25MW水轮发电机组转子动平衡处理

【 关键词 】水轮发 电机组
转子
动 平衡
振动
１ 概
述
行 动平 衡试 验及 配重处 理 ，以消 除转子 质量 不平 衡 引起 的机械 振动 。
某防汛备用电站位于湖南省沅陵县境内，酉水
河 下游 ，主体 工程 由主厂房 、主 变压器 场 、母线廊 道 、引 水及 尾水 系统等 组成 。发 电厂 房为地 面式 厂 房 ，布 置 在 河 床 左 岸 。电 站 设 计 多 年 平 均 发 电量
量存 在 的不平 衡 ，并经 多次 试验 检验 平衡 效果 ，直 至使 振 动 幅值 小 于规 范允许 值 为止 。
３３ １ 试重 块 的确定 ．． 在 １０ ０ ％额定 转 速工 况 下 ，测 量 机 组 上 下机 架
１ ）根据 原 始 振 幅 和第 一 次 试 重 的 测试 结 果 进 行计 算 ，得 出需加 配重 块重 量 和方 位角 。。 ２ ）根据 原 始 振 幅 和第 二 次 试 重 的 测试 结 果 进
动 的主 要原 因 ，如果是 则 需对 引起 电磁不 平衡 的各
方原 因查找 处理 。
３ ３ 动 平 衡 处 理 ．
１０ ０ ％额定 励 磁 电 流工 况 ，测 量 机组 各 部位 的振 动 和摆 度 ，依据 机组 的振 动摆 度变 化情 况 ，决定 第二
次试 重 的方位 。 ３３ ５ 第二 次试 重 ．． 机组 停 机 ，将 试重 块移 至第 一次 试重 确定 的方 位 。试重 块安 装完 毕后 开机 ，缓 慢增 加机 组 的转速 并对 机组 振动 进行 监测 ，在 判断 振动 对机 组无 危害 后再 增加 机组 的 转速 至 １０ ０ ％额 定转 速 。将 机 组 工 况分 别稳 定 在 １０ ０ ％额 定 转 速 及 １０ 额 定 励 磁 电 ０％ 流工 况 ，测量 机组 各部 位 的振动 和摆 度 。 ３ ３６ 确定 最终 应加 配重块 的重量 和方 位 ．．
运行 与维护
３ 试验项 目及步骤
３ １ 启 动 监 测 试 验 ．
式 中 ，ｍ 为试 重荷 重 的质量 （ｇ ；Ｍ 为转 子 ｋ）
质量 （ ｇ ；ｇ为重力 加速 度 （８ Ｉ ２ ；Ｒ为试 ｋ） ９ ０ｃ ｓ） Ｉ
重荷 重 在转 子上 的 固定半 径 ，实 际取 值 １０ｃ ｎ ｍ； １
装 ，磁 轭在 工地 进行 叠压 装配 。
表 ２ 测 点 布 置
测点 布置 如下 （ 见表 ２ 。 ）
机组 首次启 动 时 ，上 机架 及水 导轴 承支撑 架 的 振动严 重 超标 （ 机 架 水平 振 动 方 向 ：２６／ 上 ３ ｌ ｍ， ｙ方 向 ：２４ｔｎ ０ ｒ；定 子水 平 振 动 ８ ｎ ￣ ４ｉ ；水 导 轴 承 ｎ 水平 振动 １４／ｎ ，不 满 足 《 轮 发 电机 组 安装 技 １ ａ） 水 术 规范 》 （ Ｂ Ｔ８６－ ２０ ）要 求 ，必 须对 机 组进 Ｇ ／ ５４ ０３
择在 ２号 支臂 配重 ，配 重 块 重 量 １ ｇ ５ｋ ，安 装 后 开 机测量 支架 及轴 承振 动值 （ 见表 ４ 。 ）
表 ４ 第一 次 配 重 数 据 （ 位 ：ｕ 单 ｍ）
动略有超标外 ，其它测量值基本满足要求 ，能保证
机组安 全稳定 运行 。
５ 结
语
造成 发 电机转子 质量 不平衡 的原 因有很 多 ，由
平衡 力偶在 静止 时是无 法发 现 的。 由于转 子旋转 时
决定 。将 应加 的配重块 安装 后开 机 ，缓慢 增加 机组
的转 速并 对机 组各 部位 的振 动进 行监 测 ，在判 断振 动对 机 组无 危 害 后再 增加 机 组 的转 速 至 １０ ０ ％额 定 转速 。将 机 组 工 况 分 别 稳 定 在 １０ 额 定 转 速 及 ０％
下 ，用测 试仪 记 录 各部 导轴 承 支 架 的 振 动及 频 率 。 根 据测 量数 据判 断磁 拉力 不平衡 是 否是 引起 机组振
