汽轮发电机组转子不平衡方法概述

汽轮发电机组转子不平衡方法概述

姚肖方朱建斌

（海南核电有限公司海南海口572700）

摘要：本文主要介绍了汽轮发电机组转子的平衡方法。首先介绍了转子静平衡，然后介绍了转子动平衡，着重介绍了柔性转子的谐分量法和影响系数法，并且就常用的影响系数法存在的问题提出了改进方法。

关键词：转子；静平衡；动平衡

1引言

质量不平衡是引起汽轮发电机组轴系振动的最常见原因之一。在制造过程中，转子平衡是一道必不可少的工艺，在现场运行的回转机械，例如风机、水泵、电机以及汽轮发电机组，其振动主要原因是转子不平衡，因此转子和轴系平衡是消除现场运行的回转机械振动的一项重要的消震措施[1]。

2转子静平衡

目前制造厂装备有较先进的微机控制的平衡工作台，为汽轮机转子和发电机转子在出厂前进行振动平衡，一般需要经过两个步骤：

1）明显的静不平衡的平衡

首先将转动部件安装在原来的转轴或假轴上，转轴在导轨上滚动，部件不平衡重心总会转到最下面，在其对面加重，使部件任一位置向上，都可以在导轨上停留，则转子明显的静不平衡就得到了平衡。

2）不明显的静不平衡的平衡

为了减少导轨摩擦阻力对不平衡力矩的影响，可采用下列的方法对部件做进一步的平衡。

（1）静轮盘圆周分为8等份。

（2）分别将各等分转到水平位置，并分别加重。

（3）将各点加重或同一加重摆动不同角度绘制曲线，如图1所示。

静平衡只能使转子达到静力平衡，不能减小转子上力矩的不平衡，精确度一般较低，对于长径比较大、工作转速较高的转子，还需要进行动平衡。

3转子动平衡

3.1刚性转子的动平衡

刚性转子在任一转速下做好了平衡，消除了偏心质量，在整个转速范围内都有效。转子在运动时，其各偏心重量所产生的惯性力之和为零，而且这些惯性力所构成的惯性力偶矩之和也等于零。制造厂的转子低速平衡多是在平衡机上完成的，平衡机上配有转子支承系统和转子驱动系统，并配有振动测量和动平衡分析仪。

3.2柔性转子的动平衡

柔性转子的平衡一般称为高速平衡，有模态平衡法和影响系数法两大类。

模态平衡法的最大特点是以加重与有关阶振型满足正交为前提，因此平衡过程是逐阶进行的，一般由低到高分别平衡相应阶不平衡分量。模态平衡法按振型分离手段来分，可分为共振分离法和偏离临界转速下振型分解。共振分量法又包括“N”法、“N+2”法和振型圆平衡法，后者又包括莫尔法和谐分量法。

影响系数法是首先求出选定平面上的加重，取得有关测点的影响系数，列出联立方程组，求解方程组就可求得选定平面上应加平衡重量的大小和方向。

1）谐分量平衡法

由于n阶振型分量只是在其共振时表现得最激烈，所以对它的动平衡校正转速应尽量靠近该阶共振转速[2]。谐分量法是振型平衡法的一种，其平衡转速一般选择为工作转速或接近工作转速的某一转速。

谐分量法原理是把两个轴承或转轴振动分解为对称分量和反对称分量，认为对称分量是由质量不平衡的奇次振型分量所引起，反对称分量是由质量不平衡的偶次振型分量所引起。它可以在两个校正平面上实现两种分量同时加试重或配重，以达到同时平衡两阶振型的振动。

平衡的基本步骤为：

（5）测量原始振动。

（6）在选定的平面上分别试加重后测取振动。重复上一步。

（7）计算平衡重量。

传统的影响系数法平衡柔性转子存在着一些不足，如临界转速和表3.技术人员上塔后间断性点动液压刹车进行制动

风力发电机组超速原因具体有以下三方面原因

1、风力发电机组所处地区区域发生极端风速，导致风机发生叶片脱落、飞车、倒塌事故发生；

2、风机轮毂控制系统电气元器件，如安全继电器等部件受损，导致风机在报故障后不能紧急顺桨，导致风机超速，严重时发生飞车、倒塌事故

3、风机叶片调浆后备电源失效，在电网断电后不能及时紧急顺桨，导致风机风机发生飞车倒塌事故

偏航系统后备电源的设置方式

风机在正常运行时，发生超速最本质原因为设备在报故障情况下，风机脱网后风机叶片由于控制系统以及后备电源收桨系统失灵不能正常收回，如果在超速情况下，偏航系统的偏航驱动装置增加能够驱动偏航减速机运行的后备电源UPS电源，在风机叶片超出额定转速并且风机无市电的情况下，轮毂PLC在UPS电源供电的情况下，向机舱PLC发送触发“风机超速偏离主导风向”的逻辑控制程序，偏航系统控制器向偏航驱动器下达动作指令，由UPS供电，风机自动偏离主导风向至90度左右位置，可以有效降低风机转速至并网转速以下，再通过合理处置点动风机液压刹车方式将风机安全停机。

结语

风机因超速发生导致设备损失价值近五、六百万价值损失，并且会给所在风场建设方、机组生产方带来声誉损失。本文针对风机可能发生超速的原因进行分析，并以超速处置实例为依据作为参考，并设想增加偏航系统后备电源及在控制PLC增加“风机超速偏离主导风向”的逻辑保护软件，确保风机在有市电、无市电的情况下，发生超速时，风机自动根据控制程序进行现行处置，提高风机运行安全性。