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摘 要

本文以汽轮发电机组柔性转子为研究对象， 主要是研究解决转子的不平衡问题。解决不平衡采问题用现场高速动平衡的方法，主要分析掌握影响系数法和谐分量—影响系数法两种常用方法，并基于两种方法编写相关的动平衡软件，然后经过在转子试验台验证软件的正确性，并比较两种方法的各自的优缺点和适用范围。

由于汽轮发电机组长期连续运行、某些重要部位摩擦等原因，汽轮发电机组各种故障频出。不平衡故障在其中占有很大比重，当转子的旋转曲线与其中心惯性主轴不重合时，在设备旋转过程中，产生了离心力，不平衡力在超出一定范围后，会引起很大振动，严重影响设备安全、稳定及经济运行，造成巨大的经济损失。动平衡贯穿于机组制造、安装和运行检修的整个过程，可以有效治理旋转机械的不平衡问题。因此汽轮电机组现场高速动平衡方法研究有很大的实际意义。

关键词：柔性转子，动平衡，影响系数法，谐分量—影响系数法

Abstract

This paper takes the flexible rotor of the turbo-generator set as the research object, mainly to study and solve the imbalance problem of the rotor. To solve the unbalanced mining problem by using the method of live high-speed dynamic balance, the main analysis is to grasp the two common methods of the influence coefficient method and the harmonic influence coefficient method, and to prepare the relevant dynamic balance software based on the two methods, and then verify the software through the rotor experimental platform. Correctness, and compare the respective advantages and disadvantages and scope of application of the two methods.

Due to the long-term continuous operation of the turbo-generator set and friction in some important parts, various failures of the turbo-generator set occur frequently. Unbalanced faults occupy a large proportion of them. When the rotation curve of the rotor does not coincide with the center inertia axis of the rotor, centrifugal force is generated during the rotation of the device. Unbalanced force beyond a certain range will cause great vibration, which will seriously affect the safety, stability, and economic operation of the equipment, resulting in huge Economic loss. Dynamic balance runs through the whole process of manufacturing, installation, operation and maintenance of the unit, which can effectively solve the imbalance problem of rotating machinery. Therefore, it is of great practical significance to study the field high-speed dynamic balance method of turbine-generator set.

KEY WORDS: Flexible rotor, Rotor dynamic balancing，Influence coefficient method, Harmonic component-impact coefficient method,

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 2

1.1 项目研究背景及意义 2

1.2 项目研究现状 2

1.3 研究的难点与方法 3

1.3.1研究的难点 3

1.3.2研究的方法 3

第二章 转子动力学基础理论 5

2.1 转子动平衡基础理论 5

2.2柔性转子的不平衡原因和振动特征 5

2.3柔性转子动平衡的基本方法 6

2.3.1谐分量--影响系数法 6

2.3.2影响系数法 7

2.4动平衡中的实际问题 9

第三章 动平衡软件的编写 11

3.1谐分量—影响系数法 11

3.2影响系数法 12

3.3多平面、多测点影响系数法和谐分量—影响系数法的比较 14

第四章 动平衡实验 16

4.1实验仪器介绍 16

4.2实验方案及过程 17

4.3影响系数法实验数据分析 19

4.4谐分量—影响系数法实验数据及分析 23

第五章 总结与展望 25

致谢 26

参考文献 27

绪论

项目研究背景及意义

国家“十三五”规划中指出，中国要继续增加清洁能源装机容量，限制煤电的发展，同时还要提高能耗、环保等多重标准，加快关停 2000 万kW高能耗、高污染的煤电机组。截止2020 年底，尽力将煤电装机规模限制在 11 亿kW以内。但目前中国2017年底煤电装机总量约10亿kW，若政府在2020 年完成预期目标，同时随着国家政策向清洁能源倾斜，煤电装机量增速势必低于3%，煤电的发展几乎陷于停滞状态。煤电如此大的装机容量，故仍然在未来相当长的一段时间内会在国家的发电总量上占很大比例。火力发电企业会承担为国家各行各业输送电力的重任，同时又要保证居民的生活用电，所以发电企业必须持续稳定的为社会输送源源不断的能量，保证社会的正常运转。假若机组因为出现问题停机，机组重新启动需要很多的燃料，加上辅助设备耗电，停机会造成合格工质的浪费和损失，总而言之，对电厂来说，会有很大的经济损失，所以机组要尽量避免出现各类故障，减少停机次数。

不平衡故障占旋转机械故障的80%左右，它有很多的危害，“危害主要表现在下面四个方面：（1）振动过大将会导致轴承乌金疲劳损坏；（2）过大振动将会造成通流部分摩擦，严重时会导致大轴弯曲；（3）振动过大还将使部件承受大幅交变应力，容易造成转子、联结螺栓、管道、地基等的损害^[1]。”动平衡可以有效解决这个问题。动平衡有现场低速动平衡、高速动平衡试验台上平衡和现场高速动平衡三种办法，三种方法各有优缺点和各自适用的情况，但前两种方法都需要将转子吊出汽缸，这是一项很耗时间金钱的工作。本文以柔性转子为研究对象，研究转子汽轮发电机组现场高速动平衡方法，因为现在发电机单机容量显著增加，转子变得越来越细长，其刚性大幅度下降，所以选择柔性转子为研究对象。选择现场高速动平衡是因为它和机组的现实情况完全相符，达到的减振效果非常好，但需要机组多次启停，同时也是因为方便在转子试验台模拟。本文主要研究两种常用方法，主要是对影响系数法和谐分量--影响系数法两种方法深入分析，并编写基于两种方法的计算软件。影响系数法主要是利用所测量和校正质量的线性关系来平衡转子。谐分量—影响系数法主要是根据转子几阶振型的振动大小大，再结合影响系数法，确定转子应该如何加重来平衡转子。

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