專利名稱：旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法及其裝置，屬機(jī)械領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡技術(shù)。
近代旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的方法主要有兩種，一種是振型平衡法，另一種是影響系數(shù)法，目前，改進(jìn)的動(dòng)平衡方法，叫做聯(lián)合平衡法(UBA法)，是把上述兩種方法結(jié)合起來(lái)，有振型影響系數(shù)法和振型圓法，其中振型圓法雖能較快地在極座標(biāo)上找出‘高點(diǎn)’與‘重點(diǎn)’，使第一次試加重較為可靠，但在多支承系統(tǒng)，仍需幾次試加重，幾次開、停機(jī)。與本發(fā)明較接近的有1983年日本日立公司佐藤一男等人發(fā)表的專利“旋轉(zhuǎn)機(jī)械平衡的方法及其裝置”中介紹了‘通過(guò)軸承支座的阻抗矩陣求出影響系數(shù)進(jìn)行平衡的理論方法及其應(yīng)用’；1985年清華大學(xué)唐錫寬在《(ASME》(85-DET-120，7P)雜志發(fā)表的“通過(guò)計(jì)算與試驗(yàn)確定旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)中軸承座等效阻抗和影響系數(shù)”中介紹了‘用測(cè)定的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)影響系數(shù)，然后再計(jì)算配重’的方法；他們共同特點(diǎn)是所測(cè)量的振動(dòng)狀態(tài)量為軸振動(dòng)量和軸承動(dòng)反力，測(cè)點(diǎn)都在軸上，每個(gè)軸承處至少要放兩個(gè)互成直角的測(cè)點(diǎn)。在多支承旋轉(zhuǎn)機(jī)組的動(dòng)平衡中它們的共同的缺點(diǎn)是都需要多次試加重，平衡精度低，開、停機(jī)次數(shù)多。
本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法及其裝置，提高平衡計(jì)算的精度，使旋轉(zhuǎn)機(jī)械(機(jī)組)開、停次數(shù)有效地減少到1～2次。
本發(fā)明提供的‘旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法’其測(cè)量和計(jì)算的基礎(chǔ)是建立一個(gè)圖1示出的，反映分布質(zhì)量連續(xù)轉(zhuǎn)子多跨支承在幾個(gè)同一方位上的等效彈性阻尼支座模型，即轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，將轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)分割成兩個(gè)子系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和支座系統(tǒng)，其分界面取在轉(zhuǎn)子軸頸與支座軸瓦油膜接觸面上，兩個(gè)子系統(tǒng)分別建立自己的運(yùn)動(dòng)方程，其間由一對(duì)耦合力軸承動(dòng)反力R和支座動(dòng)態(tài)力R′的{R}＝-{R′}—————(1)關(guān)系式相聯(lián)系，用圖2所示等效支座力學(xué)模型的振動(dòng)矩陣方程[Kd]{Xs}＝{R′}———(2)計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力R′、支座精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd以及支座殘余振動(dòng)量Xs，其特點(diǎn)是用這一等效彈性阻尼支承模型，代替了各向異性支座的四個(gè)剛度系數(shù)和四個(gè)阻尼系數(shù)的支座模型，它只需一個(gè)剛度系數(shù)和一個(gè)阻尼系數(shù)，因此，每個(gè)支座振動(dòng)量Xs的測(cè)點(diǎn)只需一個(gè)，支座動(dòng)態(tài)力R′的測(cè)點(diǎn)也只需一個(gè)，這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)必須放在過(guò)支承點(diǎn)的同一條徑線上；各支座上的測(cè)點(diǎn)都要放在同一過(guò)軸線的平面上，即其方位角為；等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd在[1]對(duì)應(yīng)于第Vc種運(yùn)行負(fù)荷狀況下，[2]在選定的ωk轉(zhuǎn)速下，[3]有確定的選定校正平面位置和數(shù)目m的情況下是一個(gè)常數(shù)。
