1.本发明涉及旋转机械振动检修技术领域，更具体涉及一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法。
背景技术：2.发电机转子受热后出现的弯曲变形称为热弯曲，热弯曲将导致转子平衡状态的变化，因此热弯曲亦称为热不平衡。热弯曲是一种较为常见的振动现象，引起热弯曲的原因是多种多样的。当发电机转子存在冷却通道堵塞、轻微的匝间短路、转子线圈膨胀受阻、转子内应力大、材质不均等缺陷时，带负荷后，发电机转轴瓦振动会随着励磁电流的增加而增大，进而导致振动超标，影响机组的安全稳定运行。针对这一问题，现场经常采取对发电机转子进行热态动平衡来改善其振动情况，使其振动降至合格的范围。在确定发电机进行热态动平衡方案时，需综合考虑3000r/min时冷态及带负荷后热态的振动数值及相位。
3.关于发电机转子热态动平衡方案的确定，现有的书籍、论文等技术资料也只是笼统说需兼顾3000r/min时冷态及带负荷后热态的振动，并没有具体说明如何依据冷热态数值大小及相位关系来确定动平衡方案。因此，在现场开展发电机转子热态动平衡试验时，技术人员都是根据自己的经验来确定动平衡方案，导致热态动平衡的效果也是不尽相同，对于有丰富振动故障诊断经验的老专家，热态动平衡能够取得较好的效果，但是对于新人或经验欠缺的故障诊断人员，热态动平衡取得的效果会较差，甚至没有效果，造成大量人力和财力的浪费。
4.因此，迫切需要一种现场容易实施、计算科学、诊断准确的方法来解决上述技术问题。
技术实现要素：5.本发明需要解决的技术问题是提供一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，以解决在现场开展发电机转子热态动平衡试验时，技术人员仅根据自己的经验来确定动平衡方案，而造成热态动平衡取得的效果会较差，浪费大量人力和财力的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
7.一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，包括以下步骤：
8.s1、获取振动特征信息；所述振动特征信息包括冷态振动通频、冷态基频振动幅值、冷态基频振动相位、热态振动通频、热态基频振动幅值、热态基频振动相位；
9.s2、判断冷态基频振动幅值是否大于等于设定阈值a；
10.若是，则判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否同相；若冷态基频振动相位与热态基频振动相位同相，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；
11.若不是，则进行步骤s3；
12.s3、判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否反相；
13.若是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值e；若热态基频振动幅值小于等于设定阈值e，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；
14.若不是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值f；若热态基频振动幅值小于等于设定阈值f，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；
15.其中，设定阈值a《设定阈值e《设定阈值f。
16.进一步优化技术方案，所述步骤s2中，若冷态基频振动相位与热态基频振动相位反相，则判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值b且小于等于设定阈值c；若是进行步骤s221判断，若不是，进行步骤s23判断；
17.s221、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值c；若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡；
18.s23、判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值c；若不是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值d，若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡；
19.其中，设定阈值a《设定阈值b《设定阈值c《设定阈值d《设定阈值e《设定阈值f。
20.进一步优化技术方案，所述热态动平衡的方法包括以下步骤：
21.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；
22.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
；
23.计算影响系数aa：
[0024][0025]
计算a端所需配重qa：
[0026][0027]
计算a端残余振动as：
[0028]as
＝aaqa+a
0l
[0029]
计算b端所需配重qb。
[0030]
进一步优化技术方案，所述b端所需配重qb与a端所需配重qa大小相等，方向相反。
[0031]
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
[0032]
本发明是一种容易实施、计算科学、诊断准确的方法，有效解决了现场热态动平衡效果差的问题，通过冷热态基频振动大小及相位关系来确定热态动平衡方案，异常振动发生时，先获取冷热态振动特征信息，之后对冷热态振动数据进行综合分析，最终给出热态动平衡方案，通过热态动平衡的方法计算出发电机转子两端所需配重，实现发电机转子两端的平衡，进而来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动。
附图说明
[0033]
图1为本发明的逻辑判断图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
[0035]
一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，在异常振动发生时，先获取冷热态振动特征信息，之后对冷热态振动数据进行综合分析，最终给出热态动平衡方案。结合图1所示，本发明包括以下步骤：
[0036]
s1、获取振动特征信息。
[0037]
当机组出现异常振动时，开展振动测试，对振动数据进行分析与处理，获取冷态振动通频、冷态基频振动幅值、冷态基频振动相位、热态振动通频、热态基频振动幅值、热态基频振动相位。获取上述振动特征后，进行步骤s2的判断。
[0038]
s2、判断冷态基频振动幅值是否大于等于设定阈值a。本实施例中的设定阈值a为25μm。
[0039]
若是，则进行步骤s21，若判断冷态基频振动幅值小于设定阈值a，则进行步骤s3。
