专利名称：一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法的制作方法
技术领域：
本发明涉及超超临界汽轮发电机组故障诊断和振动处理领域，具体地说是一种单支撑轴系超超临界汽轮发电机组多转子联合振型平衡法。
背景技术：
上汽-西门子型超超临界汽轮发电机组由于其具有高效、节能和环保的技术优势，正成为我国在21世纪初期最具有竞争力的燃煤机组，市场应用前景非常良好，至2010 年底，已投产30余台1000MW、660MW机组。该类型汽轮机组采用独有的单轴承支撑结构，单支撑减少了 3个轴承，转子的振动监测也相应减少了 3个平面处的测点信息，只能测试到转子单端的振动信息，单个转子没有相互相位关系，无法从转子的相互相位关系判断转子的一阶、二阶振型。单支撑轴系超超临界机组振动故障时，工频振动不稳定，不管空负荷定转速还是带负荷过程，工频振动始终出现波动，变化剧烈，且存在轴振相互强烈耦合影响，给轴系的现场动平衡处理带来一定的难度。单支撑轴系机组的振动信号特征，使用两种经典的动平衡技术(振型平衡法和影响系数法)在处理机组现场轴系动平衡都存在非常大的困难。两个轴承间的振动信息和相位关系已经不能反映振型关系，无法给出正确的振型平衡校正质量。简单使用影响系数法平衡单支撑轴系超超临界机组柔性转子，由于轴振相互耦合影响，轴振、瓦振幅值波动变化很大，使得计算结果对测量误差敏感，容易导致平衡误差很大，给出的加重区间很大，以至于现场无法实施。

发明内容
为了解决上述技术难题，本发明提供一种单支撑轴系超超临界汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其通过矢量和振型谐分量计算，结合转子的临界转速，辨识出多转子的联合振型，以轴振数据为主，引入瓦振、轴振比例因子，多转子多平面同时加重，以显著提高单支撑轴系轴系转子的平衡效率和精度。本发明采用的技术方案如下一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其方法如下1)单支撑轴系的振动测试系统通过配套的汽机安全保护系统(TSI)或汽机故障诊断系统(TDM)得到各轴承的轴振、瓦振信息，通过轴振工频分量的矢量合成和谐分量计算，辨识出平衡转速下的轴系各转子的振型矢量；2)依据各转子的振型矢量来识别转子是否存在不平衡故障，选择需加重的转子和相应的平面；3)如果瓦振、轴振信息存在不稳定不平衡量的情况，振型矢量的原始振动At为初始振动和最大振动的折中值，并引入瓦振、轴振比例因子，将不稳定、非线性的振动数据转为线性关系的瓦振、轴振比例关系；4)每个转子振型的加重平面上的加重角度，根据各个转子的滞后角得出；
5)首次加重的质量P等于振幅除以预估的质量响应系数，预估的质量响应系数参考同类型机组的数据，即首次加重参考加重区间的质量数据； 6)根据多转子多平面一次加重，重新开机至额定转速，待振动稳定，测试和评估平衡后的振动信息，计算各转子振型矢量的影响系数，得到各转子振型的滞后角和质量响应系数。采用联合振型平衡法计算的多转子为一高压转子、一中压转子和二个低压转子， 靠近发电机转子的低压转子两端的振型矢量为^和队；靠近中压转子的低压转子的振型矢量为A4-U5和其反对称分量；中压转子的振型矢量为A3-U4和其反对称分量；高压转子的振型矢量为A2-U3和A1 ；其中，上述转子各轴承座的轴振矢量An是由振动测试系统得到，其反对称矢量Un 是An在转子另一端n-1轴承处的轴振矢量，η = 1 5。若仍存在不平衡，根据步骤6)得出的各振型矢量的影响系数，再次计算配重，直至平衡达标。根据滞后角、质量响应系数和首次加重区间，直接得到各平面的加重方案，采用一组加重一次加到有关平面上。本发明依据转子临界转速、工作转速下关注测点振幅、相位、考虑不稳定不平衡量，结合单轴承支撑结构的特点，对轴系不平衡做出判断、计算之后，采用一组加重一次加到有关平面上。本发明显著提高了单支撑轴系转子的平衡效率和精度。下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。


图1为现有单支撑轴系超超临界机组轴系结构布置示意图。图2为本发明联合振型和加重模式图。