為了計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力R′和支座振動(dòng)量Xs，除考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)上給定的總加重所產(chǎn)生的激振力外，還需計(jì)及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)所引起的附加不平衡激振力。為此，將轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡(jiǎn)化為圖3所示的集總質(zhì)量轉(zhuǎn)子模型。用轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)動(dòng)力平衡條件和變形諧調(diào)條件 ∑Mx＝0，∑My＝0；[δij]{Ri}+{Sip}＝{Xsi}——(3)以及計(jì)算轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)的傳遞矩陣{Z}i＝{T}i-1[T]i-2，...，[T]1[P]{Z}1————————(4)來(lái)計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力和支座振動(dòng)量，式中 --第j個(gè)校正平面的平衡量 所產(chǎn)生的慣性力和由于轉(zhuǎn)子動(dòng)變形引起的附加不平衡激振力； —第i個(gè)超靜定或靜定軸承動(dòng)反力； —轉(zhuǎn)子所有外力和力偶分別在ozy平面和ozx平面的力矩； —各支座在 作用下的振動(dòng)量； —轉(zhuǎn)子各有關(guān)點(diǎn)的單位荷載下的柔度，可由Mohr積分或傳遞矩陣法計(jì)算；Sip—轉(zhuǎn)子不平衡慣性力在各有關(guān)點(diǎn)的變形值，也可由Mohr積分或傳遞矩陣法計(jì)算；ωk—第k個(gè)平衡轉(zhuǎn)速。 ——起始狀態(tài)向量 ——第I截面狀態(tài)向量[T]i＝[B]i[D]i————圓盤與軸段組合元件傳遞矩陣[B]i————————無(wú)質(zhì)量軸段場(chǎng)陣[D]i————————園盤點(diǎn)陣[P]————————起始矩陣再用平衡目標(biāo)方程和約束方程max{|εsi(ωk，Vc，m，)|}→minεsi(ωk，Vc，m，)＝Xsi(ωk，Vc，m，)+XOi(ωk，Vc，m，)[Kd]{xs}＝{R′} ————(5)[Gr]{x··}+[Gr]{x·}+ωJ{x·}+[Kr]{x}={F}-{R}]]>{Fj‾}=ω2{Uj‾}]]>來(lái)優(yōu)化計(jì)算在選定校正平面上的最佳成組配重U，式中XOi————第i個(gè)支座測(cè)點(diǎn)記錄的原始支座振動(dòng)量；Xsi————第i個(gè)支座測(cè)點(diǎn)記錄的加重后的支座振動(dòng)量；εsi————第i個(gè)支座測(cè)點(diǎn)記錄的殘余支座振動(dòng)量；i＝1，2，....，n，———支座測(cè)點(diǎn)數(shù)；k＝1，，.....，，K+1，K+2，K個(gè)軸系臨界轉(zhuǎn)速；K+1————空載下的額定轉(zhuǎn)速；K+2————滿負(fù)荷時(shí)的轉(zhuǎn)速；c＝1，2，....，c運(yùn)行工況，一般指各種負(fù)荷下和長(zhǎng)期穩(wěn)定滿負(fù)荷工況下；m————選定的校正平面數(shù)目；Gr————轉(zhuǎn)子質(zhì)量；————支承處測(cè)點(diǎn)的方位角；Uj＝mjrj——校正平面的平衡量(重徑積)；[Gr]————轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量陣；[Cr]————轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的阻尼陣；[Kr]————轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛度陣；{R}————軸承動(dòng)反力列陣；{F}————轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的外力列陣；[J]————轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)力矩有關(guān)的矩陣，J為反對(duì)稱陣，各元素是極轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；{x}， —轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)量列陣；其中{x}是轉(zhuǎn)子振動(dòng)位移響應(yīng)陣， 是轉(zhuǎn)子振動(dòng)速度響應(yīng)陣， 是轉(zhuǎn)子振動(dòng)加速度響應(yīng)陣；優(yōu)化計(jì)算的方法是用已知支座系統(tǒng)等效動(dòng)剛度系數(shù)[Kd]，就可通過(guò)公式(5)采用座標(biāo)輪換方向搜索法，不斷地改變Fj，利用前述(3)、(4)式可求出軸承動(dòng)反力{R}，由公式(2)又可求出在{R′}作用下所產(chǎn)生的支座振動(dòng)量(瓦振){Xs}，經(jīng)與原振{X0}迭加，可計(jì)算出殘余振動(dòng)量{εsi}，若趨于減小，則繼續(xù)該方向優(yōu)化，否則換Fj另一個(gè)座標(biāo)方向，直至求出使各支承殘余振動(dòng)量{εsi}皆為最小時(shí)的最佳平衡量Uj，每個(gè)校正平面依次搜索下去，直至在選定平面工況下，求出最佳成組配重值{Uj}。
