25MW汽轮发电机振动现象：
拆开发电机励磁端外罩，准备在此加配重块校动平衡。
配重前试机：在汽轮发电机转速达到两千七八百转之前，汽轮发电机振动各项参数在正常范围之内，1/2频振动分量为0。一旦再提速，4#瓦的1/2频振动分量立马出现，并迅速爬升至5丝到7丝之间，瞬时通频幅值上升至十四五丝，1倍频振动分量升至约5丝，2倍频、3倍频振动分量也有明显增大。
经过两次增加配重块，1倍频振动分量未得到改善，反而有变大趋势。1/2频振动分量变化如上，只是出现并迅速爬升的转速点上有所变化，第一次配重后是在约2767转，第二次配重后是在约2660转。
第二次配重后试机不成惰走到低速和电动盘车状态时：听到发电机励磁端风扇附近有异音。每转一圈就会出现一次“咣”的声响，像轻敲木鱼的声音，有时也伴随着连续拨动钢丝的声音，但比较轻。
经最终分析，此异音不是影响振动的因素。
另请别人来给做动平衡。来人分析：此振动为多点不平衡。多点分别是整流环处、转子励磁侧和转子汽侧。
当3000转时，来人用红色油笔分别靠近整流环、转子励磁侧和转子汽侧，一接触上就停止前进并稳住维持几秒钟。
惰走后，先从整流环开始，观察发现只有一处红色区域约四五十度的圆弧区。以此为原点（设为：A点方位）逆转向找90-120度的区域加配重块8块。重新到3000转时，4#瓦振动降了一丝多。
惰走后又增加6块，重新到3000转时，4#瓦振动又略微降了一点。
观察转子励磁侧无明显聚集的红色区域，在A点方位加配重块7块，重新到
3000转时，4#瓦振动又降了接近2丝。
惰走后又增加7块，重新到3000转时，4#瓦振动略有增大。惰走后拆除7块。
在转子汽侧，A点方位逆转向找90-120度的区域加配重块，以及后来调整了几次，彻底将振动降下来了。
2015.01.27
大型汽轮机发电机转子高速动平衡＼超速试验室 【摘要】汽轮发电机是当今发电企业采用最多的设备之一，其振动、安全运行主要取决于机组的设计、制造、安装以及运行维护等方面。转子不平衡作为引发大型汽轮机发电机工作效率的主要原因，因此实现高速动平衡、超速实验室试验已成为保持转子平衡精度的主要环节。本文就我国大型汽轮机发电机转子高速动平衡、超速实验室做了简单的分析，旨在为同行工作提供参考。 【关键词】汽轮发电机；发电企业；高速动平衡；超速实验室；转子 目前，国内外发电设备生产厂家都非常重视转子高速动平衡和超速试验，并将其列为常规工艺检查的重要内容，是降低机组振动水平、保证机组运行安全、改善机组运行性能以及优化机组条件的主要手段。作为汽轮机质量的主要保证体系，在进行高速平衡、超速试验的时候还需要确保承上启下、瞻前顾后的要求，为后续工作的开展提供技术和理论指导。 1.动平衡技术性能测试 随着我国国民经济的飞速发展，对电力结构的调整和环保要求的提高，大力发展大容量、高参数超临界/超临界火电机组是我国电力行业发展的重要方向。为提高效率，汽轮机低压转子的长径比越来越大，转子朝着越来越“柔”的方向发展，柔性转子振动过大将直接影响到机组的安全稳定运行，因此这类大型汽轮机低压转子在出厂时都必须经过严格的高速动平衡。柔性转子平衡不同于刚性转子平衡，它不仅要平衡某一转速下转子传给轴承的不平衡力(轴承动反力)，而且还要平衡该转速下转子的挠曲变形，才能保证转子在一定转速范围内平稳的运转。柔性转子平衡方法主要有模态平衡法和影响系数法。 （1）在动平衡技术性能测试之中，测试标准完全按照国际标准开展，是以ISO2953-1984平衡机描述及评价标准为主的，该标准明确规定校验转子为刚性转子，测得平衡机最小可达剩余不平衡值为0.5um，不平衡量在每一次减少干扰之后干扰率不得超过原来的80%。 （2）按国际标准ISO5343-1963评价，在柔性转子的平衡度测量中，其中明确的规定校验的转子为柔性转子的时候，高速平衡实验结果基本上能够满足预计运行标准，达到业界满意程度要求。 2.驱动用汽轮机的调速精确度测试 一般来说，驱动用汽轮机的调速范围主要为0~3000~36000r/min，在这个环节测试的时候通常都是在汽轮机驱动系统运行一分钟之后进行调速。近年来，随着国民经济的飞速发展和电力结构调整需求的提高，大力发展大容量、高参数、超临界的发电机组已成为我国电力行业发展的主要方向。在这种时代背景下，为了有效提高汽轮机发展进度，汽轮机的调速精确度控制要求更为严格，其驱动用
实验一 转子现场动平衡实验 实验目的 通过本实验了解动平衡实验的基本方法 1. 实验原理 在实际工作过程中人们通常用单面加重三元作图法进行叶轮、转子等设备的现场动平衡，以消除过大的振动超差。这一方法的优点是设备简单——只需一块测振表。但缺点是作图分析的过程复杂，不易被掌握，而且容易出现错误。为此，我们在这里提出了一种简单易行的方法——单面现场动平衡的三点加重法。 假设在假设转子上有一不平衡量m ，所处角度为α，用分量m x 、m y 表示不平衡量。 m x =mcos α m y =msin α 为了确定不平衡量m 的大小和位置α，启动转子在工作转速下旋转，用测振设备在一固定点测试振动振速，设振速为V 0，则存在下列关系 式中Ｋ为比例系数 图42.1 三点加重法示意图 在P 1(α=0 )点加试重M ，启动转子到工作转速，测得振动振速V 1，有如下关系： 用同样的方式分别在P 2(α=120o )和P 3(α=240 o )点加试重M ，并测得振动值V 2 ，V 3， 有如下关系： 2 2V m m K y x =+ x ) (3P 1 2 2)(V m M m K y x =++222)2 3 ()21(V M m M m K y x =++- 322)2 3()21(V M m M m K y x =-+-
