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现场动平衡一次加准法的关键因素及实例应用

【摘要】:
随着电力需求的增长,大容量机组的数量日趋庞大,机组轴系越来越复杂,振动问题也越来越突出。大机组进行振动的动平衡处理,需要启动整套汽轮机、锅炉及相关辅助设备,每次启动至少要4个小时以上,按照常规的动平衡过程,一般要启停3次以上,在整个过程中,机组基本都处于烧油状态,仅燃油消耗就达数百吨,短期内的反复启停机对整个机组系统也是很大考验。因此,在动平衡处理中,都力争能用最少的启停次数将振动降低到满意的范围

现场动平衡的应用

随着电力需求的增长,大容量机组的数量日趋庞大,机组轴系越来越复杂,振动问题也越来越突出。大机组进行振动的动平衡处理,需要启动整套汽轮机、锅炉及相关辅助设备,每次启动至少要4个小时以上,按照常规的动平衡过程,一般要启停3次以上,在整个过程中,机组基本都处于烧油状态,仅燃油消耗就达数百吨,短期内的反复启停机对整个机组系统也是很大考验。因此,在动平衡处理中,都力争能用最少的启停次数将振动降低到满意的范围内。一次加准法力求将动平衡所需要的启停次数降低到最少,节约启动费用和开机时间,这对大型机组来说具有非常可观的经济效益。

1、 一次加准法的关键问题

    一次加准法是基于常规动平衡方法,将启停次数降低到最低限度作为主要追求目标而产生的轴系动平衡方法,国内首次提出是在1993年。一次加准法的成功应用必须建立在以下几个条件之上:

1.1转子不平衡性质和轴向位置的正确判断

    在对转子做动平衡前,必须要清楚知道转子不平衡的性质,因为转子不平衡的性质将决定采取何种动平衡方法,对转子平衡性质的误判将导致动平衡的最终失败。对动平衡性质判断主要是依据工作转速和临界转速的关系,当工作转速大于临界转速时,属于柔性转子;当工作转速小于临界转速时,属于刚性转子。在一阶临界转速上振动大,说明转子存在一阶不平衡;如果二阶临界转速振动大,说明存在二阶不平衡。在判断二阶不平衡时,还要注意支持转子轴承的动态特性,否则单纯从相位判断会存在一定的误差。

    转子正常运行都偏离临界转速,此时判断轴系不平衡的性质相对复杂,一般如果转子在一、二阶临界转速之间运行,工作转速下的振动由二阶不平衡引起;如果转子在二、三阶临界转速之间运行,工作转速下的振动一般由三阶不平衡引起。从现存的汽轮机转子来看,几乎所有低压转子都运行在一、二阶临界转速之间,工作转速下的振动一般是由二阶不平衡引起。而发电机转子既有在一、二界临界转速之间也有在二、三阶临界转速之间。

    对转子不平衡性质做出准确的判断后,还要对不平衡的轴向位置进行确定。对于转子一阶不平衡,如高中压转子在冲转过程中无法通过l临界转速,不论不平衡沿轴向是均匀分布还是集中在某段,都可以在转子中部平面或者转子跨内两端面加同相重量进行平衡一阶振动。像低压转子在工作转速下振动大,一般反相振动占主要成分,此时可以在转子跨内两端面加反相重量来消除二阶不平衡引起的振动。而对于发电机转子来说,还要考虑三阶不平衡或者由外伸端带来的影响。

 

1.2原始振动的选择

    原始振动的选择包括振动测点的选择和振动数据的选择。现在机组都安装有汽轮机安全监测系统(TsI),用于测量机组主轴等部件机械状态参数。大机组同时测量轴振和轴承振动,而轴振又分别测量X、Y两个方向。.

    在动平衡之前,必须对原始振动进行认真筛选,平衡哪个转子就要以该转子两端轴承的数据作为计算依据,而联轴器平衡则要带入两侧轴承的数据。当轴振很大而轴承振动不大,平衡计算时主要考虑轴振;如果两者都比较大,则要全面考虑。另外,工作转速下的动平衡的原始数据的选择,一般选择接近定转速或者初定速的数据作为平衡数据,因为长时间空转会出现其他不稳定因素,如碰磨、热弯曲等。

1.3平衡配重重量的选取

     对于平衡配重的选择,刚性转子可通过如下经验公式来推算:

对于柔性转子,配重质量的选择是个困难的环节,在很大程度上依赖经验,尤其重要的是同类型机组或者是该机组以往动平衡中获得的影响系数,行业专家通过多年经验积累总结的大量影响系数很值得借鉴。见表2。

 

1.4配重方位的计算

      配重方位选择的失误,不仅不会降低振动,甚至会导致振动大幅增加。在计算配重方位角的时候一定要把握几个关键的因素:

1.4.1测试仪器关于相位角的定义

      从现有的测试设备来看,关于相位角的定义主要区别在于标准脉冲信号是导前或是滞后振动信号以及振动信号的取点位置。在测试之前一定要格外关注。

1.4.2现场振动传感器及键相传感器安装位置及转动方向

 

根据配重角度计算公式

从以上公式可以发现,加重角度与振动传感器、键相传感器安装角度及转动方向有必然的联系。