為此，所有的計(jì)算公式還需測(cè)量出各測(cè)點(diǎn)之間的距離、各選定校正面的位置數(shù)目和加重半徑、軸系各段的軸向尺寸和轉(zhuǎn)軸的內(nèi)、外徑尺寸。
則本發(fā)明提出的‘旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法’至少由以下三個(gè)步驟來(lái)完成第一步，對(duì)不平衡轉(zhuǎn)子及軸系在對(duì)應(yīng)于第Vc種運(yùn)行負(fù)荷狀況下，在選定的ωk轉(zhuǎn)速下，已選定了校正平面的位置和數(shù)目m的情況下，測(cè)量各支座的原始支座振動(dòng)狀態(tài)量，所說(shuō)的支座振動(dòng)狀態(tài)量包括支座振動(dòng)量Xs和支座動(dòng)態(tài)力R′；而原始支座振動(dòng)狀態(tài)量是指原始支座振動(dòng)量X0和原始支座動(dòng)態(tài)R0′；并用常規(guī)手段確認(rèn)是質(zhì)量不平衡；第二步根據(jù)測(cè)出的各原始支座振動(dòng)量X0和測(cè)出的各原始支座動(dòng)態(tài)力R0′代入公式(2)，計(jì)算出各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，再由公式(3)、(4)、(5)求出選定校正平面上的最佳成組配重U和預(yù)先計(jì)算出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi；第三步在選定平面加上最佳成組配重U后，測(cè)出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi小于允許值，平衡完畢。
如果在第一步中所測(cè)量的各支座的振動(dòng)狀態(tài)量只測(cè)出原始支座振動(dòng)量X0，則第二步就需根據(jù)測(cè)出的各支座的原始支座振動(dòng)量X0和選定的一個(gè)近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，計(jì)算出在選定校正平面上的近似成組配重Ux，第三步在選定校正平面加上近似成組配重U1(作為初加重)后，測(cè)出各支座的初加重支座振動(dòng)量X1，若X1值小于允許值，則平衡完畢，若X1值仍大于允許值，就需進(jìn)行第四步，根據(jù)測(cè)出的各原始支座振動(dòng)量X0和測(cè)出的各初加重支座振動(dòng)量X1之間的變化量Xs計(jì)算出各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，從而求出選定校正平面上的最佳成組配重U和預(yù)先計(jì)算出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi；第五步在選定校正平面加上最佳成組配重U，測(cè)出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi小于允許值，平衡完畢。
近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd的選取，可選取下述兩種情況之一[1]對(duì)于以前未平衡過(guò)的機(jī)組是取用存在數(shù)據(jù)庫(kù)中同型號(hào)機(jī)組、同類型機(jī)組在其平衡史上曾使用過(guò)的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd的數(shù)值，作為近似等效動(dòng)剛度系數(shù)，用它可求出現(xiàn)場(chǎng)被平衡旋轉(zhuǎn)機(jī)組在選定校正平面上的近似成組配重U1，作為初加重。[2]對(duì)于以前平衡過(guò)的機(jī)組，用其平衡記錄(至少有一個(gè)校正平面位置，一個(gè)平衡轉(zhuǎn)速和兩個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)量變化記錄)，用公式(2)、(3)、(4)、(5)計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)被平衡旋轉(zhuǎn)機(jī)組有關(guān)支座的近似等效動(dòng)剛度系數(shù)和選定校正平面上的近似成組配重U1，作為初加重。