从以上三式推导可得： 从而可以进一步推得： 即由m x ，m y 计算不平衡质量m 和位置α。 2. 实验仪器和设备 1. 计算机 n 台 2. DRVI 快速可重组虚拟仪器平台 1套 3. 速度传感器（CD-21） 1套 4. 蓝津数据采集仪（DRDAQ-EPP2） 1台 5. 开关电源（DRDY-A ） 1套 6. 5芯-BNC 转接线 1条 7. 转子实验台（DRZZS-A ） 1 套 3. 实验步骤及内容 1. 转子动平衡实验结构如图4 2.2所示，将速度传感器通过配套的磁座吸附在转子实 验台底座上，然后通过一根带五芯航空插头-BNC 转接电缆和对应通道连接。图42.5是本实验的信号处理流程框图。 图42.2 转子动平衡实验结构示意图 2. 启动服务器，运行DRVI 主程序，点击DRVI 快捷工具条上的“联机注册”图标， 选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。在实验目录中选择“转子现场动平衡”实验。将参考的实验脚本文件读入DRVI 软件平台，如图42.3所示 3. 在转子实验台的配重盘上选取一个位置（比如贴反光纸的位置）作为初始位置（即 P 1点），然后用转子实验台附件中的螺钉，任意选取一个位置加上，作为不平衡重。 4. 启动转子/振动实验台到稳定转速，点击“数据采集开始”按钮，再点击“获取初 始振动数据”按钮，获取初始振动数据，然后停止运行转子实验台。 ) (3212 12/)(3/)3(23222 220212202322212V V MK m M MK V V m M V V V V K y x -= --=-++=) /(12 2x y y x m m tg a m m m -=+ =
现场动平衡仪 现场平衡概念和必要性 常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，统称为回转体。在 磨床现场动平衡校正 理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。转子动平衡和静平衡的区别： 1、定义 1）静平衡 在转子一个校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内，为静平衡又称单面平衡。 2）动平衡 在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，为动平衡又称双面平衡。 2、转子平衡的选择与确定 如何选择转子的平衡方式，是一个关键问题。其选择有这样一个原则：只要满足于转子平衡后用途需要的前提下，能做静平衡的，则不要做动平衡，能做动平衡的，则不要做静动平衡。原因很简单，静平衡要比动平衡容易做，省功、省力、省费用。 现代，各类机器所使用的平衡方法较多，例如单面平衡(亦称静平衡[1])常使用平衡架，双面平衡(亦称动平衡)使用各类动平衡试验机。静平衡精度太低，平衡时间长；动平衡试验机虽能较好地对转子本身进行平衡，但是对于转子尺寸相差较大时，往往需要不同规格尺寸的动平衡机，而且试验时仍需将转子从机器上拆下来，这样明显是既不经济，也十分费工(如大修后的汽轮机转子)。特别是动平衡机无法消除由于装配或其它随动元件引发的系统振动。使转子在正常安装与运转条件下进行平衡通常称为“现场平衡”。现场平衡不但可以减少拆装转子的劳动量，不再需要动平衡机；同时由于试验的状态与实际工作状态二致，有利于提高测算不平衡量的精度，降低系统振动。国际标准ISOl940一1973(E)“刚体旋转体的平衡精度”中规定，要求平衡精度为G0.4的精密转子，必须使用现场平衡，否则平衡毫无意义。
文件编号：TP-AR-L1507 There Are Certain Management Mechanisms And Methods In The Management Of Organizations, And The Provisions Are Binding On The Personnel Within The Jurisdiction, Which Should Be Observed By Each Party. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 汽轮机检修安全注意事 项正式样本
汽轮机检修安全注意事项正式样本 使用注意：该管理制度资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的管理机制和管理原则、管理方法以及管理机构设置的规范，条款对管辖范围内人员具有约束力需各自遵守。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 一、检修前办理工作票，督促汽机工程师对水、汽、油、电等各系统做好隔离措施，并检查有无挂牌标识。 二、揭缸。 1、揭缸前检查有无按规定制作重大施工方案，方案制作是否完整、合格，另外还应填写危险施工作业票。 2、有无制作作业技术交底指导书，对各参与揭缸人进行交底并签字确认。 3、检查起重设备、工具。1）钢丝绳有无老化、断股、夹头有无松动，是否达到安全系数。2）卡环
有无裂纹、破损，螺栓有无滑牙，是否达到安全系数。3）检查葫芦有无滑链，葫芦钩有无变型，链扣焊口有无被腐蚀、卡链等现象。4）行车刹车、润滑系统是否良好、可靠。5）各起重设备有无试吊合格证明。 4、检查是否只有一个人负责指挥，并佩戴明显的指挥袖章。 5、起重人员是否持证上岗，人员搭配是否合理可靠。 6、起吊场地是否完备。1）灯光是否充足。2）吊物在空中移动时下方是否撤离人员，有无避开下方重要设备。3）摆放位置是否合理，有无核算承载力。 7、揭缸组织机构人员是否全部到位，是否办理业主和主要负责人签字确认和下达揭缸令。