收稿 日期 ：２ １ —１ ０ ０ １ ０— ８
作者简 介 ：陈红平 （９７一） １７ ，男 ，工 程师 ，主要从 事水 电 站生产管理工作 。Ｅ ａ ｔ ｅｈ ＠１３ ｔｍ。 ｍ ｉ ｆｈｎｐ ６ ． ｈ ｃ ｏ
・
５ ・ ６
小水电 ２１ 年第 １ （ ０２ 期 总第 １ 期） ６ ３
２ 试
验
２ １ 试 验 目的 ．
消 除发 电机转子 可能存 在 质量偏 心 而造成 的动
不平 衡 ，改善 机组 的运行 状况 。
２ ２ 试 验 仪 器 和 测 点 布 置 ．
０５ ｋ ｈ ．亿 Ｗ・ ，安装 １ 台立 轴悬式 水轮发 电机 组。
水 轮 机 型 号 ： Ｈ ｘ ２ｃ Ｊ ２０ 额 定 出 力 Ｌ １５ —Ｌ一 ２ ， ２．Ｍ ５８ Ｗ，最 高水 头 ８ ９ｍ，额 定 水 头７ １ ３１，最 低 水 １
情 况确 定 。 ３ ３４ 第一 次试 重 ．． 机 组停 机 ，确定试 加 重块 的位 置 。试 加 配重块
将 机 组 转 速 分 别 稳 定 在 ２ ％ 、５ ％ 、７ ％ 、 ５ ０ ５
１０ ０ ％额 定转 速 下 ，用 测 试 仪 记 录各 部 导 轴 承 支架
的振动 及频 率 ＿ 。根 据测 量数 据判 断转 速与 振 幅和 ｌ Ｊ 频 率之 间 的关 系 ，若 振 幅随转 速增 高而加 大 ，且基 本 上与 转速 平方 成正 比 ，而振 动频 率与转 速 频率基 本 一致 ，则 振动 原 因是 转 动部件 静 （ ）不 平衡所 动 引起 ，应作静 动 平衡试 验 ，并根 据试 验结 果加 配重
量 、 蘑前应 测量 支架及 轴承振 动值 （ 见表 ３ 。 ）
表 ３ 配重前原始数据 （ 单位 ：ｕ ｍ）
经过 ３次 配 重 处 理 ，上 机 架 的 水 平 振 动 由
２６ｔｎ 至 ５ ｎ ３ 减 ａ ２ｔ ，定 子 水 平 振 动 由 ８ ｎ 减 至 ａ ４／ｎ ３ ｎ １ａ ，下 机架 水 平 振 动 由４ 减 ￣ ２ ｎ ｔ ９ ｆ ６ｔ ，水 导 ａ 轴 承振 动 由 １４／ｎ 至 ５ ｎ １ ａ减 ４ｔ ；除定 子 机 座 水 平 振 ａ 第 一次试 加配 重块 ，转子 共 ５ 支臂 ，首 次选 个
加 重量 为８ｋ 。 ｇ ３ ３３ 试重 块 的安装 ．． 试重 块要 求 在 转 子 支臂 上 、下 均匀 分 配 重 量 。
测试 机组 的原始振 动状 况 ，根 据各测 点 的振动 情况 ，判断是 否 需要 配重 。 ３２ １ 变转 速试 验 ．．
在转 子 支臂 上 焊 ４颗 Ｍ２ 杆 ，试 重 块 串在 螺 杆 ６螺 上再 点 焊 。在 焊 螺杆 时找 准位置 ，安 装后 试重 块必 须 紧贴转 子支 臂 面 。机 组运 行 中 ，试 重块 的离 心力 落 在转 子支 臂上 ，螺 杆不 受到试 重 块离 心力 造成 的 剪切 力 影 响。试 重块设 Leabharlann Baidu 、安装 应 根据 现场 的具体
为 机组 额定 转速 。
机 组 转 速 分 别 稳 定 在 ２ ％、 ５ ％ 、７ ％ 、 ５ ０ ５
１０ ０ ％额 定转 速 下 ，每个 工 况 点 稳 定 ２～３ｍｎ ｉ，用 测试 仪 记 录机组 升速 过程 中各测 点 的振 动及摆 度 。
３２ 原 始 振 动 测 量 ．
经计 算 Ｐ约 为 ３６ ７８ｋ，根 据经 验选 择试 ．～１ ． ｇ
行计 算 ，得 出需加 配重 块重 量 。和方 位角 。。 ” ”
水平 振 动 以及 各 导轴承 摆度 值 ，综合 分析 确定 试加
配重 块 的重量 及安 装方 位 。
３３２ 确定 试加 重量 ．． 试 加 配 重 所 产 生 的 离 心 力 为 转 子 重 量 （１７５ｔ 的 ０５ ～２５ ，应 适 当 选 择 试 加 ７ ．８ ） ．％ ．％
磁电流 ，测试各工况下机组各部位的振动及频率 隋况 。
・