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其原理方框圖在圖4示出，它包括常規(guī)的振動(dòng)量傳感器、振動(dòng)力傳感器(404)，渦流頭(405)和光電頭(406)等測(cè)量器件；一臺(tái)用虛線框表示的振動(dòng)測(cè)量信號(hào)前處理器(407)～(415)；和一臺(tái)專用主計(jì)算機(jī)(416)；其中，專用主計(jì)算機(jī)(416)是帶有與振動(dòng)測(cè)量信號(hào)前處理器專用接口、顯示器或打印機(jī)接口的，并具有包括支座動(dòng)態(tài)力計(jì)算模塊(418)、支座等效動(dòng)剛度系數(shù)計(jì)算模塊(419)、成組配重和殘余支座振動(dòng)量計(jì)算模塊(420)以及專用數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)程序模塊(421)等四個(gè)軟件模塊的計(jì)算機(jī)，它可以按照?qǐng)D5所示的程序完成前述平衡步驟中的所有計(jì)算，該計(jì)算機(jī)最好是便攜式計(jì)算機(jī)。它的測(cè)量信號(hào)前處理器是由衰減器(407)、放大器(408)、整形放大器(409)、濾波器(410)、鎖相環(huán)電路(411)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(412)、中央數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(413)、RAM存儲(chǔ)芯片(414)和EPROM芯片(415)所組成，它們的單線連接關(guān)系是一路是(407)接(409)接(411)接(412)接至(413)；另兩路同樣的(408)接(410)接至(413)，(413)的兩條反饋線分別接至兩個(gè)(408)；(411)另外兩條線分別接至兩個(gè)(410)上；(414)、(415)分別有雙向電纜與(413)連接；在兩個(gè)(408)上有振動(dòng)傳感器(404)的接口，在(407)上有渦流頭(405)的接口，在(409)上有光電頭的接口，在(413)上有與專用主機(jī)算機(jī)相連的接口。(417)是接在主計(jì)算機(jī)上的顯示器或打印機(jī)，其中，支座動(dòng)態(tài)力R′的計(jì)算模塊是按照公式(3)、(4)編制的具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的支座振動(dòng)量Xs計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力R′和利用振動(dòng)力傳感器直接測(cè)出的支座動(dòng)態(tài)力R′數(shù)據(jù)的計(jì)算軟件固在其中的模塊；支座等效動(dòng)剛度系數(shù)計(jì)算模塊是按照公式(2)編制的具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的原始支座振動(dòng)量Xo值和由支座動(dòng)態(tài)力計(jì)算模塊計(jì)算出的支座動(dòng)態(tài)力R′值或用振動(dòng)力傳感器直接測(cè)出的支座動(dòng)態(tài)力R′值來(lái)計(jì)算出支座等效動(dòng)剛度系數(shù)的計(jì)算軟件固化在其中的模塊；成組配重和殘余支座振動(dòng)量計(jì)算模塊是按照公式(5)編制的具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的原始支座振動(dòng)量Xo值、各支座等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd的數(shù)值、選定校正平面位置和數(shù)目m以及第Vc種運(yùn)行狀況參數(shù)來(lái)優(yōu)化計(jì)算出在選定校正平面需加的最佳成組配重和殘余支座振動(dòng)量的計(jì)算軟件固化在其中的模塊；專用數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)程序模塊是具有存儲(chǔ)和調(diào)用各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)平衡史記載的各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)的管理與維護(hù)程序固化在其中的模塊。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是[1]平衡精度高。由于本發(fā)明采用了支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)和優(yōu)化計(jì)算方法，簡(jiǎn)化了測(cè)量和計(jì)算，提高了計(jì)算最佳成組配重的準(zhǔn)確度。只測(cè)支座同方位角的振動(dòng)量和動(dòng)態(tài)力，用精確等效動(dòng)剛度系數(shù)直捷優(yōu)化計(jì)算最佳成組配重和預(yù)先計(jì)算出殘余支座振動(dòng)量，都能達(dá)到振動(dòng)允許值的優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。不需要試加重。是用近似等效動(dòng)剛度系數(shù)計(jì)算出近似成組配重，作為第一次初加重后就可計(jì)算出最佳成組配重，不需要計(jì)算影響系數(shù)。有效地減少了現(xiàn)場(chǎng)被平衡機(jī)組的啟動(dòng)次數(shù)，縮短了平衡工期。本方法只需加重啟動(dòng)1～2次，即只需開、停機(jī)1～2次，在第三步或第五步開機(jī)啟動(dòng)后已是平衡成功。