现场动平衡原理 §-1 基本概念 1、单面平衡 一般来说，当转子直径比其长度大7～10倍时，通常将其当作单面转子对待。在这种情况下，为使偏离轴心的转子质心恢复到轴心位置，只需在质心所处直径的反向任意位置上安放一个同等力矩的校正质量即可。这个过程称之为“单面平衡”。 2、双面平衡 对于直径小于长度7～10倍的转子，通常将其当作双面转子对待。在双面转子上，若有两块相等的质量配置在轴线两端且轴心对称的位置上，此时转子不存在质心偏离转轴问题，即静态平衡。然而，一旦转动起来，这两块质量各自产生的离心力构成一个力偶，惯性轴与转动轴不再重合，导致轴承受到猛烈振动；或者惯性轴与转动轴相倾斜，并且两块质量也不对称，造成质心偏离轴线，这是双面转子实际中存在的最为普遍的不平衡。这种不平衡必须通过转动时的振动测量并且至少在两个平面上安放校正质量才能消除。这个过程称为“双面平衡”。 §-2 平衡校正原理 为了确定待平衡转子校正质量的大小和位置，现场动平衡情况下，利用安放试探质量的方法，临时性地改变转子的质量分布，测量由此引起的振动幅值和相位的变化，由试探质量的影响效果确定出真正需要的校正质量的大小和安放位置。 轴承上任意一点都以与转速相同的频率，周期性地经历转子不平衡产生的离心力。所以，在振动信号频谱上，不平衡表现在转动频率处振动信号增大。一般在转子轴承外壳上安置一个振动传感器，测量不平衡引起的振动。转频处的振动信号正比于不平衡质量产生的作用力。为了测量相位及转频，还要使用转速传感器。本仪器使用激光光电转速传感器，以反光条位置作为振动信号相位参考点，从而确定出转子的不平衡角度。综上所述，利用不平衡振动的幅值和相位可分别确定平衡校正力矩和相对于试重质心位置的校正角度。校正半径选定后，即可依校正力矩和角度计算出校正质量的大小和安置位置。 §-3 平衡步骤 1、平衡前提 (1)确定转子为刚性转子
现场动平衡操作步骤 ?单面动平衡三步 ?传感器安装—准备工作 ?第一步：测量初始振动 ?第二步：加试重，测量试重振动，自动解算配重 ?第三步：加配重，去掉试重，测量残余振动，验证是否达到合格范围。 ?合格，出报表，不合格，二次配重！ ?动平衡操作过程 首先在做动平衡之前先要了解机械设备的构造与构成以及测点的选择： ?测点选择 测点就是机器上被测量的部位，它是获取振动信息的窗口。 所选测点在可能时要尽量靠近振源，避开或减少信号在传播通道上的界面、空腔或隔离物(如密封填料等)最好让信号成直线传播。这样可以减少信号在传播途的能量损失。
因为测量时，设备在运行，因此需要注意安全问题。 有足够的空间，有良好的接触，测点部位有足够的刚度等。 通常，轴承是监测振动最理想的部位，因为转子上的振动载荷直接作用在轴承上，并通过轴承把机器和基础联接成一个整体，因此轴承部位的振动信号还反映了基础的状况。所以，在无特殊要求的情况下，轴承是首选测点。如果条件不允许，也应使测点尽量靠近轴承，以减小测点和轴承之间的机械阻抗。此外，设备的地脚、机壳、缸体、进出口管道、阀门、基础等，也是测振的常设测点。 ?轴承位图示
3.振动分析过程 振动分析过程是一个简单的故障诊断过程，根据以往的历史经验以及仪器仪表的显示综合进行的一个分析，简单的判断出故障的所在，从而为进一步解决问题提供辅助判断。 打开软件主界面点击振动分析功能
点击振动分析功能进入振动分析界面： 在振动分析界面中有两个分项目：时域分析、频域分析
对设备进行故障诊断的时候需要提前设定参数，如图所示 在时域分析中有一个重要的技术参数：速度量 所有的机械设备都有振动标准，速度量是衡量振动大小的国际标 准，对于一些特殊的行业（比如电厂，科研单位等）也使用位移量为
单缸发动机的平衡： 一．1.单缸发动机的旋转惯性力为：2r r P m r ω= 往复惯性力：2(cos cos2) j j P m r t t ωωλω=+ 一阶往复惯性力： 2cos j j P m r t ωω=Ⅰ 二阶往复惯性力：2cos2j j P m r t ωω=Ⅱ 一般忽略二阶往复惯性力。 对于单缸内燃机的平衡一般采用过量平衡法。 过量平衡法： 过量平衡法又称转移法，是采用在曲柄臂的配重完全平衡掉旋转质量惯性力后再加一部分平衡重，这部分平衡重用来平衡部分一阶往复惯性力。由于这部分平衡重虽然平衡掉了部分气缸中心线方向的往复惯性力，但同时也在气缸中心线的垂直方向产生了一新的惯性力，所以这种方法也叫转移法，即指将气缸中心线方向的惯性力转移到了与之垂直的方向上。 采用过量平衡法，往复惯性力在x 与y 轴方向的力为（不考虑二阶惯性力）： 22cos cos()x j j r F m r t fm r t ωωωωθ=-+ 2sin()y j r F fm r t ωωθ=-+ 其中 r j f m m = 经过一些列的数学变化，可以证明此方程为一个椭圆方程。
主轴倾角θ：发动机不平衡力F 随曲柄转角变化，在某一角度F 达到最大，该角度和X 方向的夹角定义为主轴倾角，主轴倾角表示最大惯性力方向。 对于卧式发动机机，其f 值一般控制在0.2～0.3的范围内效果最好，f 值小于0.2时，惯性力椭圆就会变得过于细长，如果发动机在车架上的安装角度稍有偏差，也会在垂直方向上产生较大的振动，这种对安装角度偏差过于敏感的f 值也不适应批量生产；若f 值大于0.3，发动机运转时就会在垂直方向产生较大的惯性力，引起垂直方向产生较大的振动，骑乘的舒适性就会就变差。要减小发动机的振动，除了控制f 外，控制θ也至关重要，θ它表明了惯性力矢端椭圆长轴与气缸中心线方向的关系。总的原则是，发动机在车架上安装好后，其曲柄连杆机构的惯性力矢端的椭圆的长轴应与水平方向接近。 j m ：往复运动的总质量 1r m ：完全平衡掉旋转惯性力后额外的平 衡质量 由于是非对称布置，1r m 与曲柄方向的之 间的夹角为r θ。
