1#机组动平衡试验

吉勒布拉克水电站1#机组动平衡试验

前言

水力机组运行的稳定性直接影响到电力系统的安全运行。机组的振动是造成机组不稳定运行的一个重要原因。克服此类不稳定的因素是水力机组检修中的一项重要任务。

一般来说，由于机组在制造、安装等机械方面的原因，在运转中都不可避免地存在着不同程度的振分理处，这是不可能完全避免和消除的现象。只要将振动限制在允许的范围之内，它对机组本身及其运行并不会造成危害，也就是说可以保证机组稳定运行。然而，当机组的振动超过允许的范围，或振动的频率同机组的某固有频率产生共振时，就会严重地影响到机组的安全运行。

水轮发电机组的振动大部分原因是因转动部件不平衡造成的。这种不平衡力主要来自于机械不平衡（水轮机质量不平衡、发电机转子质量不平衡、轴线曲折、导轴承间隙计整不当、推力轴承未调整好、推力头卡环配合松动）、电磁不平衡（转子圆度差、发电机空气间隙不均匀、匝间短路、三相不平衡）和水力不平衡（水轮机止漏环间隙不均匀、导叶开度不均、泄水锥脱落等）。其中发电机转子质量不平衡是造成机组振动的主要原因。如果机组振动确实是因发电机转子的质量分布不平衡而引起的，则必须作动平衡试验。对于部分由于电磁不平衡或水力不平衡引起的振动，也可以通过在发电机转子上配重来减少部分不平衡，降低振动。

新疆吉勒布拉克水电站1#机组在运行过程中，从机组振摆系统显示的数据来看，振动略有超标，而且上导摆度比水导摆度大，初步分析是由于机组转子动不平衡引起的，因此在现场对机组进行了动平衡试验。

1 动不平衡试验方法

动平衡试验，就是人为地改变转子的不平衡性，从面消除由不平衡所引起的转子质量不均匀造成机组振动。

动平衡试验的方法：采用三次加重法进行动平衡试验，使机组在额定转速下运转，首先测出其振动值μ

的大小；然后顺序地在机组转子的同一半径互成120°的三点逐次用同

一试重块加重，分别启动机组再次在额定转速下运转后，测出新的振动值（μ

1、μ

2

、μ

3

），

根据不平衡力和振动值的关系，用作图法求出需加配重块的大小和方位，进行加重，利用配重块所产生的附加离心力去平衡原有的不平衡力，达到减小振动的目的。

动平衡试验的内容包括：

⑴ 振动的测量； ⑵ 试重块的选择；

⑶ 重新测振动，求出平衡重的大小和方位； ⑷ 在对称的位置加配重，以消除或减小振动。 2 试重块的选择

在进行动平衡试验时，要选择试验应加的配重，其质量太大了，产生的离心力过大，会造成机组振动过于激烈；太小了，机组振动的幅值变化不大，影响了试验的精度。试重块选择恰当，其新的振动幅值与原有的振动幅值有较大的区别，方能判定出试验的效果。

根据公式m 0=（0.2～2.5）

()

2

H n R Gg 确定试重块的重量。

其中G 为转子重量，为95260kg g 为重力加速度，为980cm/s 2 R 为加重半径，为132cm

μn 为机组额定转速，为375r/min 该机组转速较高，系数取2.5 所以试重块重量为kg m 57.12375132980

952605.22

0=⨯⨯⨯

=

考虑取整，选取试重块重量为15kg 。 3 振动测量

考虑机组振摆系统显示数据与手持式测振仪测得数据不一致，以手持式测振仪测得的数据为准。

机组在未加重及三次加重时分别测得振幅值为： μ0=0.036mm μ1=0.032mm μ2=0.047mm μ3=0.029mm 4 求配重块的大小及方位

用四圆作图法求得配重块的大小及方位（见下页图1）。

4.1取任意点为圆心，15mm 为半径（按试重块重量以1mm/kg 的比例确定）画试重圆O ABC ,A 、B 、C 三点相隔各120°。

4.2 连AB ，做垂线AA ’=AA ”=100×0.032=3.2mm ；BB ’=100×0.047=4.7mm （1mm 长

代表0.01mm 的振幅）。连B ’A ’并延长与BA 的延长线交于点E ；连B ’A ”并与AB 线交于点E ”。以EE ”为直径画轨迹圆O AB 。

图1：配重大小及方位示意图

4.3连BC ，做垂线BB ’=100×0.047=4.7mm ；CC ’=CC ”=100×0.029=2.9mm 。连B ’C ’并延长与BC 的延长线交于点F ；连B ’C ”并与AB 线交于点F ”。以FF ”为直径画轨迹圆O BC 。

4.4 轨迹圆O AB 与轨迹圆O BC 交于D 及D ’。由于轨迹圆O CA 也交于D 及D ’，此处省略不画。

4.5 连DO 及D ’O ，测得 DO=46mm ；D ’O=mm 真实不平衡质量

mm DA m A 5.4728.42032

.0036

.0'0=⨯==

→

μμ≈46mm 因此DO 为原不平衡质量。

4.6 实际应加配重的质量是

kg m OA DO m 461515

46

0=⨯==

4.7 配重位置 如图所示， 54=α 4.8 增加配重

在转子半径132cm 处，从C 点向A 点偏移54°处加配重46kg ，使转子获得平衡。 5 增加配重前后振幅数据对比

增加配重前后从机组振摆系统显示的振幅数据如表1。

表1：机组配重前后振幅值对比表

部位

加重前振幅值（μm ） 加重后振幅值（μm ）

上机架x 向水平振动 82 11 上机架y 向水平振动 74 13 上机架垂直振动 25 20 定子机座x 向水平振动 50 7 定子机座垂直振动 20 6 下机架x 向水平振动 82 37 下机架y 向水平振动 68 43 下机架垂直振动

19

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从上表数据可以看出，增加配重后机组的各部位振幅值大为减小，效果明显。 6试验人员 姓名 工种

吴文火 负责人（工程师） 方尚全 电焊高工 张淼 机械高工 彭清华

电气工程师

2014年5月16日