本發(fā)明的適用泛圍廣，它既適用于剛性轉(zhuǎn)子及其軸系的動(dòng)平衡，又適用于撓性轉(zhuǎn)子及其軸系的動(dòng)平衡；既能用于硬支承動(dòng)平衡機(jī)，又能在現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡中使用，還可用于汽輪發(fā)電機(jī)組的熱態(tài)動(dòng)平衡。


圖1轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型中Gs1，Gs2，Gsn分別表示第1第2和第n個(gè)支座的參振質(zhì)量，CO1，CO2，COn分別表示第1第2和第n個(gè)支座的等效油膜阻尼系數(shù)，CS1，GS2，CSn分別表示第1第2和第n個(gè)支座的等效基礎(chǔ)阻尼系數(shù)，KO1，KO2，KOn分別表示第1第2和第n個(gè)支座的等效油膜剛度系數(shù)，KS1，KS2，KSn分別表示第1第2和第n個(gè)支座的等效基礎(chǔ)剛度系數(shù)，ωK—————平衡時(shí)轉(zhuǎn)子的角速度，—————測(cè)點(diǎn)所在過(guò)軸線平面的方位角圖2支座系統(tǒng)的力學(xué)模型中Kd-支座等效動(dòng)剛度系數(shù)Xs-支座在R′作用下的振動(dòng)量R′-支座所承受的動(dòng)態(tài)力圖3轉(zhuǎn)子系統(tǒng)力學(xué)模型中 --第j個(gè)校正平面上的平衡量Uj所產(chǎn)生的慣性力 —第i個(gè)超靜定或靜定軸承動(dòng)反力；m—校正平面數(shù)目n—支座數(shù)目圖4旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡裝置原理方框中401-被平衡轉(zhuǎn)子，402、403-左、右支承系統(tǒng)，404-振動(dòng)傳感器，405-渦流頭，406-光電頭，407-衰減器，408-放大器，409-整形放大器410-濾波器，411-鎖相環(huán)電路，412-模數(shù)轉(zhuǎn)換器，413-8098單片機(jī)，414-RAM存儲(chǔ)芯片， 415-EPROM芯片，416-主計(jì)算機(jī)， 417-CRT顯示器， 418-支座動(dòng)態(tài)力的計(jì)算模塊，419-支座等效動(dòng)剛度系數(shù)的計(jì)算模塊，420-成組配重和殘余振動(dòng)量的計(jì)算模塊，
421-旋轉(zhuǎn)機(jī)組類型尺寸等效動(dòng)剛度系數(shù)加重工況的數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，圖5動(dòng)剛度系數(shù)平衡計(jì)算程序主框圖下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1，對(duì)河北甲電廠9#發(fā)電機(jī)組(200MW)接長(zhǎng)軸的兩個(gè)校正面上初加重的計(jì)算，是利用同類型機(jī)組大修平衡時(shí)加重前、后的振動(dòng)變化記錄，用這些數(shù)據(jù)，在本發(fā)明的專用計(jì)算機(jī)中先計(jì)算出有關(guān)支座的近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，再計(jì)算出在這兩個(gè)校正面上的初加重值，結(jié)果，一次加重成功，測(cè)出的支座殘余振動(dòng)量在冷態(tài)和熱態(tài)情況下都達(dá)優(yōu)。
實(shí)施例2，對(duì)東北乙電廠3#機(jī)組(200MW)接長(zhǎng)軸的兩個(gè)校正面上初加重的計(jì)算，是利用河北甲電廠同類型機(jī)組平衡時(shí)所用過(guò)的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)，作為本機(jī)組的近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，計(jì)算出初加重，加上后，機(jī)組各支座振動(dòng)量有變化，然后再根據(jù)本機(jī)組各支座的原振和初加重后各支座的振動(dòng)量，就可利用本發(fā)明的專用計(jì)算機(jī)中計(jì)算出本機(jī)組各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)，和這兩個(gè)校