振动分析及现场动平衡仪技术规范 技术要求 l、本规范只适用于辽宁大唐国际沈东热电振动分析及现场动平衡仪计划。 2、本产品必须适用于各种转动机械的振动状态监测以。拥有机械状态管理系统，可以实施设备资料库管理、状态趋势监控、异常原因分析、报表输出作业等众多状态监测工作。机械状态管理系统内置轴承故障数据库可以用来准确分析轴承初期异常问题，可以提早为轴承磨耗或润滑问题作出研判。 功能要求 2.1适用于各种转动机械的振动状态监测。 2.2 用于旋转设备的单、双面精密动平衡、多通道FFT频谱分析、轴承状态分析以及长时间趋势记录分析。 2.3 设备具有状态自动诊断分析、路径数据采集、时间波形分析、相位分析、电气分析、敲击测试、振动分析自动诊断、Spike Energy 峰值能量测量、振幅测量、包络解调、ISO标准智能评估的功能。2.4 设备应拥有机械状态管理系统，可以实施设备资料库管理、状态趋势监控、异常原因分析、报表输出作业等众多状态监测工作。2.5 设备应可以精确评估轴承的状态和条件，检测轴承和润滑故障，该设备定义了峰值能量的包络谱测量值，用以分析轴承状态和轴承故障频率的值。 2.6 设备可以分析机器的转速，调整设置到ISO10816的需求和根据
规定评估状态。需要的输入数据涉及到标准组中的机器分类。除了输入转速值，仪器系统会显示平衡、对中和机器反冲转速的振动等级。 2.7 设备应允许两个传感器同时分析振动相位，而不用停止机器。有助于更精确地去理解(分析)不平衡、不对中、轴弯曲、基础松动等等。 2.9 拥有6个加速度信号通道，4个AC通道和2个DC通道 2.10 拥有针对相位测量的转速输入口和耳机输出口。 3.0 动平衡功能 适用平衡转速范围: 1~10,0000 RPM 可实施单、双平面动平衡校正 双频道功能可同时执行双平面校正 以极坐标图显示不平衡振幅及相位 内建数位式转速追踪滤波装置 内建转速变化即时监控警示功能 内建试重重量自动估算功能 内建去重钻孔自动计算功能 内建更改半径自动计算功能 内建更改Gain调整功能 平衡配重可以自动换算重量分布点 可随时更改校正半径，重新估算平衡配重 可计算、储存、应用系统平衡反应矩阵 可自动比对平衡等级是否符合1S01940标准
SGT5-4000F型燃气轮机转子高速动平衡工艺 张国永1,2, 陈富新2，许雄国2, 李道云2，张岳飞1,2 （1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240； 2．上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂，上海200240） 摘要：介绍了SGT5-4000F型燃气轮机转子特点，根据上海汽轮机厂动平衡设备特点及挠性转子动平衡原理，提出合理的SGT5-4000F型燃气轮机转子高速动平衡工艺方案，并以实例进行阐述。 关键词：转子，动平衡工艺，燃气轮机 中图分类号：文献标识码：文章编号： High Speed Balance Process of SGT5-4000F Gas Turbine Rotor ZHANG Guo-yong1,2, CHEN Fu-xin2, XU Xiong-guo2, LI Dao-yun2, ZHANG Yue-fei1,2 (1. School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2. Shanghai Electric Power Generation Equipment Co., Ltd. Shanghai Turbine Plant, Shanghai 200240, China) Abstract: The features of SGT5-4000F gas turbine rotor are introduced. According to the features of the balance facilities in Shanghai Turbine Plant and the balance theories of flexible rotor, a proper high speed balance process for the SGT5-4000F gas turbine rotor is proposed. The process is described with actual data. Key words: Rotor, Balance Process, Gas Turbine 收稿日期： 作者简介：张国永（1980－），男，工程师，2003年毕业于重庆大学机械设计制造及其自动化专业，现攻读上海交通大学机械工程工程硕士，目前在上海汽轮机厂工艺处从事总装工艺开发工作。 0、引言 重型燃气轮机是21世纪动力设备的核心，燃气轮机联合循环技术是目前世界上标志一个国家工业基础先进程度的关键技术。在燃机联合循环第二捆中标项目中，上海电气从西门子引进了F级燃气轮机技术，并陆续开始国产化制造，在消化吸收引进技术的基础上，有计划地开展新技术、新工艺、新材料的攻关[1]。西门子SGT5-4000F型燃气轮机的转子高速动平衡技术是此次国产化制造的关键技术，也是工艺技术攻关的重点。 本文从西门子SGT5-4000F型燃气轮机转子的结构特点及挠性转子的动平衡原理研究出发，结合上海汽轮机厂动平衡室设备的特性，根据设计意图及要求，选用恰当的工艺方法对该转子进行高速动平衡。 1、SGT5-4000F型燃气轮机转子特点及动平衡要求 该转子采用两个轴承支承，由15级压气机叶轮和4级透平叶轮组成，叶轮之间通过Hirth 齿啮合，再通过中心拉杆轴向固紧，采用中空轴结构，具有转动平稳，冷却方式绝佳等特点，有利于机组快速启动，能在6分钟内达到额定转速[4]。转子总重80吨，总长9742mm，叶片
