[发明专利]一种针对转子稳定热不平衡振动的动平衡方法及装置

说明书

本发明公开了一种针对转子稳定热不平衡振动的动平衡方法及装置，所述方法包括：在汽轮发电机组架设具备相位分析功能的数据采集分析仪；汽轮发电机组冲转过程中，通过数据采集分析仪测量轴瓦的轴振数据；确定试加重角度；利用试加重角度对汽轮发电机组加重，根据加重前后的振动向量以及预设的初始试加重向量确定动平衡影响系数；建立汽轮发电机组不同工况下振动向量、动平衡影响系数以及待加重向量之间的关系；采用最小二乘法获取待加重向量，使得汽轮发电机组各工况下残余振动向量最小；本发明的优点在于：适用于热不平衡振动场景，不存在降低某一工况下的振动，而导致另一工况振动升高的可能性。

技术领域

本发明涉及旋转设备故障诊断与控制技术领域，更具体涉及一种针对转子稳定热不平衡振动的动平衡方法及装置。

背景技术

对于大型火力发电机组来说，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对发电机作功产生电能。在工业生产中因为各种的原因，可能导致引起汽轮发电机组转子主轴弯曲：

(1)主轴与静止部件发生摩擦，在摩擦点附近，主轴因摩擦发热而膨胀，产生反向压缩应力，促使轴弯曲。

(2)在制造过程中，因热处理不当或加工不良，所以主轴内部还存在着残余应力。在主轴装入汽缸后，运行过程中这个残余应力会局部或全部消失，致使轴弯曲。

(3)检修不良，引起轴弯曲。1)通流部分轴向间隙调整不合适，使隔板与叶轮或其他部分在运行中发生单面摩擦，轴产生局部过热而弯曲。2)轴封间隙、隔板汽封间隙过小或不均匀，启动后与轴发生摩擦而造成轴弯曲。3)转子中心没有找正，滑销系统没有清理干净，或者转子质量不平衡没有消除，以致在启动过程中产生较大的振动，使主轴与静止部分发生摩擦而弯曲。4)汽封门或调速汽门检修质量不好，有漏汽，于是在汽轮机停机过程中，因蒸汽漏人机内使轴局部受热而弯曲。

(4)运行操作不当，引起轴弯曲。1)汽轮机转子停转后，由于汽缸与转子冷却速度不一致，以及下汽缸比上汽缸冷却速度快，形成上、下缸温差，因而转子上部较下部热，转子下部收缩得快，致使轴向上弯曲。这属于弹性弯曲，等上、下缸温差消失后，转子恢复原状。2)停机后，轴弹性弯曲尚未恢复原状又再次启动，而暖机时间又不够，轴仍处于弹性弯曲状态，这样启动后会发生振动。严重时主轴与轴封片发生摩擦，使轴局部受热而产生不均匀的热膨胀，引起永久弯曲变形。3)在汽轮机启动时，转子尚未转动就向轴封送汽暖机，或启动时抽真空过高使进入轴封的蒸汽过多，以及送汽时间过长等，均会使汽缸内部形成上热下冷，转子受热不均匀而产生弯曲变形。4)运行中发生水冲击，转子推力增大并产生很大的不平衡扭力，使转子剧烈振动，并使隔板与叶轮、动叶与静叶之间发生摩擦，进而引起弯曲。

(5)发电机转子冷却不均。发电机转子存在冷却风道，部分冷却风道因检修、设备故障等原因造成冷却风量减小，可能导致转子周向冷却不均从而引起热弯曲。

(6)发电机转子线圈膨胀受阻。部分发电机转子运行中滑移层破损导致转子线圈在转子轴向位置上发生膨胀受阻变形，导致转子质量中心发生变化，也可能导致转子受热后产生弯曲振动。

大部分受热产生的主轴弯曲为弹性变形，通过长时间的盘车可能恢复到原始状态，但仍有部分转子弯曲状态不能很好的恢复，而是会随着转子热状态的变化产生跟随性的弯曲变化，在运行监视参数上反映为转子振动随机组负荷、蒸汽温度等参数的变化而发生明显变化。对于这一类振动，一般称之为热不平衡振动，对于这一类振动情况，通过一般的动平衡处理无法有效解决，可能存在降低某一工况下的振动，而导致另一工况振动升高的可能性。