发电机转子动平衡的优化措施

发电机转子动平衡的优化措施

彭志才

东芝水电（设备）杭州有限公司 311504

【摘 要】随着水电机组制作能力和水平的提高，制作大容量、高转速的机组越来越多，这就对机组的稳定性和运行的长期安全性提出更高的要求，转子现场动平衡试验及有效的配重是其中的一项重要措施。通过对云南某混流式机组转子动平衡试验，使我公司在转子动平衡方面积累了经验，优化了操作方法并形成了规范，为今后机组的动平衡试验打下了良好的基础。

【关键词】 发电机 转子 动平衡 质量控制

1. 前言

本文通过该机组转子动平衡试验，从以下几个方面对发电机转子动平衡试验及其配重进行阐述：

机组的容量175MW，转速为300rpm/min，是目前为止承制的大容量的水轮发电机组中,是较高转速的。

2. 转子动平衡的作用和原理

转子动平衡的作用是：通过对发电机进行动平衡试验配重，消除转子的大部分不平衡离心力，降低导轴承的负荷，减少机架的振动，提高机组运行稳定性。

其原理是：通过动平衡仪及振动分析仪的测量，首先在空转状态下确定机组上下机架及各部位的振动值，然后通过试加重的方法，给机组一个激振外力，再通过仪器测量就可以给出机组机械不平衡力的大小及方位的初值，即机组的振动矢量，根据矢量平衡的原理及仪器的测量值进行动平衡配重。由于设备的结构及测量误差，要达到理想的动平衡效果可能需要多次测量及平衡工作。转子动平衡在常规情况下只是平衡机组的机械不平衡力，而机组带负荷的情况下，受力比较复杂，往往电磁不平衡力大于机械不平衡力，如果这时只做常规的动平衡工作，机组最终的动平衡工作达不到理想的结果，而要平衡电磁不平衡力，不能只按仪器的提示进行配重，需要根据机组的结构和振动的特点、振动的稳定性、振动随负荷变化的规律进行综合分析。

3. 试验设备及测点的布置和安装

3.1试验设备

动平衡试验采用M05TH9310E便携式现场动平衡仪进行判断和试验，并用BBZJ综合振动试验分析记录仪进行数据的最后确认。

3.2传感器的布置和安装

试验的测量方法布置根据其水轮发电机组的结构和所作的动平衡试验的水力机组要求、目的而进行布置。传感器布置按GB/T8564的要求及机组转子动平衡结构的需要，对所测部门的最大振动值、转频、相位进行测量来确定配重重量及相位，同时监控机组各部位的振动情况。即在上机架上水平安装A测振传感器，在下机架上水平安装B测振传感器，在上机架上的X和Y方向分别安装水平测振传感器并在+Y方向安装一个垂直测振传感器；在下机架上的X和Y方向分别安装水平测振传感器并在+Y方向安装一个垂直测振传感器；在水轮机轴承盖板上分别安装一个水平测振传感器和垂直测振传感器并安装转速测量转感器。各层面同一个方向的传感器应尽可能安装在同一截面上，这样在综合分析其相位时不会产生偏差。

用计算机同时计算测量机组各部位所装传感器测得的振动值，并同时测量机组各部位在各个转频情况下的最大振动及所对应的相位角，分为50%额定转速初始测量及配重、75%额定转速较核、100%额定转速测量及配重、带额定励磁电压时的测量及配重、带额定负荷时时的测量及配重几个阶段，在各个阶段都要测量振动值及相位角，再进行分析计算和配重。

4. 试验步骤

动平衡试验及配重分主要为三个阶段：

第一阶段：对机组的初始值进行测量，根据振动大小，分为50%额定转速空转、75%额定转速空转的初始配重，使机组的振动值小于标准的要求，然后进行100%额定转速空转试验，进行粗平衡工作，使振动值小于0.03mm；

第二阶段：机组过速试验后，根据转子重量重新分布的情况进行精确配重。

第三阶段：机组带励磁试验及甩负荷后，由于电磁力的影响 ,引起新的不平衡，对配重块的重量和位置进行适当的调整，使机组在各种运行工况下满足稳定运行的目标。

5. 试验结果及成果

为了防止机组振动过大，破坏机组，在50%额定转速时，先进行机组粗平衡，平衡前机组最大振动0.13mm,粗平衡配重后下降到0.07mm，然后再进行下一步配重工作。在75%额定转速时，观察机组的振动在0.10mm以下，再升至额定转速进行试验。

试验结果和试验数据详见如下：

表1：额定转速 300rpm空转时，配重后动平衡仪振动试验结果记录

试验结论：发电机转子的动平衡结果满足标准的要求，各部位的振动值都小于《水轮机发电机起动试验规程》DL/T507和《水轮发电机组安装技术规范》GB/T8564中规定的≤0.07mm要求。

6. 试验的总结和基准的确定

（1）.通过精心、准确的测量和配重，使机组的振动值大幅度降低，最大振动值从平均约130μm 降低到平均为40μm左右（标准值≤70μm)，保证了机组的长期、安全稳定的运行。

（2）.动平衡试验和配重后，机组一直运行平稳，机组振动和噪音小；

（3）.动平衡试验过程准确，操作步骤少，指令简洁，大大缩减了类似试验的步骤，节省了试验时间和人力物力。

（4）.通过此次工作，积累了大型机组的动平衡试验的经验，修改完善了动平衡试验的基准。

7. 结束语

经过机组动平衡试验人员及现场人员的努力和探索，机组的动平衡结果良好，机组的振动和噪音都较小，用户非常满意，安装公司也对动平衡措施如此优异表示赞赏。为公司制作的水轮发电机组的长期安全稳定运行、取得用户的信任奠定良好的基础。

【参考文献】

[1].GB/T8564-2003，水轮发电机组安装技术规范。

[2].DL/T507-2002，水轮机发电机起动试验规程。

作者简介

彭志才（1983年出生），男，本科，2005年毕业于湖南工程学院,工程师。从事产品质量管理工作16年余。