５ ７ ・
运行 与维护
Ｓ ＡＪ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｅ ２１Ｎ１ ｏｌ ｏ６ Ｍ Ｉ Ｙ Ｒ ＰＷ Ｒ ０２ ｏ．ＴａＮ１３ ｔ
表 ６ 第三次配重数据 （ 单位 ：ｔ ａ ｍ）
４ 配重过程
斤机测试数据 ，分析配重方位及计算 配重重
机 组启 动试 运行 时 ，若 发现 因转 子质 量不 平衡
引起 的机组振 动 超标 时应进 行平 衡试 验 。发 电机转 子 动平衡 试验 是 发 电机 在额 定转 速下 旋转 时进 行 的
试验 ，根 据机 组振 动变 化 ，经计 算分 析判 断 出现质
量不 平衡 的相 位 ，通过 加配 重 的方法 来减 小转 子质
于转子 尺寸大 、体 积大 、重量 大 ，有些零 件需 在现 场组 装 ，加工 制造 和现场 组装 工艺很 难保 证其 质量 平 衡 。转 子组 装后 因受 工地施 工条 件限 制 ，不可能 进 行静平 衡试 验 ，即使 对 转 子进 行 了静 平衡 校 验 ， 并 不等 于动平 衡就 作好 了 ，当转子 以某一 角 速度旋 转 时 ，就会 产生 不平衡 离 心力和 离心 力偶 ，这种 不
重量 。
３ ）根据第一次 、第二次 的试重结果 ，在兼顾 到各 导摆 度及 振动 的情 况下 ，综 合分 析确 定最终 配
重量 。 安装 方位 角 。 及 。
３３ ７ 配重效 果 复核 ．．
计算公式 ：ｍ ： ｊ ｏ
机组 分别 稳定 在 １０ ０ ％额定转 速 、１０ ０ ％额定 励
机组 中心不 同心等 ，这种不平衡 力将会 造成机组振 动 ，而发 电机 转子质 量不平衡 则是造 成机组振动 的重要原 因之 一。结合 某 电站发 电机转子动平衡试验方案及配重处理过程 ，通过对机 组各部位振动测 量分析 ，多次试加 配重块 ，解决 了转子质量 不平衡的 １￣ ，避免 了因此 引起的机械振动 ，确保机组安全投 产运行。表 ６个。 ＂ － １
头５ ４ｍ，额 定 转 速 ３０ｒｍ，飞 逸 转 速 ５４ｒｍ，额 ０ ｐ ８ ｐ 定流 量 ３ ． ｍ ／ 。发 电机 型 号 ：Ｓ ２ ．－ ２ ／ ５０ ８９ ３ ｓ Ｆ ７ ５ ０ ４０ ，
主要 试验 仪器 如下 （ 见表 １。 ）
表 １ 主 要试 验 仪 器
额定 功 率 ２ ． Ｍ ７５ Ｗ，额 定 电 压 １． Ｖ，额 定 电流 ０５ｋ １ ７ ９Ａ。发 电 机 由定 子 、转 子 、上 下 机 架 、推 力 ７ 轴 承 、导轴承 等部 件组 成 。发 电机 和水 轮机 主轴采 用 刚性 连 接 ，整 个 水 轮 发 电 机 组 为 三 支 点 布 置 型 式 ，推 力轴 承和 上导轴 承 布置在 上机 架 内。发 电机 转子 由磁极 、磁 轭 、转 子 中心体 等组 成 ，其 中转 子 中心 体包括 转子 轴 和支架 两部分 。转 子支 架 由 ５个 支臂组 成 ，与转 子轴 在工 厂焊接 成整 体发 至工地 组
运 行 与维护
Ｓ ＡＬ Ｙ Ｒ ＰＷＥ ２ｌＮ１ ｏｌ ｏ ３ Ｍ Ｌ Ｈ Ｄ Ｏ Ｏ Ｒ ０２ ｏ．ＴａＮｌ ｔ ６
２ Ｗ 水 轮 发 电 机 组 转 子动 平衡处 理 ５Ｍ
陈 红平 姜 宇峰 黄建 平 （ 滩 水力发 电厂 湖 南沅 陵 ４９２ ） 凤 １６ １
【 摘
要 】引起水轮发 电机组产 生机械不平衡力的主要原 因有转轮质量失衡 、转子 质量 失衡 、轴 线不 正、导轴承 中心与
块处 理 。
安装 在 转子 支臂 上 ，安 装 位置在 离转 子 中心线 的半
径 约为 １ １ｍ ；其 安 放 角 根 据 原始 振 动数 据 现 场 ． 处
３２ ２ 变励 磁试 验 ．． 在 额定转 速 下给转 子磁 极加 励磁 电流 ，分 别稳
定在 ２ ％ 、５ ％、７ ％ 、１０ ５ ０ ５ ０ ％额 定 励 磁 电流 工 况