[0040]
s21、判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否同相。热态基频振动相位与冷态基频振动相位相差小于90
°
，即认为热态基频振动相位与冷态基频振动相位同相。如果不是，热态基频振动相位与冷态基频振动相位相差大于等于90
°
，即认为热态基频振动相位与冷态基频振动相位反相。
[0041]
若冷态基频振动相位与热态基频振动相位同相，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动，进行热态动平衡计算时，以冷态时的振动数据作为计算的依据，将冷态时振动数值降至最小数值，或将冷态时的振动平衡至原始振动的反相，数值小于等于25μm。
[0042]
本步骤中的热态动平衡的方法如下：
[0043]
1.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；
[0044]
2.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
(重量大小相等，角度相反，即pa＝pb)，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
；
[0045]
3.计算影响系数aa。按照公式(1)计算：
[0046][0047]
4.计算a端所需配重qa。按公式(2)计算：
[0048][0049]
5.计算a端残余振动as。按公式(3)计算：
[0050]as
＝aaqa+a
0l
ꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0051]
说明：使残余振动as冷态数值接近0，或者与a
0l
反向，数值小于等于25μm
[0052]
6.计算b端所需配重qb。qb与qa大小相等，方向相反。
[0053]
若冷态基频振动相位与热态基频振动相位反相，则进行步骤s22判断。
[0054]
s22、则判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值b且小于等于设定阈值c。其中，本实施例中设定阈值b为50μm，设定阈值c为80μm。若是进行步骤s221判断，若不是，进行步骤s23判断。
[0055]
s221、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值c，本实施例中设定阈值c为80μm。若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡。进行热态动平衡时，以热态时的振动数据作为计算依据，但加重会造成冷态时振动的增加，需将冷态时振动控制在可接受的水平(冷态振动数值小于等于100μm)，如果不是，采取热态动平衡，很难同时将冷热态的振动均降至可接受的水平。
[0056]
步骤s221的热态动平衡的方法如下：
[0057]
1.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；
[0058]
2.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
(重量大小相等，角度相反，即pa＝pb)，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
；
[0059]
3.计算影响系数aa。按照公式(1)计算：
[0060][0061]
4.计算a端所需配重qa。按公式(2)计算：
[0062][0063]
5.计算a端残余振动as。按公式(3)计算：
[0064]as
＝aaqa+a
0l
ꢀꢀꢀ
(6)
[0065]
说明：使残余振动as冷态数值小于等于100μm。
[0066]
6.计算b端所需配重qb。qb与qa大小相等，方向相反。
[0067]
s23、判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值c，本实施例中设定阈值c为80μm。如果是，采取热态动平衡，很难同时将冷热态的振动均降至可接受的水平。如果不是，进行步骤s231判断。
[0068]
s231、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值d，本实施例中设定设定阈值d为100μm。若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡，进行热态动平衡时，以热态时的振动数据作为计算依据，但加重会造成冷态时振动的增加，需将冷态时振动控制在可接受的水平(冷态振动数值小于等于100μm)。如果不是，采取热态动平衡，很难同时将冷热态的振动均降至可接受的水平。
[0069]
其中，设定阈值a《设定阈值b《设定阈值c《设定阈值d《设定阈值e《设定阈值f。
[0070]
步骤s231的热态动平衡的方法如下：
[0071]
1.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
。
[0072]
2.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
(重量大小相等，角度相反，即pa＝pb)，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
。
[0073]
3.计算影响系数aa。按照公式(1)计算：
[0074][0075]
4.计算a端所需配重qa。按公式(2)计算：
[0076][0077]
5.计算a端残余振动as。按公式(3)计算：
[0078]as
＝aaqa+a
0l
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0079]
说明：使残余振动as冷态数值小于等于100μm。
[0080]
6.计算b端所需配重qb。qb与qa大小相等，方向相反。
[0081]
s3、判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否反相。若是，则进行步骤s31判断，若不是，进行步骤s32判断。
[0082]
s31、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值e，本实施例中设定阈值e为120μm。若热态基频振动幅值小于等于设定阈值e，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动，进行热态动平衡时，以热态时的振动数据作为计算依据，但加重会造成冷态时振动的增加，需将冷态时振动控制在可接受的水平(冷态振动数值小于等于100μm)，如果不是，采取热态动平衡，很难同时将冷热态的振动均降至可接受的水平。
[0083]
步骤s31的热态动平衡的方法如下：
[0084]
1.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；
