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冲击式水轮发电机转子平衡技术的改进与应用

信息来源:www.sygtsd.com 发布时间:2017-06-05
平衡技术
2.1幅相影响系数法
    在转轴上贴一薄铁片作为转子相位基准,用涡流传感器测量时,可得到触发信号,同时用拾振器测量发电机机架径向振动。用计算机智能数据采集分析仪测得径向振动的幅值与相位。用复数表示径向振动,于是幅相影响系数法可简述如下:




2.2平衡技术改进
以上平衡技术是建立在机架的振动是由转动质量不平衡产生的。振动波形是频率为旋转频率的正弦波。然而实际上水轮发电机组存在着水力干扰力,机架振动包含水力干扰成份,振动波形为不完全的正弦波。在高转速机组平衡精度要求比较高的情况下,由幅相影响系数法得到的平衡块相位角q值会产生较大误差。为此在平衡技术上作了如下改进:


a、通过对时域波形分析,直接测量平衡块位置的相位角q,具体方法是:在上导轴领上贴一块薄铁片,测量上导摆度的时域波形如图1所示,摆度峰值与相位片间的时间为t,一个振动波的周期为T。于是平衡块位置的相位角


b、用以上方法通过第一次空转工况的测量,就可得到平衡块放置位置,并按此位置加试重块P。再次开机到空转工况,测得上机架振动幅值的减小量M=A1-A0。于是得到幅相影响系数


c、确定平衡块的重量。将重为Q的平衡块加在转子上,第三次开机到空转,再次测量振动与摆度,验证平衡效果。如振动已达到标准要求,平衡工作结束。


图1  有相位脉冲的时域波形
羊湖5号机平衡实例
3.1测量仪器与内容
a、在机组+x方位,用拾振器测量下机架与上机架径向振动。
b、在+x方位,用涡流传感器测量上导、下导与水导的摆度。
c、在上导轴领上贴一块薄铁片作为相位基准,其方位与发电机转子1号位相同。
d、振动、摆度与相位信号分别接入计算机数据采集分析仪,在稳定的试验工况下作记录分析。


3.2平衡试验
a、空转
机组在500 r/min转速下空转运行,测得加重方位在1号与16号之间。
b、第一次加试重
在1号位加重4.82kg,在500 r/min时,上机架振动由120降为100。升速到675 r/min时,振动为300。
C、第二次加重
在16号位加重4.85kg,在500 r/min时,上机架振动降为60。在675r/min时,振动降为200。
d、第三次加重
保留前两次加重,在2号位加重5.80kg,15号位加重5.76kg,14号位加重5.22 kg。在675r/min时,振动降为110。升速到750r/min时,振动为220。
e、最终加重
通过三次加重,机组已能在额定转速下运转。不平衡大小与方位已清楚。由于平衡块是用4个M10螺钉固定在转子上,并且转子材料不允许电焊。为了保证平衡块固定的强度安全,每处平衡块重量不能超过6.00kg。因此最终转子上加的平衡块分布为:1号与16号间的磁极鸽尾糟内加重12.30kg ,并用固定在2号、1号与16号位上的环形板压住 ,环板重5.90kg。另外,2号加重3.21kg,1号加重3.28kg,16号加重3.24kg,14号加重4.12kg,7号加重2.00kg,9号加重3.10kg。最终在空转工况下,上机架径向振动降为40。转子平衡块的分布与位置编号见图2。


图2  转子平衡块分布与位置编号


3.3振动测试结果
在转子平衡试验后,机组进行了带负荷试验。测得的振动与摆度结果列于表1中。在22.5MW满负荷工况下,上机架径向振动为46,下机架径向振动为43,已达到优秀振动标准(小于65),机组的振动与摆度性能完全满足长期发电的要求。
表1  羊湖电厂5号机振动峰峰值Sp-p测试结果


小结
a、冲击式水轮发电机组由于额定转速高,为了防止振动伤害机组,转子的平衡试验应在较低转速下开始。


b、通过上导摆度时域波形的分析,由测量直接得到平衡块位置相位角的方法,避免了常规平衡方法的误差,得到的相位角既精确又直观。


c、由于第一次空转,就能得到加平衡块的相位角。加到转子上的试重块不用再取下来,减轻了平衡工作量。


d、羊湖水电厂5号机的转子平衡试验,用较少的配重次数,取得了很好的平衡效果,机组的振动达到了优秀标准。



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