專利名稱：一種單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組故障診斷和振動處理領(lǐng)域，具體地說是一種單支撐軸系超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法。
背景技術(shù)：
上汽-西門子型超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組由于其具有高效、節(jié)能和環(huán)保的技術(shù)優(yōu)勢，正成為我國在21世紀(jì)初期最具有競爭力的燃煤機(jī)組，市場應(yīng)用前景非常良好，至2010 年底，已投產(chǎn)30余臺1000MW、660MW機(jī)組。該類型汽輪機(jī)組采用獨(dú)有的單軸承支撐結(jié)構(gòu)，單支撐減少了 3個軸承，轉(zhuǎn)子的振動監(jiān)測也相應(yīng)減少了 3個平面處的測點(diǎn)信息，只能測試到轉(zhuǎn)子單端的振動信息，單個轉(zhuǎn)子沒有相互相位關(guān)系，無法從轉(zhuǎn)子的相互相位關(guān)系判斷轉(zhuǎn)子的一階、二階振型。單支撐軸系超超臨界機(jī)組振動故障時，工頻振動不穩(wěn)定，不管空負(fù)荷定轉(zhuǎn)速還是帶負(fù)荷過程，工頻振動始終出現(xiàn)波動，變化劇烈，且存在軸振相互強(qiáng)烈耦合影響，給軸系的現(xiàn)場動平衡處理帶來一定的難度。單支撐軸系機(jī)組的振動信號特征，使用兩種經(jīng)典的動平衡技術(shù)(振型平衡法和影響系數(shù)法)在處理機(jī)組現(xiàn)場軸系動平衡都存在非常大的困難。兩個軸承間的振動信息和相位關(guān)系已經(jīng)不能反映振型關(guān)系，無法給出正確的振型平衡校正質(zhì)量。簡單使用影響系數(shù)法平衡單支撐軸系超超臨界機(jī)組柔性轉(zhuǎn)子，由于軸振相互耦合影響，軸振、瓦振幅值波動變化很大，使得計(jì)算結(jié)果對測量誤差敏感，容易導(dǎo)致平衡誤差很大，給出的加重區(qū)間很大，以至于現(xiàn)場無法實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提供一種單支撐軸系超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其通過矢量和振型諧分量計(jì)算，結(jié)合轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，辨識出多轉(zhuǎn)子的聯(lián)合振型，以軸振數(shù)據(jù)為主，引入瓦振、軸振比例因子，多轉(zhuǎn)子多平面同時加重，以顯著提高單支撐軸系軸系轉(zhuǎn)子的平衡效率和精度。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其方法如下1)單支撐軸系的振動測試系統(tǒng)通過配套的汽機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)(TSI)或汽機(jī)故障診斷系統(tǒng)(TDM)得到各軸承的軸振、瓦振信息，通過軸振工頻分量的矢量合成和諧分量計(jì)算，辨識出平衡轉(zhuǎn)速下的軸系各轉(zhuǎn)子的振型矢量；2)依據(jù)各轉(zhuǎn)子的振型矢量來識別轉(zhuǎn)子是否存在不平衡故障，選擇需加重的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)的平面；3)如果瓦振、軸振信息存在不穩(wěn)定不平衡量的情況，振型矢量的原始振動At為初始振動和最大振動的折中值，并引入瓦振、軸振比例因子，將不穩(wěn)定、非線性的振動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為線性關(guān)系的瓦振、軸振比例關(guān)系；4)每個轉(zhuǎn)子振型的加重平面上的加重角度，根據(jù)各個轉(zhuǎn)子的滯后角得出；
5)首次加重的質(zhì)量P等于振幅除以預(yù)估的質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)，預(yù)估的質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)參考同類型機(jī)組的數(shù)據(jù)，即首次加重參考加重區(qū)間的質(zhì)量數(shù)據(jù)； 6)根據(jù)多轉(zhuǎn)子多平面一次加重，重新開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，待振動穩(wěn)定，測試和評估平衡后的振動信息，計(jì)算各轉(zhuǎn)子振型矢量的影響系數(shù)，得到各轉(zhuǎn)子振型的滯后角和質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)。