[0085]
2.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
(重量大小相等，角度相反，即pa＝pb)，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
；
[0086]
3.计算影响系数aa。按照公式(1)计算；
[0087][0088]
4.计算a端所需配重qa。按公式(2)计算；
[0089][0090]
5.计算a端残余振动as。按公式(3)计算；
[0091]as
＝aaqa+a
0l
ꢀꢀꢀ
(12)
[0092]
说明：使残余振动as冷态数值小于等于100μm。
[0093]
6.计算b端所需配重qb。qb与qa大小相等，方向相反。
[0094]
s32、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值f，其中，设定阈值a《设定阈值e《设定阈值f，本实施例中设定阈值f为150μm。若热态基频振动幅值小于等于设定阈值f，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动。进行热态动平衡时，以热态时的振动数据作为计算依据，同时，要考虑加重对冷态时振动的影响，可将冷态时的振动平衡至原始振动的反向，振动数值小于等于50μm，如果不是，采取热态动平衡，很难同时将冷热态的振动均降至可接受的水平。
[0095]
步骤s32的热态动平衡的方法如下：
[0096]
1.假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；
[0097]
2.在发电机转子a、b两端同时配重pa、pb，角度相差180
°
(重量大小相等，角度相反，即pa＝pb)，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数
值分别为a
1r
、b
1r
；
[0098]
3.计算影响系数aa。按照公式(1)计算：
[0099][0100]
4.计算a端所需配重qa。按公式(2)计算：
[0101][0102]
5.计算a端残余振动as。按公式(3)计算：
[0103]as
＝aaqa+a
0l
ꢀꢀꢀꢀ
(15)
[0104]
说明：使残余振动as冷态数值小于等于50μm，且与a
0l
反相。
[0105]
6.计算b端所需配重qb。qb与qa大小相等，方向相反。
[0106]
本发明中以上振动数值均为轴瓦瓦振峰峰值。
技术特征：1.一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、获取振动特征信息；所述振动特征信息包括冷态振动通频、冷态基频振动幅值、冷态基频振动相位、热态振动通频、热态基频振动幅值、热态基频振动相位；s2、判断冷态基频振动幅值是否大于等于设定阈值a；若是，则判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否同相；若冷态基频振动相位与热态基频振动相位同相，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；若不是，则进行步骤s3；s3、判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否反相；若是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值e；若热态基频振动幅值小于等于设定阈值e，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；若不是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值f；若热态基频振动幅值小于等于设定阈值f，则采用热态动平衡的方法来解决因发电机转子热弯曲引起的异常振动；其中，设定阈值a<设定阈值e<设定阈值f。2.根据权利要求1所述的一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，其特征在于，所述步骤s2中，若冷态基频振动相位与热态基频振动相位反相，则判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值b且小于等于设定阈值c；若是进行步骤s221判断，若不是，进行步骤s23判断；s221、判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值c；若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡；s23、判断冷态基频振动幅值是否大于设定阈值c；若不是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值d，若是，则采用热态动平衡的方法对该转子进行热态动平衡；其中，设定阈值a<设定阈值b<设定阈值c<设定阈值d<设定阈值e<设定阈值f。3.根据权利要求2所述的一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，其特征在于，所述热态动平衡的方法包括以下步骤：假设发电机转子a、b两端轴瓦的冷态振动数值分别为a
0l
、b
0l
，带负荷后热态振动数值分别为a
0r
、b
0r
；在发电机转子a、b两端同时配重p
a
、p
b
，角度相差180
°
，测得加重后发电机转子两端冷态振动数值分别为a
1l
、b
1l
，带负荷后热态振动数值分别为a
1r
、b
1r
；计算影响系数a
a
：计算a端所需配重q
a
：计算a端残余振动a
s
：a
s
＝a
a
q
a
+a
0l
计算b端所需配重q
b
。4.根据权利要求3所述的一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，其
特征在于，所述b端所需配重q
b
与a端所需配重q
a
大小相等，方向相反。
技术总结本发明公开了一种基于冷热态基频振动的发电机转子热态动平衡方法，包括以下步骤：S1、获取振动特征信息；S2、判断冷态基频振动幅值是否大于等于设定阈值a；若是，则判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否同相；若冷态基频振动相位与热态基频振动相位同相，则采用热态动平衡的方法来解决热弯曲引起的异常振动；若不是，则进行步骤S3；S3、判断冷态基频振动相位与热态基频振动相位是否反相；若是，则判断热态基频振动幅值是否小于等于设定阈值e；若热态基频振动幅值小于等于设定阈值e，则采用热态动平衡的方法来解决热弯曲引起的异常振动。本发明是一种容易实施、计算科学、诊断准确的方法，有效解决了现场热态动平衡效果差的问题。的问题。的问题。
技术研发人员：牟法海 曹伟 王博磊
受保护的技术使用者：河北建投能源科学技术研究院有限公司
技术研发日：2022.06.29
技术公布日：2022/11/1