具体实施例方式本发明为一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，下面进行详细描述(额定转速以3000r/min为例)汽轮机组轴系由高压转子、中压转子、两个低压转子、发电机转子及励磁机转子组成，各转子之间均采用刚性联轴节连接，高压转子为双支撑，中压转子和两根低压转子都是单支撑，上述4个转子之间设有1-5号轴承，发电机与励磁机转子是三支撑结构，其轴系布置如图1所示。(1)转子振型矢量计算汽轮机组在额定转速3000r/min运行时，根据振动测试系统，得到各轴承座的工频轴振矢量An (包括工频振幅An、工频相位α η)，瓦振矢量Vn (n = 1 5)。根据谐分量振型平衡原理可以得到支撑于第η个轴承的转子在另一端的第n-1轴承处的轴振可计算为振幅An、工频相位α η+180,计为矢量Un(n = 1 5)。对于单支撑轴系的末端轴承5号轴承，可以认为测试得到的振动信息仅仅是反映低压转子B (靠近发电机转子的低压转子)的振动，低压转子B两端的振型矢量为A5和其反对称分量U5 ；对于低压转子A (靠近中压转子的低压转子)，测试得到的A4和α 4包含低压转子B的振动信息，那么低压转子A的4号轴承的振动矢量为A4-U5,即低压转子A的振型矢量为A4-U5和其反对称分量；同理，中压转子的振型矢量为A3-U4和其反对称分量。虽然高压转子为双支撑转子，但是2号轴振也会包含中压转子的振动信息，那么振动矢量A2-U3的高压转子的振型矢量为A2I3和~。一般是把高压转子和中压转子联合起来一起考虑振型。应用上述方法得出各个转子2端振动数据，还可以依据各个转子的临界转速下的振动和2700r/min后振动是否爬升，以及3000r/min振动幅值的大小来决定最终需加重的转子和加重平面，根据谐分量多转子多平面同时加重。(2)考虑不稳定不平衡情况平衡原始数据以轴振数据为主，优选出符合轴振、瓦振线性比例关系的轴振数据， 作为加重的参考数据。单支撑轴系轴系的不稳定不平衡故障特点，即使在3000r/min空负荷情况下，振动也不会稳定，会出现持续的波动和爬升，类似动静碰摩故障，而实际上并未发现正常的碰摩点。对这类不稳定不平衡的动平衡，需要平衡的原始振动At是3000r/min 下的初始振动和最大振动的折中值，计算公式
权利要求
1.一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其方法如下1)单支撑轴系的振动测试系统通过配套的汽机安全保护系统或汽机故障诊断系统得到的各轴承的轴振、瓦振信息，通过轴振工频分量的矢量合成和谐分量计算，辨识出平衡转速下的轴系各转子的振型矢量；2)依据各转子的振型矢量来识别转子是否存在不平衡故障，选择需加重的转子和相应的平面；3)如果瓦振、轴振信息存在不稳定不平衡量的情况，振型矢量的原始振动At为初始振动和最大振动的折中值，并引入瓦振、轴振比例因子，将不稳定、非线性的振动数据转为线性关系的瓦振、轴振比例关系；4)每个转子振型的加重平面上的加重角度，根据各个转子的滞后角得出；5)首次加重的质量P等于振幅除以预估的质量响应系数，预估的质量响应系数参考同类型机组的数据，即首次加重参考加重区间的质量数据；6)根据多转子多平面一次加重，重新开机至额定转速，待振动稳定，测试和评估平衡后的振动信息，计算各转子振型矢量的影响系数，得到各转子振型的滞后角和质量响应系数。
2.根据权利要求1所述的单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其特征在于，采用联合振型平衡法计算的多转子为一高压转子、一中压转子和二个低压转子，靠近发电机转子的低压转子两端的振型矢量为A5和U5 ；靠近中压转子的低压转子的振型矢量为 A4-U5和其反对称分量；中压转子的振型矢量为A3-U4和其反对称分量；高压转子的振型矢量为A2-U3和A1 ；其中，上述转子各轴承座的轴振矢量An是由振动测试系统得到，其反对称矢量Un是An 在转子另一端n-1轴承处的轴振矢量，η = 1 5。
3.根据权利要求1或2所述的单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其特征在于，若仍存在不平衡，根据步骤6)得出的各振型矢量的影响系数，再次计算配重，直至平衡达标。
4.根据权利要求3所述的单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法，其特征在于，根据滞后角、质量响应系数和首次加重区间，直接得到各平面的加重方案，采用一组加重一次加到有关平面上。
全文摘要
本发明公开了一种单支撑轴系汽轮发电机组多转子联合振型平衡法。目前在进行单支撑轴系超超临界汽轮发电机组现场动平衡处理时，缺少转子两端的振动信息且轴振相互耦合影响，给轴系的现场动平衡处理带来一定的难度。本发明依据轴系各转子临界转速、工作转速下的轴振幅值、相位，通过振动矢量和振型谐分量计算，结合单支撑轴系结构的特点，对轴系不平衡型式做出判断、计算之后，辨识出多转子的联合振型，根据滞后角、质量响应系数和首次加重区间，直接得到各平面的加重方案，采用一组加重一次加到有关平面上。本发明显著提高了单支撑轴系转子的平衡效率和精度。
文档编号G01M1/38GK102564698SQ20111043236
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者吴文健, 应光耀, 童小忠, 马思聪 申请人:浙江省电力试验研究院