正面上的最佳配重，加上后，機(jī)組各支座振動(dòng)由59微米，降到30微米以下，二次加重機(jī)組達(dá)到良好振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例3，對(duì)東北丙電廠3#機(jī)組(200MW)六個(gè)校正面(即中壓轉(zhuǎn)子低壓側(cè)校正面P3，接長(zhǎng)軸兩個(gè)校正面J3和J4，低壓轉(zhuǎn)子兩個(gè)校正面L4和L5，以及低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)校正面L6)上同時(shí)加重的計(jì)算，就是利用本發(fā)明的專用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的同類型機(jī)組的等效動(dòng)剛度系數(shù)以及本機(jī)組各支座原始振動(dòng)值，計(jì)算出這六個(gè)校正面上的最佳配重，一次加重，結(jié)果機(jī)組各支座振動(dòng)，由30微米降到17.2微米，達(dá)到優(yōu)秀振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例4，在大型撓性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái)上(硬支承)，對(duì)一個(gè)100MW汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。首先，同時(shí)測(cè)出在一定負(fù)荷工況下、一定平衡轉(zhuǎn)速下各支座上測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)量 和支座動(dòng)態(tài)力R′，然后，將選定的四個(gè)校正平面的位置尺寸輸入到本發(fā)明的專用計(jì)算機(jī)中，很快，該計(jì)算機(jī)經(jīng)圖5的中路程序計(jì)算出在四個(gè)校正平面上的最佳成組配重，并預(yù)計(jì)了各支座的殘余支座振動(dòng)量，結(jié)果，一次加重起動(dòng)，測(cè)出轉(zhuǎn)子、支座殘余振動(dòng)量達(dá)優(yōu)，平衡完畢。
權(quán)利要求
1，一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法，其特征在于其測(cè)量和計(jì)算的基礎(chǔ)是建立一個(gè)反映分布質(zhì)量連續(xù)轉(zhuǎn)子多跨支承在幾個(gè)同一方位上的等效彈性阻尼支座模型，即轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，將轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)分割成兩個(gè)子系統(tǒng)，即轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和支座系統(tǒng)，兩個(gè)子系統(tǒng)分別建立自己的運(yùn)動(dòng)方程，其分界面取在轉(zhuǎn)子軸頸與支座軸瓦油膜接觸面上，其間由一對(duì)耦合力軸承動(dòng)反力R和支座動(dòng)態(tài)力R′的{R}＝-{R′}關(guān)系式相聯(lián)系，用支座的振動(dòng)矩陣方程[Kd]{Xs}＝{R′}計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力R′、支座精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd以及支座振動(dòng)量Xs，其特點(diǎn)是用一等效彈性阻尼支承模型，代替了各向異性支座的四個(gè)剛度系數(shù)和四個(gè)阻尼系數(shù)的支座模型，這一等效彈性阻尼支承模型只需一個(gè)剛度系數(shù)和一個(gè)阻尼系數(shù)，因此，每個(gè)支座振動(dòng)量Xs的測(cè)點(diǎn)只需一個(gè)，支座動(dòng)態(tài)力R′的測(cè)點(diǎn)也只需一個(gè)，這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)必須放在過(guò)支承點(diǎn)的同一條徑線上；各支座上的測(cè)點(diǎn)都要放在同一過(guò)軸線的平面上，即其方位角為；等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd在(1)對(duì)應(yīng)于第Vc種運(yùn)行負(fù)荷狀況下，(2)在選定的ωk轉(zhuǎn)速下，(3)有確定的選定校正平面位置和數(shù)目m的情況下是一個(gè)常數(shù)，用轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)動(dòng)力平衡條件和變形諧調(diào)條件 ∑Mx＝0，∑My＝0，[δij]{Ri}+{Sip}＝{Xsi}，以及計(jì)算轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)的傳遞矩陣{Z}i＝{T}i-1[T]i-2，...