浅谈水轮机转轮的立式静平衡试验分析论文

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1、浅谈水轮机转轮的立式静平衡试验分析摘要：水轮机是一种将水能转换为转轮旋转能量的机构,利用这种机器带动发电机,使转轮的旋转能量变为电能。水轮机在我国的应用较广泛，它要通过优化设计使结构紧凑，确保运行可靠。它的本体主要由埋入部分，导水机构，转动部分，轴承部分等到组成。其中转动部分是水轮机的“心脏”，导水机构采用转动式的，性能良好的多导叶控制，保证了水流以很小的能量损失，在不同的流量下沿着圆周均匀进入转轮，提高了水力效率，最终通过发电机提高了机组成的出力及机组效率。关键词：水轮机转轮平衡重物静平衡上冠下环叶片前言：水轮机转轮由上冠，叶

2、片和下环组成。上冠通常装有减少漏水损失的止漏环，减少轴向水推力的减压装置，它的上法兰面与主轴连接，下部接泄水锥。过去，混流式转轮大多用铸钢铸造，现在焊接结构有了很大发展。为了提高强度抗汽蚀和泥沙磨损，有的转轮采用了不锈钢材料，也有采用不锈钢叶片与碳素钢上冠和下环焊接的结构。采用普通碳素钢的转轮，在其容易汽蚀和磨损的过流部位，堆焊抗汽蚀、抗泥沙磨损的材料。现在上冠、下环、叶片一般都采用不锈钢材料。一、存在问题检修工作中，常常要解决水轮机转轮的静平衡问题。尤其是新安装的机组更要把转轮的静平衡问题解决好。否则，因转轮静平衡不良会使大轴

3、在水导处摆度与振动超过允许值。时间长了，还会使机组的零件破坏和地脚螺栓松动，从而造成大事故。由于大量的汽蚀补焊，使得叶片的型线和重量都发生了变化，其中轴流式转轮更为明显，由于重量不均衡，引起了转轮重心偏离中心线，当转轮旋转时会产生离心力，此离心力与偏心力成正比，与转速的平方成正比。如公式：（1-1）式中—离心力；—转轮的重量；—偏心值；—旋转角速度；显然，在有偏心值的情况下，离心力会使机组产生机械振动，使水轮机的导轴承遭受脉动冲击力。严重时，影响安全运行。当对转轮叶片进行过大量的补焊之后，应进行静平衡试验工作。二、现场处理（一）

4、、静平衡试验的工地与工具试验工地的地面要求，应干净平整，最好有一个平台。在图1-1（a）中平衡支座4与转轮7的上冠内孔的配合为D/dc，它们两者的同心度要求甚高。因为，如果不同心，即使很小（如0.002mm），这就使得平衡球心与平衡重物几何中心不在同一垂直线上，产生了附加力矩，这是不许可的。平衡球螺杆1与镶在平衡支座4上的螺母配合，可以调整平衡球心的位置上下运动。安装时，先将转轮吊至预先放在平台上的已操平的4个箱子上，在4个箱子中央放好平衡支座4，然后通过平衡支座上的螺孔将支座吊起来，慢慢地从转轮上冠内孔中提起来，把压板3用螺钉

5、拧在支座4上法兰面上，再把顶丝2顶紧在上环面上，这样，平衡支座4便牢固地装在转轮上了。把4个千斤顶放在平台上使之对应与转轮下环的4等份处，把平衡支架6放在4个千斤顶的中心，再把平衡重物（转轮和平衡支座的总称）吊至千斤顶上，并预先调整螺杆1，使得平衡球面与平衡盘之间有5mm左右的间隙。此时，如图1-1（a）所示，当进行平衡试验时，整个平衡重物的重量靠平衡球面顶在下平衡盘上，它的半径按接触应力公式进行计算：(a)混流式水轮机转轮静平衡试验前的位置1-平衡球螺杆2-顶丝3-压板4-平衡支座5-平衡盘6-平衡支架7-转轮8-千斤顶(b)

6、轴流式水轮机转轮静平衡试验1-百分表2-平衡底板3-定心板4-方型水平仪5-配重块位置6-精平衡时所加配重块7-下端盖8-组合螺钉9-转轮10-垫环11-平衡球12-基础平台13-千斤顶14-平衡托架15-支墩16-排气孔图1-1静平衡试验的工具与工地d=(1-2)式中d—平衡球直径（）；G—平衡物体重量（）；E—材料的弹性模数（/）；—材料允许的接触应力，一般采用滚球轴承刚如GCr15，表面淬火处理，Rc,我国取（/）。例如：某公司生产的转轮加平衡支座总重3000kg,求平衡直径d。d=即球半径.平衡球半径r按表1选取表1转轮

7、重量kg平衡球半径mm5以下10以下50以下对于下平衡盘的硬度和允许接触应力要求与平衡球相同,表面粗糙度参数的最大允许值为0.4μm，硬度不得低于HRC56-60，表面局部凹陷不得超过0.03mm，同时，要求它与平衡支架紧密配合，保持同心。工作中，应检查平衡球面与下平衡盘顶压后，下平衡盘表面上是否出现坑痕。如果有坑痕出现将会大大影响试验精度，这是不允许的。这时，要重新对下平衡盘进行热处理，直至合格为止。需要带表架的百分表两套；0.02mm方型水平仪两只及与其等重量的平衡块两块；焊条，平衡重块，粉笔等物品。（二）、静平衡原理首先,

8、我们把平衡球看成一个圆球,把转轮看成挂在球上的物体并集中以下环代表。如图2所式。平衡重物的重心g与平衡球的球心O相距Og=h，下平衡盘处于水平位置。图1-2平衡球原理1.当平衡重物的重心g在平衡球的轴线OE上，g点在O点的下方时，此时处于平衡状态。相当于转轮下环