现场动平衡的原理及分离解算 有些回转体系统体积巨大，以至于没有合适的动平衡机能支承运行；有些小厂不具备利用动平衡机进行平衡的工作条件；有些回转体的工作环境为高热或高电磁场等，由于热变形或磁滞伸缩变形等，使在动平衡机上已达到的平衡遭到破坏；又由于运输或维修等原因，需要对平衡好的回转体重新进行组装；所有这些情况，均需要进行现场动平衡解决。现场动平衡可以包括进行单面静平衡及对柔性回转体的动平衡。进行静平衡的方法很简单，首先在回转体附加支承处（最好离校正面距离最短），振动较大的方向（通常为水平方向）上，安置传感器，并接通一个测振仪，启动回转体至工作转速下记录振动响应的大小，高读数为X，对应着被测的不平衡量U，并存在关系式U=kx，对于刚性 回转体而言，在固定的转速下，不论是硬支承还是软支承，k 一定是个常数，所以也一定存在矢量关系式U=kx。为求出矢量x 的角度（或相位）可采用转们两次法进行测量计算。即在回转体半径为R(mm) 任意位置上，安置一块校验质量M(g)，然后启动回转体至相同的转速下，记录此时的振动响应，高读数为x1,显然，x1 为原不平衡量U 及校验不平衡量U1=MR 共同作用产生的，即kx1=U+Ut.将校验质量M(g)转位180o，重新安置后再次启动回转体至相同转速下，记录此时的振动响应，高读数为X2，应有kx2=U-Ut，因而利用图解的方法，很容易求解矢量方程。对于需要进行双面平衡的回转体，应使用能测量相位的现场动平衡测试仪器，因而需要在回转体上设置其准信号发生器，常用光电式，也有使用由支承处的振动信号触发的同步闪光灯，由于人眼的视觉暂停现象，会学得观察到的回转体，处于静止状态。需要预先在校正面上设置了0°，90°，180°…等角度标记，便可在同步内光的情况下，便可以观察出设置的0°角度标记与某固定位置（例如水平方向）之间的夹角了。有了其准信
动平衡校正的计算公式 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
不平衡量的简化计算公式： m=9549MG/r×n M——转子质量单位（kg） G——精度等级选用 r——校正半径单位（mm） n——工件的工作转速单位（rpm） m——不平衡合格量单位（g） 允许不平衡量的计算公式为： 式中mper为允许不平衡量，单位是g； M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正
半径20mm， 则该转子的允许不平衡量为： 因电机转子一般都是双面校正平衡，故分配到每面的允许不平衡量为0.3g。 在选择平衡机之前，应先考虑转子所要求的平衡精度。 转子允许不平衡量的计算 允许不平衡量的计算公式为： 为允许不平衡量，单位是g； 式中m per M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例如下： 如一个电机转子的平衡精度要求为级，转子的重量为0.2kg，转子的转速为1000rpm，校正 半径20mm， 则该转子的允许不平衡量为： 因电机转子一般都是双面校正平衡，故分配到每面的允许不平衡量为0.3g。 在选择平衡机之前，应先考虑转子所要求的平衡精度。
江苏华电句容发电有限公司 一期（2×1000MW）工程 汽轮机轴系振动试验方案 联合体：华电电力科学研究院 上海电力建设启动调整试验所 二○一二年一月
1设备及系统概述 1.1系统描述 略（此方案为原则性方案，中标后根据现场实际情况另行完善） 2试验目的及目标 2.1对汽机轴系进行调整和试运，考察系统与设备设计的合理性、安装质量的好坏，了解系统设 备的运行特性，以便该系统能够长期、安全、经济运行； 2.2完成项目质量验评表要求，各项指标优良率达到85%以上； 2.3监测汽轮发电机组的振动升降速特性，对机组出现的振动原因进行故障诊断，并通过相应的 振动处理措施，保证机组的振动达到安全运行的目的； 2.4检验机组对运行环境的适应能力。适当改变运行工况，测量机组振动特性； 2.5汽轮发电机组的轴系稳定，主机各轴承的垂直和水平方向振动达到部颁新投产机组的振动标 准，小于50μm，轴振小于76μm； 2.6保证系统试运过程中，重要环境因素控制得当； 2.7保证系统试运过程中设备和人员的安全，例如，确保联锁保护试验完整并合格，防止设备在 异常工况下试运，保证不发生设备和人员损伤事故。 3编制依据及参考资料 3.1《火电工程启动调试工作规定》（原电力工业部建设协调司1996）； 3.2《火力发电建设工程启动试运及验收规程》（国家发改委2009）； 3.3《火电机组达标投产考核标准》（2006年版）； 3.4《火电工程调整试运质量检验及评定标准》； 3.5《旋转机械转轴径向振动的测量和评定》GB/T11348.2-2007; 3.6设备厂家的运行维护说明书及设计图纸等； 4试验范围及相关项目 4.1汽机轴系系统各联锁、保护传动检查； 4.2机组的振动在线监测从机组整套启动试运开始，包括机组的冲转、升速、带负荷、超速、稳 定运行以及机组甩负荷期间的振动监测。 4.1测试机组升速过程中轴系振动情况。 4.2机组空负荷时，汽机排汽温度变化，机组轴系振动情况。 4.3机组半负荷时，汽机润滑油温度变化，机组轴系振动情况。 4.4机组满负荷时，机组轴系振动情况。 4.5机组超速试验升/降转速时的振动情况。
