汽轮机主轴和转子锻件热稳定性分析方法研究

收稿日期:2008-11-28

作者简介:汪洪滨(1967-),男,高级工程师,硕士,主要从事产品质量控制及检测技术研发工作。

汽轮机主轴和转子锻件热稳定性分析方法研究

汪洪滨1

,刘剑飞1

,刘大礼2

,赵维谦

2

(1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150040;2北京理工大学光电学院,北京100081)

摘要:提出一种新的汽轮机主轴和转子锻件热稳定性实验数据处理与分析方法,其首先利用相位校正2RC 数据滤

波技术来抑制转子测试带表面异物、表面粗糙特性以及环境振动等因素对测试带径向变化测量结果的干扰,然后利用最小二乘法分析技术准确地确定热变形挠度大小及其方向,以期改善现有锻件热稳定性分析方法的分析处理精度。分析及实验表明:利用数字滤波技术和最小二乘法挠度分析技术等可显著改善汽轮机主轴和转子锻件热稳定性试验的测量和处理精度,其为汽轮机主轴和转子锻件热稳定性测试与分析提供一种新的原理方法。关键词:ASTM 法;转子热稳定性;数字滤波;最小二乘法

分类号:TK27 文献标识码:A 文章编号:1001-5884(2009)04-0304-03

H ot -stability AnalysisM ethod for Rotor Forging and Principal Spi n dle of Stea m Turbine

WANG H ong -b i n 1

,LIU Jian -fe i 1

,L IU Da -li 2

,Z HAO W e-i qian

2

(1H ar b i n Stea m Tur b i n e Factory L i m i.t Corp .H arb i n 150001,China ;

2Pho toelectric Co llege ,BI T,Be ijing 100081,Ch i n a)

Abstrac t :A new m ethod i s proposed to ana l y ze and pro cess the hot -stab ility for ro tor forg i ng and pri nc i pal sp i nd l e o f steam

turbine .T he m ethod uses 2RC phase -correcti on data -filter i ng techno l ogy to suppress the bad e ffect on rad i us var i ation m eas -ure m ents resulted by t he foreign body and co arseness prope rt y of t he rotor surface ,and circu m stance v i brati on .A nd then ,it uses the least square m ethod to dete r m ine the va l ue and directi on of the hot disto rti on de flecti on ,the reby i m proving the process accuracy of t he ex isti ng ho t -stab ility analysism e t hod f o r f o rg i ng .T he ana l y ses and experi m ents i nd ica te t hat t he use o f d i g ita l filter i ng techno l ogy and the least square m ethod deflecti on ana lyses me t hod can obv i ousl y i m prove t he m easure m ent and process accuracy of ho t -stab ility for ro t o r f o rg i ng and princ i pa l sp i nd l e o f stea m turb i ne and it can prov i de a new m et hod for the hot -stab ility m easurement o f rotor f o rg i ng and pri nc i pal sp i nd l e o f stea m t urb i ne .K ey word s :A ST M m e thod ;hot -stab ility of ro tor ;digital filteri ng ;least square m ethod

0 前 言

热稳定性试验是在模拟汽轮机运行温度条件下,使转子

锻件以2r /m i n~4r /m i n 的转速旋转,通过测定转子锻件因热胀冷缩蠕变和应力释放而发生变形所产生的偏差大小,来判断其热稳定性是否合格的一种试验方法。现有的/汽轮机主轴和转子锻件的热稳定性试验方法0,其主要通过测量每个测试带上圆周分度相差90b 的A 、B 、C 、D 4点的径向变化量来进行分析处理,但由于实际操作中,测试带易受环境振动、异物、表面粗糙特性等因素的影响,给实际测量带来很大困难且极易产生粗大误差[1]。针对这一现状,本文提出通过获取远多于圆周测试带A 、B 、C 、D 4点的丰富数据,然后通过数字滤波和最小二乘法处理技术等,克服现有热稳定性试验方法抗环境干扰能力差及处理精度低的不足,并为汽轮机主轴和转子锻件热稳定性试验提供一种新的测试方法与技术。

1 测量系统及原理

测量系统遵照A STM 法,其首先通过低膨胀系数测杆连

接无摩擦空气气浮支撑系统将转子径向变化量传递到炉体

外面,然后通过高精度的光栅位移传感系统测得传递到外面的变形量。装载在转子一侧断面的圆分度测角传感器,可精确控制每个测试带上的圆周采样间隔,确保圆周测试带256点分布均匀。测量时,转子的径向变化通过导引杆传递给空气气浮支撑,空气气浮支撑带动光栅读数头等量移动,光栅输出数字脉冲通过数据采集卡传递给上位机,即实现了转子径向位移变化量信号的拾取。构建的测量系统具有如下优点:

测量系统采用空气气浮支撑技术,减小了摩擦、降低了热胀冷缩影响;利用灵活的测量力发生系统保证导引棒与工件的良好接触;采用传感器调平装置,确保测杆与转子的最优接触,系统设有测量启始零点。

试验过程按照J B /T 9021)1999,选择转子2、3、4测试带进行测量,测试过程分为第一次冷测、加热、保温和第二次冷测4个过程。

2 高频及随机信号的滤除

图1~图5为利用上述系统测得的周采样点为256点均

第51卷第4期汽 轮 机 技 术Vo.l 51No .42009年8月

TURB I N E TEC HNOLOGY

Aug .2009