采用聯(lián)合振型平衡法計(jì)算的多轉(zhuǎn)子為一高壓轉(zhuǎn)子、一中壓轉(zhuǎn)子和二個低壓轉(zhuǎn)子， 靠近發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子兩端的振型矢量為^和隊(duì)；靠近中壓轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A4-U5和其反對稱分量；中壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A3-U4和其反對稱分量；高壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A2-U3和A1 ；其中，上述轉(zhuǎn)子各軸承座的軸振矢量An是由振動測試系統(tǒng)得到，其反對稱矢量Un 是An在轉(zhuǎn)子另一端n-1軸承處的軸振矢量，η = 1 5。若仍存在不平衡，根據(jù)步驟6)得出的各振型矢量的影響系數(shù)，再次計(jì)算配重，直至平衡達(dá)標(biāo)。根據(jù)滯后角、質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)和首次加重區(qū)間，直接得到各平面的加重方案，采用一組加重一次加到有關(guān)平面上。本發(fā)明依據(jù)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、工作轉(zhuǎn)速下關(guān)注測點(diǎn)振幅、相位、考慮不穩(wěn)定不平衡量，結(jié)合單軸承支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對軸系不平衡做出判斷、計(jì)算之后，采用一組加重一次加到有關(guān)平面上。本發(fā)明顯著提高了單支撐軸系轉(zhuǎn)子的平衡效率和精度。下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為現(xiàn)有單支撐軸系超超臨界機(jī)組軸系結(jié)構(gòu)布置示意圖。圖2為本發(fā)明聯(lián)合振型和加重模式圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明為一種單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，下面進(jìn)行詳細(xì)描述(額定轉(zhuǎn)速以3000r/min為例)汽輪機(jī)組軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、兩個低壓轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子之間均采用剛性聯(lián)軸節(jié)連接，高壓轉(zhuǎn)子為雙支撐，中壓轉(zhuǎn)子和兩根低壓轉(zhuǎn)子都是單支撐，上述4個轉(zhuǎn)子之間設(shè)有1-5號軸承，發(fā)電機(jī)與勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子是三支撐結(jié)構(gòu)，其軸系布置如圖1所示。(1)轉(zhuǎn)子振型矢量計(jì)算汽輪機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速3000r/min運(yùn)行時，根據(jù)振動測試系統(tǒng)，得到各軸承座的工頻軸振矢量An (包括工頻振幅An、工頻相位α η)，瓦振矢量Vn (n = 1 5)。根據(jù)諧分量振型平衡原理可以得到支撐于第η個軸承的轉(zhuǎn)子在另一端的第n-1軸承處的軸振可計(jì)算為振幅An、工頻相位α η+180,計(jì)為矢量Un(n = 1 5)。對于單支撐軸系的末端軸承5號軸承，可以認(rèn)為測試得到的振動信息僅僅是反映低壓轉(zhuǎn)子B (靠近發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子)的振動，低壓轉(zhuǎn)子B兩端的振型矢量為A5和其反對稱分量U5 ；對于低壓轉(zhuǎn)子A (靠近中壓轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子)，測試得到的A4和α 4包含低壓轉(zhuǎn)子B的振動信息，那么低壓轉(zhuǎn)子A的4號軸承的振動矢量為A4-U5,即低壓轉(zhuǎn)子A的振型矢量為A4-U5和其反對稱分量；同理，中壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A3-U4和其反對稱分量。雖然高壓轉(zhuǎn)子為雙支撐轉(zhuǎn)子，但是2號軸振也會包含中壓轉(zhuǎn)子的振動信息，那么振動矢量A2-U3的高壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A2I3和~。一般是把高壓轉(zhuǎn)子和中壓轉(zhuǎn)子聯(lián)合起來一起考慮振型。應(yīng)用上述方法得出各個轉(zhuǎn)子2端振動數(shù)據(jù)，還可以依據(jù)各個轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速下的振動和2700r/min后振動是否爬升，以及3000r/min振動幅值的大小來決定最終需加重的轉(zhuǎn)子和加重平面，根據(jù)諧分量多轉(zhuǎn)子多平面同時加重。(2)考慮不穩(wěn)定不平衡情況平衡原始數(shù)據(jù)以軸振數(shù)據(jù)為主，優(yōu)選出符合軸振、瓦振線性比例關(guān)系的軸振數(shù)據(jù)， 作為加重的參考數(shù)據(jù)。單支撐軸系軸系的不穩(wěn)定不平衡故障特點(diǎn)，即使在3000r/min空負(fù)荷情況下，振動也不會穩(wěn)定，會出現(xiàn)持續(xù)的波動和爬升，類似動靜碰摩故障，而實(shí)際上并未發(fā)現(xiàn)正常的碰摩點(diǎn)。對這類不穩(wěn)定不平衡的動平衡，需要平衡的原始振動At是3000r/min 下的初始振動和最大振動的折中值，計(jì)算公式
