间部位a处加载配重为的试验螺栓。

在测量转子的原始振动量和转子的试验振动量时，冲转转子到该转子的临界转速以上。

将转子冲转至工作转速并测量转子在预定转速下的振动量并判断振动量是否符合要求。将转子冲转至工作转速并测量转子在工作转速下的振动量并判断振动量是否符合要求。

本实施例中将该转子冲转到工作转速并测量该转子在预定转速和工作转速下的振动量和如和均达到优良水平，则现场动平衡工作结束，此时为最终配重。

如果振动量和振动量中任意一个不符合要求，则在转子的两端加装平衡质量，以消除转子残损的一阶不平衡分量和二阶不平衡分量。

本实施例中若振动量和振动量中任意一个未达到优良水平，应用振型分离法在转子第一、第二平面继续加装平衡质量，消除转子残损的一阶和二阶不平衡分量，最终实现“反扁担式”动态直轴。具体步骤为：将和分别进行振型分离，以的一阶量作为消除转子一阶残余不平衡分量的基准，以的二阶量作为消除转子二阶残余不平衡分量的基准，应用影响系数法分别进行转子一、二阶振动配重质量计算，最终进行矢量合成，合成后的和为转子最终第一、第二平面配重质量。

在转子的两端加装平衡质量时，采用振动影响系数分别进行转子一、二阶振动配重质量计算，最终进行矢量合成，合成后的和为转子两端的最终配重质量。

在采用影响系数法分别进行转子一、二阶振动配重质量计算时，对和分别进行振型分离，以的一阶量作为消除转子一阶残余不平衡分量的基准，以的二阶量作为消除转子二阶残余不平衡分量的基准。

在转子的两端加装配重时，采用多个螺栓分别穿设在转子的两端的方法增加配重。在装配重时采用相对转子的轴心对称加载螺栓。在装配重时将多个螺栓沿转子的径向均布连接在转子上。

本实施例中具体说明了在向转子加装螺栓时应采用的方法和步骤，如图2所示，对转子的两端加装配重，即对图1中转子的b处和c处加装螺栓，在加装时有两个原则，一是相对于转子的轴线对称加装；二是在转子的b面或c面加装螺栓时，应相对于转子的中心对称的进行加装。

本申请提出了一种汽轮机弯曲转子动态直轴方法，如图1所示，F1、F2、和F3分别为转子在各个位置处受到的力的作用，该转子动态直轴法应用振型分离法将一阶振型和二阶振型有效分离，根据最优振型消除原理，通过在高中压转子第三平面安装足量(大于理论不平衡质量)平衡质量，使高中压转子过临界时的相位改变180°(呈反相)，待机组定速后，结合工作转速下的振动幅值及相位，应用振型分离法在高中压转子第一、第二平面继续加装适当量的平衡质量，进一步消除转子残存的一阶、二阶振动分量，最终实现“反扁担式”动态直轴。

本发明的转子动态直轴法在实际应用效果如下：

该技术在某电厂汽轮机高中压弯曲转子上得到了成功应用，取得了良好的效果。

针对某电厂高中压转子振动特征及转子弯曲程度，最终通过现场测试和理论计算在该转子第三平面加重1450g，第一平面加重290g，第二平面加重290g。

加重前后数据对比如表1：

通过近一年的运行跟踪，该机组高中压转子弯曲值由方案实施前的93μm降至86μm。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过该技术的现场应用，可以有效解决由于柔性转子由于模态变化而引起的转子一、二阶加重相位角矛盾或正交问题，可以在不接缸的情况下有效消除由于转子弯曲而引发的同相振动问题。

2、通过该技术的现场应用，可以借助施加与弯曲转子高点相反的外加离心力，使汽轮机转子在长期高温工况下运行，达到自我动态校直的目的，进而实现弯曲转子“反扁担式”动态直轴。

3、通过该技术的成功应用，不仅有效的提高了机组的安全性和经济性，还有效的延长了转子的使用寿命，同时缩短了机组检修周期，降低了检修费用。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种转子动态直轴法，其特征在于，包括：

测量转子在配重前过临界转速和工作转速下的原始振动量

在所述转子的中间部位安装试验螺栓配重并继续测试所述转子的配重振动量

计算所述螺栓配重对于所述转子的振动影响系数；

根据所述平衡配重量Q和配重增量Q_增加计算得出最终配重

在所述转子的中间部位安装配重为的试验螺栓。

2.根据权利要求1所述的转子动态直轴法，其特征在于，在测量所述转子的原始振动量和所述转子的试验振动量时，冲转所述转子到该转子的临界转速以上。

3.根据权利要求1所述的转子动态直轴法，其特征在于，将所述转子冲转至工作转速并测量所述转子在预定转速下的振动量并判断所述振动量是否符合要求。

4.根据权利要求3所述的转子动态直轴法，其特征在于，将所述转子冲转至工作转速并测量所述转子在工作转速下的振动量并判断所述振动量是否符合要求。

5.根据权利要求4所述的转子动态直轴法，其特征在于，如果所述振动量和所述振动量均符合要求，则为最终配重；

如果所述振动量和所述振动量中任意一个不符合要求，则在所述转子的两端加装平衡质量，以消除所述转子残损的一阶不平衡分量和二阶不平衡分量。

6.根据权利要求5所述的转子动态直轴法，其特征在于，在所述转子的两端加装平衡质量时，采用所述振动影响系数分别进行转子一、二阶振动配重质量计算，最终进行矢量合成，合成后的和为所述转子两端的最终配重质量。

7.根据权利要求6所述的转子动态直轴法，其特征在于，在采用影响系数法分别进行转子一、二阶振动配重质量计算时，对和分别进行振型分离，以的一阶量作为消除转子一阶残余不平衡分量的基准，以的二阶量作为消除转子二阶残余不平衡分量的基准。

8.根据权利要求5所述的转子动态直轴法，其特征在于，在所述转子的两端加装配重时，采用多个螺栓分别穿设在所述转子的两端的方法增加配重。

9.根据权利要求8所述的转子动态直轴法，其特征在于，在装配重时采用相对所述转子的轴心对称加载螺栓。

10.根据权利要求8所述的转子动态直轴法，其特征在于，在装配重时将多个所述螺栓沿所述转子的径向均布连接在所述转子上。