9.1 动平衡机理概述 众所周知，不平衡是旋转机械最常见的振动原因，并且其它一些故障，如不对中和碰摩等，也可以通过改善机组的平衡状态而予以减轻或消除，因此现场找平衡就成为消除机组振动的重要措施之一。 由振动理论知，振动的振幅不仅正比于静不平衡的离心力Meω2，而且还与动力放大因子R有关。动力放大因子R是转子转速的单值函数，转速确定后，R 的值也将确定。滞后角φ表明振动的幅值滞后于不平衡激励力Meω2的角度，并且随转速的改变而改变，当转速确定后，滞后角也为定值。因此，只要系统符合线性假设，即物性参数（如支撑刚度，阻尼等）和特性参数（如固有频率和阻尼率等）不因振动大小而发生改变，则相同转速下轴承的振动正比于转子不平衡质量的大小，并且振动滞后于不平衡离心力的相位也为定值，这就是转子平衡的理论基础。 平衡是通过检测和调整转子的质量分布，即在转子的适当位置上加上或减去一定大小的质量（称为校正质量或配重），来减小转子的惯性主轴与旋转轴线的偏离，使机组的振动降到允许范围内。平衡的作用是减少转子的挠曲，减低机组的振动并减少轴承及基础的动反力，保证机组安全，平稳，可靠地运行。 9.2 动平衡软件使用说明 平衡计算模块为一通用的平衡 软件(图9.2-1)，系统提供了最小二 乘法影响系数计算、最小二乘法影 响系数动平衡、谐分量法影响系数 计算、谐分量法影响系数动平衡、 三点定位定量法动平衡、矢量加 减运算和估算剩余振动等多种功 能，可以迅速方便地找出最佳的合 理配重。它可以对多平衡面、多测 振点同时进行平衡。图9.2-1
影响系数法只有当知道影响系数后才能使用，由于各机组实际情况不同，各机组的影响系数也大不相同。它一般由技术人员根据经验得到的或通过多次试重得到。 最小二乘法影响系数计算模块通过试重可以自动计算出机组的最小二乘法影响系数。 进入最小二乘法影响系数计算模块后，选择对应的加重面和测振点(图9.2-2)后进入图9.2-3所示的对话框。用户必须输入各测振点原始振动的振幅和相位(由于本软件为通用软件，故用户可以从前面的信号分析中得到一倍频振幅和相位，并人工输入)、试重后振动的振幅和相位以及试加重量的大小和角度，然后击一下计算按钮，即可得到计算结果，即该加重面对各测振点的最小二乘法影响系数。试加重量的大小可以根据经验或同型机组的统计结果确定，没有把握可以取小一些。 图 9.2-2 图9.2-3
发电机现场动平衡过程及分析 近年来，发电机转子两侧出现同相振动现象越来越多，其原因和机理也正在得到人们越来越多的重视。同相振动是由于发电机转子本体三阶不平衡或外伸端不平衡所引起的，在二阶临界转速下工作的发电机转子，外伸端不平衡会使主跨转子的二阶振型畸变，产生类似于主跨转子三阶不平衡的振动特征。实践表明，与其它形式振动相比，降低同相振动有时比较困难。本文针对某台汽轮发电机组运行中出现的发电机同相振动问题进行了深入分析，对其机理进行了分析，总结了这类振动高效治理方法。1、振动现象某台60MW汽轮发电机组轴系由汽轮机、发电机、励磁机组成，励磁机为悬臂结构，如图1所示。正常运行中发电机振动较大，表1给出了3瓦和4瓦空负荷和满负荷下的振动数据。工作转速下，各测点振动以工频为主。带负荷过程中。振动幅值增大，但相位稳定。初步分析认为，发电机转子存在不平衡。2、发电机转子动平衡过程由表1可知，满负荷下3x 和4x相位相差27。，3Y和4Y相位相差20。，两侧x与y 方向振动相位基本相同。用谐分量法将3瓦、4瓦工作转速下的振动分解为同相分量和反相分量，如表2所示。 从表2可以看出，两侧振动分量中同相分量远大于反相分量，其中x同相达到88um。由于同相分量较大，参照以往加重
经验，首先在发电机两端施加对称型式配重：P3=1.14kg∠24°，P4=1.05kg∠24°。加重后，满负荷下振动明显减小，但是临界转速下振动增大。在发电机两端加同相配重导致工作转速和临界转速下的振动出现矛盾，无法兼顾。去掉发电机加重，改在励磁机上加重pA=250g∠60°如图2所示。本次加重后，满负荷下振动明显降低而临界转速下振动变化不大，轴系振动达到优秀，动平衡工作至此结束。表3给出了机组动平衡过程。3、发电机同相振动的深入分析 本次动平衡，在发电机和励磁机上的两次加重均降低了工作转速下的振动。但是，发电机本体上的加重却使临界转速下振动明显增大，3x振动达136um，而励磁机上加重后I临界转速下振动变化不大。表4给出了两次加重求得的影响系数。
动平衡的概念和必要性 常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。 现代，各类机器所使用的平衡方法较多，例如单面平衡(亦称静平衡)常使用平衡架，双面平衡(亦称动平衡)使用各类动平衡机。静平衡精度太低，平衡时间长；动平衡试验机虽能较好地对转子本身进行平衡，但是对于转子尺寸相差较大时，往往需要不同规格尺寸的动平衡机，而且试验时仍需将转子从机器上拆下来，这样明显是既不经济，也十分费工(如大修后的汽轮机转子)。特别是动平衡机无法消除由于装配或其它随动元件引发的系统振动。使转子在正常安装与运转条件下进行平衡通常称为“现场平衡”。现场平衡不但可以减少拆装转子的劳动量，不再需要动平衡机；同时由于试验的状态与实际工作状态二致，有利于提高测算不平衡量的精度，降低系统振动。国际标准ISOl940一1973(E)“刚体旋转体的平衡精度”中规定，要求平衡精度为G0.4的精密转子，必须使用现场平衡，否则平