，[T]1[P]{Z}1來(lái)計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力和支座振動(dòng)量，再用平衡目標(biāo)方程max{|εsi(ωk，Vc，m，)|}→min [Kd‾]{xs‾}={R′‾}]]>[Gr]{x··}+[Gr]{x·}+ωj{x·}+[Kr]{x}={F}-{R}]]>{Fj‾}=ω2k{Uj‾}]]>來(lái)優(yōu)化計(jì)算在選定校正平面上的最佳成組配重U，這樣，旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法至少由以下三個(gè)步驟來(lái)完成第一步測(cè)量不平衡轉(zhuǎn)子及軸系中各支座的原始支座振動(dòng)狀態(tài)量，所說(shuō)的支座振動(dòng)狀態(tài)量包括支座振動(dòng)量Xs和支座動(dòng)態(tài)力R′；而原始支座振動(dòng)狀態(tài)量是指原始支座振動(dòng)量X0和原始支座動(dòng)態(tài)力R0′；并用常規(guī)手段確認(rèn)是質(zhì)量不平衡；第二步根據(jù)測(cè)出的各原始支座振動(dòng)量X0和測(cè)出的各原始支座動(dòng)態(tài)力R0′計(jì)算出各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，從而求出選定校正平面上的最佳成組配重U和預(yù)先計(jì)算出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi；第三步在選定平面加上最佳成組配重U后，測(cè)出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi小于允許值，平衡完畢。
2，如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法，其特征在于第一步中所測(cè)量的各支座的振動(dòng)狀態(tài)量只測(cè)出原始支座振動(dòng)量X0，則第二步就需根據(jù)測(cè)出的各支座的原始支座振動(dòng)量X0和選定的一個(gè)近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，計(jì)算出在選定校正平面上的近似成組配重U1，第三步在選定校正平面加上近似成組配重U1(作為初加重)后，測(cè)出各支座的初加重支座振動(dòng)量X1，若X1值小于允許值，則平衡完畢，若X1值仍大于允許值，就需進(jìn)行第四步，根據(jù)測(cè)出的各原始支座振動(dòng)量X0和測(cè)出的各初加重支座振動(dòng)量X1之間的變化量Xs計(jì)算出各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd，從而求出選定校正平面上的最佳成組配重U和預(yù)先計(jì)算出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi；第五步在選定校正平面加上最佳成組配重U，測(cè)出各支座的殘余支座振動(dòng)量εsi小于允許值，平衡完畢。
3，如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法，其特征在于近似等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd是取用存在數(shù)據(jù)庫(kù)中同型號(hào)機(jī)組、同類型機(jī)組在其平衡史上曾使用過(guò)的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd的數(shù)值，用它可求出現(xiàn)場(chǎng)被平衡旋轉(zhuǎn)機(jī)組在選定校正平面上的近似成組配重U1，作為初加重。
4，如權(quán)利要求1或2或3，所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法，其特征在于所有的計(jì)算步驟還需測(cè)量出各測(cè)點(diǎn)之間的距離、各選定校正面的位置和加重半徑、軸系各段的軸向尺寸和轉(zhuǎn)軸的內(nèi)、外徑尺寸。
5，一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于它包括常規(guī)的振動(dòng)量傳感器、振動(dòng)力傳感器(404)、渦流頭(405)、和光電頭(406)等測(cè)量器件；一臺(tái)振動(dòng)測(cè)量信號(hào)前處理器(407)～(415)；和一臺(tái)專用主計(jì)算機(jī)(416)；其中專用計(jì)算機(jī)(416)是帶有與振動(dòng)測(cè)量信號(hào)前處理器專用接口、顯示器接口、打印機(jī)接口的，并具有包括支座動(dòng)態(tài)力計(jì)算模塊(418)、支座等效動(dòng)剛度系數(shù)計(jì)算模塊(419)、成組配重和殘余支座振動(dòng)量計(jì)算模塊(420)以及專用數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維程序模塊(421)等四個(gè)軟件模塊的計(jì)算機(jī)，最好是便攜式計(jì)算機(jī)。
