[发明专利]特定条件下基于移相椭圆技术的单面轴系现场动平衡方法

说明书

所属领域

本发明涉及旋转机械振动诊断与控制领域，尤其是涉及一种在特定条件下的基于移相椭圆技术的单面轴系现场动平衡方法。

技术背景

目前大型汽轮发电机组转子在出厂前均经过了高速动平衡试验，而且振动标准均较现场运行标准高，以确保转子具有优良的出厂平衡状态。从近几年监测的600MW、1000MW发电机组调试启动振动数据来看，虽然转子出厂的平衡精度较高，但仍存在部分机组在现场装配后，机组振动超标，必须在现场进行平衡处理。同时，机组运行一段时间后，轴系的平衡状态也将发生改变，考虑到返厂的费用和安全，也需要在现场进行动平衡。

现场动平衡受到较多的条件制约，例如机组启动后发现振动超标，但由于汽缸温度较高，部分配重面无法迅速添加平衡配重，必须要等到汽缸温度降至安全范围内，才能停盘车加重，因此增加了处理故障的时间，此外，部分加重面在汽缸内，且空间狭小，即使缸温允许停盘车处理，但也无法在该加重面进行现场配重；再如，发电机的动平衡具有特殊性，制造厂为了方便现场动平衡试验，在联轴器及风扇附近设计有专门用于现场平衡的孔和槽。如果是空冷机组，技术人员可以很方便将发电机端盖打开，将平衡块加到风扇平衡槽(平衡孔)内，如果不考虑机组停机后的冷却时间，仅仅考虑加平衡块的时间，从停盘车开始计时到下次启动，空冷机组一次动平衡试验的时间可以控制在6小时内，这包括了加平衡后再次启动前盘车4小时(根据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中“10防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损事故”的10.1.3.1款)；但是对于氢冷机组，如果要在跨内风扇槽内实施动平衡操作，必须首先需要排氢，用CO2置换H2，打开发电机端盖添加平衡块后，在充氢前还要再次进行发电机风压试验(一次风压试验就需要一天时间)，风压试验合格后用CO2置换空气，最后才到充氢阶段，因此氢冷机组在发电机跨内加重至少需要3天时间。为了节省跨内动平衡试验，电厂一般要求在机组检修中将平衡块加上，利用停机数据计算试重大小及方位，但由于检修中可能会重新调整轴系中心或翻瓦检查，影响机组轴系的平衡状态，停机前的振动数据参考意义降低，同时平衡后再次开机如果振动仍未达标，需要调整平衡块时，为诊断人员计算平衡调整量增加了难度，影响平衡精度。对于氢冷发电机转子平衡，如果能在跨外加重，不进行氢置换，将节省大量的平衡处理时间，同时每次打开端盖，其密封圈必须要重新更换，消耗材料的费用也较大。

在轴系中任何一个转子上加重，对整个轴系都会产生影响，特别是相邻转子，因此存在一种可能，只在一个现场较为方便的平衡面上添加试重，就可以同时实现两相邻转子的平衡。虽然单面轴系平衡只能在特定的条件下应用，但如果平衡条件一旦满足要求将大大提高平衡效率。

发明目的

本发明的目的，就是提供一种特定条件下的基于移相椭圆技术的单面轴系现场动平衡方法，可大大提高平衡效率，节省多次平衡试车所带来的人力和物力消耗。

实现上述目的，本发明的特定条件下的基于移相椭圆技术的单面轴系现场动平衡方法步骤依次如下：

步骤一、采集轴系各轴承处测振截面两个相互垂直测点工作转速下的原始振动信号，通过信号处理获取各频率分量的幅值和相位；

步骤二、做出各轴承处工作转速下原始振动工频椭圆；

步骤三、定出各原始振动工频椭圆初相点；

步骤四、做出各原始振动工频椭圆中心到初相点的向径，即为初相矢；

步骤五、建立各轴承测振截面处的工频二维全息谱图；

步骤六、根据多传感器信息融合技术，生成三维全息谱；

步骤七、画出各轴承测振截面处的移相椭圆；

步骤八、根据平衡的历史数据和经验，获取在各加重面的纯试重振动响应，用迁移矩阵表示，生成纯试重振动响应的三维全息谱；

步骤九、计算在某个方便的平衡面配重以平衡某号轴承超标振动：根据原始振动工频椭圆的初相点与平衡配重椭圆的初相点间应呈镜面对称关系，将平衡配重的初相点旋转到原始振动工频椭圆的初相点的对面，计算平衡某号轴承振动所需的配重；

步骤十、画出某号轴承添加所得平衡配重对其它各轴承处振动的工频响应，考察其它振动超标轴承处的纯配重振动响应的初相点是否落在移相椭圆的阴影面积之内；

步骤十一、如果不满足步骤十的要求，按F＝Mean(r_i)*{Max(r_i)-Min(r_i)}，优化步骤九获得的配重大小和方位，采用遗传算法优化得出最后应加的平衡配重的重量和角度，返回步骤十；若测试振动均满足安全要求，结束。

上述方法的采用需要满足以下条件：