衡毫无意义。 现代的动平衡技术是在本世纪初随着蒸汽透平的出现而发展起来的。随着工业生产的飞速发展，旋转机械逐步向精密化、大型化、高速化方向发展，使机械振动问题越来越突出。机械的剧烈振动对机器本身及其周围环境都会带来一系列危害。虽然产生振动的原因多种多样，但普遍认为“不平衡力”是主要原因。据统计，有50%左右的机械振动是由不平衡力引起的。因此，有必要改变旋转机械运动部分的质量，减小不平衡力，即对转子进行平衡。 造成转子不平衡的因素很多，例如：转子材质的不均匀性，联轴器的不平衡、键槽不对称，转子加工误差，转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。这些因素造成的不平衡量一般都是随机的，无法进行计算，需要通过重力试验（静平衡）和旋转试验（动平衡）来测定和校正，使它降低到允许的范围内。应用最广的平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。作为整机现场动平衡技术的一个重要分支，在线动平衡技术也正处于蓬勃发展之中，很有前途。由于工艺平衡法是起步最早的一种经典动平衡方法。 整机现场动平衡技术是为了解决工艺平衡技术中存在的问题而提出的。 工艺平衡法的测试系统所受干扰小，平衡精度高，效率高，特别适于对生产过程中的旋转机械零件作单体平衡，目前在动平衡领域中发挥着相当重要的作用，汽轮机、航空发动机普遍采用这种平衡方法。但是，工艺平衡法仍存在以下问题： (1)平衡时的转速和工作转速不一致，造成平衡精度下降。例如：有不少转子属于二阶临界转速的扰性转子，由于平衡机本身转速有限，这些转子若采用工艺平衡，则无法有效的防止转子在高速下发生变形而造成的不平衡。
转子动平衡知识及故障诊断 1, 什么是动平衡?定义解读 1)理想状态下，旋转设备转子动平衡绝对好，在不受外力干扰的情况下，其振动可为零。 但实际生产中，由于材质不均、工艺误差、转子叶片不均匀变形、不均匀磨损或局部掉块，安装问题及运行中多种因素的影响，导致其物理质量中心和旋转中心线之间存在一定量的偏心距e，导致存在不平衡离心力，使转子的平衡性被破坏。 2)转子不平衡是旋转设备振动主要的激振源。举个简单例子，我们生活中使用的风扇，在 使用过程中叶片均匀分布，所受离心力叶片间相互抵消，但如果其中一片叶片缺失，那么就会引其风扇离心力变大，导致噪音和振动的增加，离心力F离=meω2(m质量，e偏心距，ω旋转角速度) 随着转速的增加，不平衡质量的增加而增加。 图1 风扇不平衡示例 3)转子不平衡的几种形式：- a)静不平衡：-转子的质量轴线和旋转轴线不重合，有一定偏心距，但在转子长度L其 质量轴线与旋转轴线是平行的，因此不平衡将发生在单平面上，所产生的离心力作用域两端轴承上是相等同向的，可通过单平面来进行平衡矫正。 b)偶不平衡：-转子的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于转子重心，所产生的离心 力作用于两端轴承相等且180度反向。 c)实际不平衡：-转子的质量轴线和旋转轴线不相交，不平行不重合，不平衡产生的离 心力作用于两个平面上，可以认为动不平衡是静力不平衡和偶不平衡的组合，生产运行中多为此种动不平衡。 图2 转子不平衡种类
4)不平衡引起转子振动，加速轴承、轴封等部件的磨损，降低机器的使用寿命和效率，严 重时会导致机毁人亡，数据研究显示，40%-50%的旋转设备故障是由于动不平衡导致的，因此为了减小动不平衡的影响，需要对转子进行动平衡。动平衡是通过在转子上去重或加配重的方法来改变转子的质量分布，使质心偏心离心力引起的转子振动或作用在轴承上的动载荷减小到允许范围之内，以达到旋转设备平稳运行的目的。 2，如何看懂动平衡报告？ 检查旋转部件是否平衡，有静平衡测试和动平衡测试两种方法：- 1）静平衡检查：使用高精度飞轮检查转子的平衡性（图3）；使用高精度旋转平台测试圆盘D的平衡性（图4）。 图3转子平衡性检查图4 圆盘平衡性检查 2）动平衡检查：-静平衡好的旋转部件，旋转起来后动平衡性并不一定好，同时受限于大转子大不部件的平衡需求，工业生产中，常在动平衡机上采用低速和高速动平衡来检验和矫正旋转部件平衡性。 a)动平衡采用的标准是ISO1940（International organization for standardization, ISO）, 其它标准像API(American Petroleum Institute) 标准（API610，API612），ASME （American society of mechanical engineers）美国机械工程师协会，也都在使用 ISO1940的动平衡标。单位为公克×毫米/公斤(gmm/kg)，代表不平衡对于转子轴心的偏心距离 b)ISO 1940以g为单位衡量平衡度，G2.5 比G6.3更严格，但并不是说越严格越好， 还要考虑经济性，G2.5意思是振动速度信号在规定规格2.5mm/s之内，但这些只是理论状态下的规定规格，实际上还需要以操作条件为准。 例如3000rpm下要求动平衡G2.5的电机，查表可知道其单位质量允许的不平衡量为8g.mm/Kg，若转子质量为1000kg, 则允许的不平衡量为8000g.mm. 若矫正半径为200mm,则运行不平衡量为8000/200=40g, 也可用公式计算求得:- e Per=M?G?60?103 2Π?r?n (g) 其中e per为单位质量下允许的不平衡量，单位为g; M代表转子的自身重量，单位是kg； G代表转子的平衡精度等级，单位是mm/s； r 代表转子的校正半径，单位是mm； n 代表转子的转速，单位是rpm。 举例:-如一个电机转子的平衡精度要求为G2.5级，转子的重量为1000kg，转子的转速为3000rpm，校正半径200mm， 则该转子的允许不平衡量为：
