汽轮发电机组轴系动平衡技术研究

论文总字数：29474字

摘 要

近年来，随着我国火电行业的产业结构优化升级，煤电机组的装机容量也向着超/超超临界的方向发展，容量大、参数高、轴系长、结构复杂的汽轮发电机组相继投入运行，在安装、调试、运行和检修阶段出现了更多的振动问题。振动是影响汽轮发电机组设计、制造、安装和运行工作的一个重要因素。转子由于振动超过限值而发生的故障是很常见的，机组由于启停而会产生很大的经济损失。本文着重介绍了振动基本理论、振动测量和振动分析，对于刚性和柔性转子的动平衡常见方法和原理进行了详尽的研究。最终选择了最小二乘影响系数法通过MATLAB开发了动平衡程序，并对程序进行了分析和检验。

关键词：汽轮发电机组 柔性转子 转子振动 动平衡 最小二乘影响系数法 MATLAB

ABSTRACT

In recent years, with the optimization and upgrading of the industrial structure in China's thermal power industry, the installed capacity of coal-fired power units is also developing towards the direction of ultra/ultra-supercritical. Large capacity, high parameters, long shafting and complex structure turbogenerator units have been put into operation one after another, and more vibration problems have arisen in the stage of installation, commissioning, operation and overhaul. Vibration is an important factor affecting the design, manufacture, installation and operation of turbogenerator units. It is very common that rotor failures occur due to vibration exceeding the limit value. The unit will cause great economic losses due to start-up and shutdown. In this paper, the basic theory of vibration, vibration measurement and vibration analysis are introduced. The common methods and principles of dynamic balancing of rigid and flexible rotors are studied in detail. Finally, the least square influence coefficient method is selected to develop the dynamic balance program by MATLAB, and the program is analyzed and tested.

Keywords: Turbogenerator set, Flexible rotor, Vibration, Dynamic balance, Least square influencing coefficient method, MATLAB

目 录

论文独创性声明 I

摘 要 II

ABSTRACT III

第一章 绪 论 1

1.1引言 1

1.2转子动平衡的发展现状 1

1.3论文所做的工作 2

第二章 振动的基本理论 3

2.1振动的基本概念 3

2.2单圆盘转子的振动 4

2.2.1运动方程 4

2.2.2振动特性 5

2.3振动测量 6

2.3.1速度传感器 6

2.3.2加速度传感器 7

2.3.3电涡流传感器 7

2.4振动分析 8

2.4.1频谱分析 8

2.4.2振动波形和频谱图 8

第三章 转子动平衡 10

3.1概述 10

3.2转子不平衡分析 10

3.2.1不平衡产生的原因 10

3.2.2现场高速动平衡基本步骤 10

3.3刚性转子与柔性转子 11

3.4刚性转子的动平衡 12

3.4.1单平面的测相平衡法 12

3.4.2两个平面的测相平衡法 12

3.5柔性转子的动平衡 14

3.5.1柔性转子的不平衡与转速的关系 14

3.5.2柔性转子的机械滞后角与转速的关系 16

3.5.3转子挠曲平面 16

3.5.4模态平衡法 17

3.5.5谐分量法 19

3.5.6影响系数法 19

3.5.7最小二乘影响系数法 20

3.5.8影响系数法使用的注意事项 22

3.6模态平衡法与影响系数法的区别 23

3.7轴系平衡 24

3.7.1轴系稳定性 24

3.7.2轴系平衡的必要性 24

3.7.3轴系平衡的特点 24

3.7.4轴系平衡方法的选择 25

第四章 动平衡程序开发 26

4.1程序设计方案 26

4.1.1程序流程框图 26

4.2.2 程序工作界面介绍 27

4.2程序的算例比较验证 27

第五章 动平衡实验 31

5.1实验目的 31

5.2实验设备 31

5.3实验过程 33

5.3.1测量初始振动 33

5.3.2测量试加重振动 34

5.3.3计算平衡加重 34

5.3.4测量平衡后振动 35

5.4实验总结 36

5.5现场动平衡实例 37

5.6设备概况 37

5.7本次振动故障治理主要工作 37

5.8振动测试与数据分析 37

5.9问题分析及治理意见 43

总 结 44

致 谢 45

参考文献 46

第一章 绪 论

1.1引言

直至今日，我国的发电机组总装机容量达到了世界第一。与此同时，单个机组的容量也不断增加，新的技术不时呈现，更加大型的电力设备相继投入使用，全国电力行业的更新换代加快。可以预见的是，将来中国的火电行业将会以一个簇新的面貌成为我国发展的战略支撑。

随着单个机组容量的增加，汽轮发电机组的轴系长度也不断增长，转子振动故障的情况愈来愈复杂，对振动限值的要求更为严格。这些都增加了对电厂中旋转机械的振动诊断和平衡技术的挑战。

电厂汽轮机组轴系的异常振动都有可能导致设备的损坏和经济损失。因此在汽轮发电机组运行的过程中一定要加强对于振动的检测，对于潜在的或者已发生的振动必须及时处理，防止设备损坏事故的发生。

转子质量不平衡是轴系发生振动的最主要的原因。要保证旋转机械的平稳运行，必须对转子进行现场动平衡，从而使质心与旋转中心的距离减少。因为不同转子的工作转速、构造、刚性有或多或少的差别，并且不同转子要求的平衡精确度也不一样，所以可以视不同情况采用静平衡、动平衡的方法来使转子的振动在允许范围之内。

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