權(quán)利要求
1.一種單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其方法如下1)單支撐軸系的振動測試系統(tǒng)通過配套的汽機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)或汽機(jī)故障診斷系統(tǒng)得到的各軸承的軸振、瓦振信息，通過軸振工頻分量的矢量合成和諧分量計(jì)算，辨識出平衡轉(zhuǎn)速下的軸系各轉(zhuǎn)子的振型矢量；2)依據(jù)各轉(zhuǎn)子的振型矢量來識別轉(zhuǎn)子是否存在不平衡故障，選擇需加重的轉(zhuǎn)子和相應(yīng)的平面；3)如果瓦振、軸振信息存在不穩(wěn)定不平衡量的情況，振型矢量的原始振動At為初始振動和最大振動的折中值，并引入瓦振、軸振比例因子，將不穩(wěn)定、非線性的振動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為線性關(guān)系的瓦振、軸振比例關(guān)系；4)每個轉(zhuǎn)子振型的加重平面上的加重角度，根據(jù)各個轉(zhuǎn)子的滯后角得出；5)首次加重的質(zhì)量P等于振幅除以預(yù)估的質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)，預(yù)估的質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)參考同類型機(jī)組的數(shù)據(jù)，即首次加重參考加重區(qū)間的質(zhì)量數(shù)據(jù)；6)根據(jù)多轉(zhuǎn)子多平面一次加重，重新開機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，待振動穩(wěn)定，測試和評估平衡后的振動信息，計(jì)算各轉(zhuǎn)子振型矢量的影響系數(shù)，得到各轉(zhuǎn)子振型的滯后角和質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其特征在于，采用聯(lián)合振型平衡法計(jì)算的多轉(zhuǎn)子為一高壓轉(zhuǎn)子、一中壓轉(zhuǎn)子和二個低壓轉(zhuǎn)子，靠近發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子兩端的振型矢量為A5和U5 ；靠近中壓轉(zhuǎn)子的低壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為 A4-U5和其反對稱分量；中壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A3-U4和其反對稱分量；高壓轉(zhuǎn)子的振型矢量為A2-U3和A1 ；其中，上述轉(zhuǎn)子各軸承座的軸振矢量An是由振動測試系統(tǒng)得到，其反對稱矢量Un是An 在轉(zhuǎn)子另一端n-1軸承處的軸振矢量，η = 1 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其特征在于，若仍存在不平衡，根據(jù)步驟6)得出的各振型矢量的影響系數(shù)，再次計(jì)算配重，直至平衡達(dá)標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法，其特征在于，根據(jù)滯后角、質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)和首次加重區(qū)間，直接得到各平面的加重方案，采用一組加重一次加到有關(guān)平面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單支撐軸系汽輪發(fā)電機(jī)組多轉(zhuǎn)子聯(lián)合振型平衡法。目前在進(jìn)行單支撐軸系超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場動平衡處理時，缺少轉(zhuǎn)子兩端的振動信息且軸振相互耦合影響，給軸系的現(xiàn)場動平衡處理帶來一定的難度。本發(fā)明依據(jù)軸系各轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、工作轉(zhuǎn)速下的軸振幅值、相位，通過振動矢量和振型諧分量計(jì)算，結(jié)合單支撐軸系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對軸系不平衡型式做出判斷、計(jì)算之后，辨識出多轉(zhuǎn)子的聯(lián)合振型，根據(jù)滯后角、質(zhì)量響應(yīng)系數(shù)和首次加重區(qū)間，直接得到各平面的加重方案，采用一組加重一次加到有關(guān)平面上。本發(fā)明顯著提高了單支撐軸系轉(zhuǎn)子的平衡效率和精度。
文檔編號G01M1/38GK102564698SQ20111043236
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者吳文健, 應(yīng)光耀, 童小忠, 馬思聰 申請人:浙江省電力試驗(yàn)研究院