汽轮机技术要求 一、汽轮机径向轴承Φ280 （图纸代号Z040.08.03—1） 1、球面自位部分接触面积>70%，垫块与轴承座洼窝接触面积不小于65%并均匀分布， 装配时在旋紧面中分面螺钉后，轴承盖与球面之间，球面座与轴承体之间，轴承体 与轴瓦之间应有过盈0.01—0.04； 2、转子放入轴承之前，底部一块垫块与轴承座洼窝之间应有0.01—0.03间隙，以保证 转子放入后三个垫块同时与洼窝接触； 3、垫块下之垫片不得多于3片； 4、轴瓦之顶隙为0.35—0.42mm，单面侧隙为0.5—0.6，顶隙和侧隙在轴承全长上应均 匀，前后任意处之间隙差不大于0.03，在A、B弧段内应与轴全长均匀接触，接触 斑点不小于75%； 5、油封按NB0021“产品油封技术条件”规定； 6、其余要求见JB3281—83“汽轮机总装技术要求”。 二、LS—150滤水器（图纸代号Z109.63.01—1） 1、装配作0.6MPa水压试验。 2、油漆油封按JB2900—81、JB2901—81进行。 3、排污时间可藉手柄回转整个滤网，根据四个方位的间隔进行，使已滤过的水来冲刷 滤网内部，残余的污垢从Dg50的清洗管排出，每次排污只需按顺时针方向转动一 格即可，所以装配时必须注意滤网的四个间隔空间和盖上的四个定位穴的一致性。 4、充满水后过滤器的总重量为114Kg。 三、吊转子工具（Z109.93.03—1） 1、吊转子工具做吊21t的负荷试验，历时15min(按图所视情况进行)，其中左端悬重 9500Kg,右端悬重11500Kg； 2、吊转子时件2、3（套索）不得直接与轴接触，中间应垫橡皮或麻布等。 四、拆轴瓦工具（Z109.92.06—1） 1、拆轴瓦时钢丝绳不得与主轴直接接触，中间须垫橡皮或麻布； 2、拆前轴瓦时用430跨距，拆后轴瓦时用460跨距。 五、控制油管路（Z093.74.03—1） 1、管子均在电站现场弯制和连接； 2、管子不应弯偏或起皱； 3、全部管路弯成试装后，必须清砂和酸洗后使用； 4、图示为管线走向，接点以就近油阻小，易于装拆为宜； 5、缩节A（28X18），B（38X18）由电站现场自制； 6、根据现场情况，可增减管接头和法兰的数量，供应以便于拆装为前提。 六、发电机后轴承座（5NQ.264.180） 1、不半座做24小时煤油渗漏试验，煤油高度不低于轴承挡洼窝最低处； 2、铸件内部必须彻底清砂，内壁不涂红漆，试车后内壁及各加工面喷防锈凡士林再装 箱； 3、序3在浇注时埋入序2内； 4、未注圆角R20； 5、序号35、37仅用于不走线的一边； 6、出国电机Cr、D。 七、定子（5NQ.671.974）
现场动平衡 第一章动平衡介绍 多种原因会引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。 动平前要确认的条件： 1.振动必须是因为动不平衡引起。并且要确认动不平衡力占振动的主导。 2.转子可以启动和停止。 3.在转子上可以添加可去除重量。 第二章不平衡类型 参见图3，当一个质量分布完全平衡的转子，转动中心线与质量中心线，会相互重合。 根据转动中心线与质量中心线相互间的位置关系统，可以将动不平衡分类成： 静不平衡：质量中心线与转动中心线不重合，但相互间平行。
●力偶不平衡：质量中心线与转动中心线在转子重心处相交。 ●动不平衡：质量中心线与转动中心即不相交也不相互平行。 第三章不平衡问题种类 为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。 ●刚性转子与挠性转子 ?对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过任选的二个平面得以平衡。 ?对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一个转速下又会出现不平衡问
题。当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平面 内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转子上的不平衡质 量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个转子 由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的作用，而产生变形，如图 10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而产生新 的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要在转子两端的平衡面内重新进行动 平衡工作，而以后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状态。为了能在 一定的转速范围内，确保转子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是 采用多平面平衡法。 ?挠性转子平衡种类 1.如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变形不会产生过快的磨损或 影响产品的质量，那么可以在任意二个平面内进行平衡，使轴承的振动降 低到最小即可。 2.如果一个挠性转子，只是在一个工作转速下工作，但是将转子的变形量降 低到最小是极其重要的，这时最好采用多平面动平衡修正。 3.如果一个转子必须在一个宽广的转速范围内都能平稳地工作，即该转子在 低转速时是刚性的，在高转速时是挠性的，这时最好采用多平面动平衡修 正。 ●临界转速 当转子的转速达到自身产生弯曲共振时的转速，称为临界转速。 转子经过临界转速时，转子产生的弯曲振型数，取决转子转速与转子自振频率相一致的数量。一般来说转子的转速低于它的自振频率的70%时，认为它是一个刚性转子，而高于它的自振频率的70%时，认为它是一个挠性转子。