6，如權(quán)利要求5所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于它的測(cè)量信號(hào)前處理器是由衰減器(407)、放大器(408)、整形放大器(409)、濾波器(410)、鎖相環(huán)電路(411)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(412)、中央數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(413)、RAM存儲(chǔ)芯片(414)和EPROM芯片(415)所組成，它們的單線連接關(guān)系是一路是(407)接(409)接(411)接(412)接至(413)；另兩路同樣的(408)接(410)接至(413)，(413)的兩條反饋線分別接至兩個(gè)(408)；(411)另外兩條線分別接至兩個(gè)(410)上；(414)、(415)分別有雙向電纜與(413)連接；在兩個(gè)(408)上有振動(dòng)傳感器(404)的接口，在(407)上有渦流頭(405)的接口，在(409)上有光電頭的接口，在(413)上有與專用主機(jī)算機(jī)相連的接口。
7，如權(quán)利要求5或6所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于支座動(dòng)態(tài)力R′的計(jì)算模塊(418)是具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的支座振動(dòng)量X0計(jì)算支座動(dòng)態(tài)力R′和利用振動(dòng)力傳感器直接測(cè)出的支座動(dòng)態(tài)力R′數(shù)據(jù)的計(jì)算軟件固在其中的模塊。
8，如權(quán)利要求5或6或7所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于支座等效動(dòng)剛度系數(shù)計(jì)算模塊(419)是具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的原始支座振動(dòng)量X0值和由支座動(dòng)態(tài)力計(jì)算模塊計(jì)算出的支座動(dòng)態(tài)力R′值或用振動(dòng)力傳感器直接測(cè)出的支座動(dòng)態(tài)力R′值來(lái)計(jì)算出支座等效動(dòng)剛度系數(shù)的計(jì)算軟件固化在其中的模塊。
9，如權(quán)利要求5或6或7或8所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于成組配重和殘余支座振動(dòng)量計(jì)算模塊(420)是具有根據(jù)振動(dòng)量傳感器測(cè)出的原始支座振動(dòng)量X0值、各支座等效動(dòng)剛度系數(shù)Kd的數(shù)值、選定校正平面位置和數(shù)目m以及第Vc種運(yùn)行狀況參數(shù)來(lái)優(yōu)化計(jì)算出在選定校正平面需加的最佳成組配重和殘余支座振動(dòng)量的計(jì)算軟件固化在其中的模塊。
10，如權(quán)利要求5或6或7或8或9所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)平衡裝置，其特征在于專用數(shù)據(jù)庫(kù)管理與維護(hù)程序模塊(421)是具有存儲(chǔ)和調(diào)用各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子—支承系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)平衡史記載的各支座的精確等效動(dòng)剛度系數(shù)的管理與維護(hù)程序固化在其中的模塊。
全文摘要
一種屬機(jī)械領(lǐng)域的“旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡的動(dòng)剛度系數(shù)方法及其裝置”，它適用于分布質(zhì)量連續(xù)轉(zhuǎn)子多跨支承的旋轉(zhuǎn)機(jī)組。是利用等效支座力學(xué)模型的振動(dòng)矩陣方程[K
文檔編號(hào)G01M1/00GK1132323SQ9510282
公開日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1995年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月27日
發(fā)明者韓余才 申請(qǐng)人:東北電力學(xué)院