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1、48水利电力机械2000年2月现场经验柔性转子现场平衡方法及实例Themethod&exampleofspotbalancingoftheflexiblerotor方子帆,邓晓龙(武汉水利电力大学(宜昌),湖北宜昌443002)摘要:介绍了柔性转子平衡原理和平衡方法,研究了现场平衡方法和工作原理。关键词:柔性转子;动平衡;现场平衡中图分类号:TH11325文献标识码:B文章编号:1006-6446(2000)01-0048-05Abstract:Theoryofbalancingandmethodofdynamicbalanceforflexiblerot
2、orisdescribedinthispaper.Themethodofbalancingonthespotandprincipleofoperationforflexiblerotorisresearch.Keyword:flexiblerotor;dynamicbalancing;spotbalancing转子相对地就显得细长,转子的挠曲变形也就0引言愈来愈大。通常把平衡转速高于第一临界转速在发电厂、化工厂以及其它大中型工业企的转子称为柔性转子。柔性转子的找平衡,不业中,旋转机械如汽轮发电机、风机、水泵、电动仅要考虑使转子变形产生的附加不平衡力,而机等都是不可缺少的关键设备。这些
3、旋转机械且要考虑到不同阶的临界转速所引起的转子挠可能会因为某些原因引起振动超标,造成事故曲型式,所以,柔性转子的找平衡工作显得较为停机,带来巨大的经济损失。复杂。旋转机械的振动原因是多种多样的,如转1柔性转子的平衡理论子不平衡、油膜振荡、转子不同心、随机振动等。现场实际发生的旋转机械振动过大,属于转子可以用一个例子来说明柔性转子的平衡原质量不平衡的约占80%左右,所以,转子质量理。假设在只考虑一阶振型的柔性转子上有一不平衡是使旋转机械产生振动的一个主要原个不平衡质量mH,位于半径rH处,其位置距转因。子中部不远。转子平衡时质心为S,见图1(a)。随着科技的发展,旋转机械单机容量正在先
4、将转子在低速平衡台上进行平衡。由于平衡逐渐增长,而转子直径因受材料强度的限制,不转速低,转子的变形可忽略不计,故平衡加重只可能随容量的增长而按比例增长。因而容量的须在转子两端面-和-上mH的对侧增长主要靠增加转子的轴向长度来实现。这样加上两个平衡质量m1、m2。如果m1和m2满足下式:收稿日期:1999-02-08m1r1+m2r2=mHr和m1r1l1=m2r2l2,第1期方子帆,等:柔性转子现场平衡方法及实例49就可使该转子在低速时得到平衡,两侧轴承上小,见图1(g),引起转子的变形也很小,转子在将不产生动反力,见图1(b)。较大转速范围内基本上将都是平衡的。然后,
5、将这一在低速下平衡好的转子升速实际上,由于不平衡质量的分布位置难以到工作转速。由于转速的提高,平衡质量和不确定及在转子上加平衡质量的位置有一定限平衡质量产生离心力的作用,使转子沿轴向产制,一般只能在某一转速范围内,使轴承动反力生弯矩。如图1(c)。弯矩大小随转速的升高减至最小值,同时使转子上的弯矩值也尽可能而加大,柔性转子由于弯矩的增大而产生挠曲减至最小,这就是柔性转子平衡的要求。变形。当转子质心S一偏离转动中心,弯矩就2柔性转子的平衡方法不是图1(c)的形状。由于支反力的存在,转子的质心S将移动一数值ys,见图1(d)。转子挠按ISO/SCI16/6的规定,柔性转子平衡方2法根
6、据其结构不同,可以分为不平衡量在轴向曲所产生的附加离心力为Mys,此力引起支座的反作用力为R1、R2,图1(e)所示。支座反分布已知的和未知的两种。不平衡量轴向分布力R1、R2的数值,取决于转子因挠曲变形而另已知的柔性转子,可根据转子的具体结构,进行外产生的不平衡力的大小。由于此力随转速而不同的处理。实际上,大量的柔性转子的不平变化,使在某一转速下已经平衡好的转子,在另衡量在轴向分布是未知的,必须采用柔性转子一转速下平衡又被破坏了。平衡理论才能解决。柔性转子平衡的目的是不仅要把轴承的动反力降低到允许范围内,而且应把转子动挠度降低到最小限度。为了达到这两个目的,必须把转子上每一断面的质
7、量中心因偏移回转轴中心(偏心距)而在高速旋转下产生的内矩降低到最小限度。从工程和实际要求而言,不必把平衡后的柔性转子每一个断面的偏心距都降到零,而是要依据转子运行条件,满足一定的精度,这种平衡方法即可认为是有效的。近30年来,国内外提出了许多柔性转子平衡方法,按这些方法的特点划分,有模态平衡法和影响系数法两大类。目前,在国内外这两类方法都在使用,它们是平衡柔性转子的有效方法。模态平衡法(国内也有称振型平衡法)是以加重和有关阶振型正交为前提,因而
