水轮发电机组现场动平衡方法的研究

摘要

稳定性是水轮发电机组安全，长期运行的重要保证。机组运行时会受到机械、电磁和水力等各种不平衡力的影响，转动部分和轴承产生相应的振动，甚至可能发生破坏性事故。而发电机转子的现场动平衡可以显著降低机组的振动值，提高运行稳定性，增加机组的发电效益。 本文针对水轮发电机组，特别是立式机组的现场动平衡方法进行研究。在详细介绍转子动平衡基本理论的基础上，研究了水轮发电机组不平衡振动信号测量和处理方法。采用整周期采样的方法对信号进行测量，并利用小波分析的方法来消除信号中随机噪声和高频分量的影响。 在深入研究现场动平衡过程中校正配重计算方法的基础上，根据其计算原理，采用面向对象的方法，编写了影响系数法的软件计算程序。把全息谱分析的方法应用到水轮发电机组的现场动平衡过程中。详细推导了全息谱分析方法的数学计算过程，并利用MATLAB绘制出二维和三维的全息谱图。 根据水轮发电机组特别是立式机组的安装和运行特点，在实际分析机组振动原因的基础上，由全息谱图得到机组的三维动态轴线姿态图，通过改变轴线姿态和合理的配重来对水轮发电机组进行综合现场动平衡。利用MATLAB绘制出了在各种运行工况下机组不同的动态轴线姿态图，根据轴线姿态的不同形状，采取不同的轴线调整策略，综合考虑了影响水轮发电机组不平衡振动的各种因素，使机组整体的轴线姿态处在合理的范围内，从整体上减少机组的振动。 基于全息谱的原理，把最大振动方向的幅值和相位应用到影响系数法的计算中。通过基于转子动平衡实验系统的双面动平衡实验，对比分析了水平振动、垂直振动和最大方向振动三种影响系数法的配重数据，实验表明传统的测量单向通道振动的影响系数法不能全面反应转子振动信息，受配重的影响较大，而基于全息谱原理的最大振动方向影响系数法融合了转子两个垂直方向上的振动信息，受配重影响较小，平衡效果较为稳定。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2转子动平衡技术的发展、现状和趋势

1.3本文的主要研究内容

第二章转子动平衡的基本理论

2.1转子不平衡引起的振动

2.1.1引起转子不平衡的原因

2.1.2转子不平衡量的表示方法

2.2质量不平衡引起振动的特点和线性条件

2.3转子的分类

2.4刚性转子的三种不平衡形式

2.4.1静不平衡

2.4.2力偶不平衡

2.4.3动不平衡

2.5刚性转子的静平衡和动平衡

2.5.1刚性转子的静平衡

2.5.2刚性转子的动平衡

2.6本章小节

第三章不平衡信号的测量及分析处理

3.1不平衡信号的测量仪器

3.1.1电涡流传感器的原理

3.1.2电涡流传感器的安装和布置

3.2振动信号的测量

3.1.1转速和键相的测量

3.1.2相位的测量

3.3不平衡振动信号的分析方法

3.3.1时域波形分析法

3.3.2傅立叶频谱分析法

3.3.3轴心轨迹分析法

3.4小波分析在振动信号去噪声中的应用

3.4.1小波分析的基本理论

3.4.2应用小波分析对振动信号进行去噪声处理

3.5本章小结

第四章水轮发电机组转子的现场动平衡分析方法

4.1现场动平衡的基本概念和一般过程

4.1.1水轮发电机组的静平衡

4.1.2水轮发电机组的现场动平衡的必要性

4.1.3现场动平衡的基本概念和一般过程

4.2测餐振幅的三次加重试验平衡法

4.3影响系数法

4.3.1单面影响系数法

4.3.2双面动平衡影响系数法

4.4基于全息谱分析的综合平衡法

4.4.1水轮发电机组不平衡振动的特点和原因

4.4.2全息谱技术的原理和方法

4.4.3基于全息谱分析的综合动平衡方法

4.5本章小结

第五章转子动平衡实验

5.1转子动平衡实验系统简介

5.2测振幅平衡与影响系数平衡的比较与分析

5.3影响系数法动平衡实验分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1本文总结

6.2未来工作展望

参考文献

致谢