双面影响系数法在汽轮发电机转子动平衡中的应用

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1双面影响系数法动平衡1.1动平衡所谓的动平衡就是消除振动的过程。这是目前机械制造行业广泛采用的-种专业型技术，同时也是电力部分采取的消除消除整个机组振动的有效对策。

在制造与生产加工汽轮发电机转子及其他旋转部件过程中可能会受到诸多因素的影响，造成-定的偏差，使振动增加，运行不稳。例如：转子的质量偏心、转子部件松动、支承座的松动、轴瓦间隙不合适、拖动机构不合理、热变形、电磁振动等种种原因都可能导致转子部件出现质量问题，与轴线对称不完全，也就是说几何中心线与旋转中心线不重合，导致转子的位移和振动。此时可以通过相应的拾振器的检测加(减)相应的质量，以使转子质量中心线和旋转中心重合，不因离心力对支承座造成过大的动载荷，达到平稳运行的目的。

当前以两点法、相对相位法、幅相分量法、影响系数法及振型分离法等方法较为常见，下面就来探讨-下系数法在汽轮发电机转子的动平衡中的应用。

1.2双面影响系数法所谓的双面影响系数法，就是在转子的两个配重面分别施加-个重量，确定大/J、及重量，运用这-重量的作用转子在两个支承面上的振动幅度与相位变化，进而计算出外施重量在不同作用面上对转子振动及相位的影响系数，最终确定出加在两个配重面上配重块的大邪位置，进而达到消除转子不平衡，降低振动的目标。

1.2。1影响系数的确定设转子的两支承面分别为A、 面，两配重面分别为 I面、和Ⅱ面。

在平衡转速上测得 A、B面二初始振动为：o 仅0BoBo/-o在 I面上加试重P，P/pl后，在相同的平衡转速上测得 A、B 两面上的振动分别为：A，-A。 0BFBl Bl由作图法求得：M M A.mAltAI-AoMBIMBl mBxBI-B0则第 1面对A、B两支承面的影响系数为：KAlMA l；KBtMB/Pl同理可得第Ⅱ面对A、B支承面的影响系数为：K MA 2；K MⅨ需要指出的是，由此得出的影响系数必须经校正无误后，方可使用。校正的方法很多，本文不在赘诉。因此，准确地找出正确的影响系数成为本方法的关键。

1.2.2动平衡方程式的建立我们知道，当在配重面上加平衡重量后，在轴承上所产生的振动，只有与对应轴承的初始振动相互抵消时，才能减序消除该轴承的振动。由此我们得到建立平衡方程式的依据。

设在第 1、Ⅱ两配重面上加平衡重量：QIQIql；Q-Q2/-q2使之达到平衡的条件为：轴承 A：Q1 KAlQ2 KA舭 旬轴承B：Q- KB1Q2 K ②解联立方程①②可求得lo 、 为Q1(Ao K旷B0 KA B1 KArKAl KQj(B0 KAl-A0 KBd A2 KB厂KB2 KAO注：影响系数及最终应加平衡重量的大邪相位的求解已编成软件，在实际工作中得到迅速而准确的应用，方便目快捷。

1.2.3应用实例从实践中我们可以看到，将这-方法应用在600mw及以下的汽轮发电子转子动平衡中。从所获得的结果来看，较传统的方法改进很多，首先是动平衡启动车的次数明显降低，经过计算，大约减少了三分之二的启动次数，大大节约了能源与人力资源。同时，改善了平衡的精度，随着科学技术水平的普及，计算机等仪器被普遍的应用，大大降低了由人表 1 60MW空冷汽轮发电机转子 单位(P-P)：Hm平衡转速 A振动 B振动 试验条件 备注r/rn A/中A B/ B初始值 120O 53.2，242 29.8，233I面试加重620gL60 l200 36.7，267 14.0，255I面试加重 620gL60 1 00 36.4，28o 22. 69 I面试重拆除1200min时 的影 响 1200 7.1，71 8.5/37系数及重量、位置计 l500 4 2，118 6.7，69算结果如下： 1800 4.8陀41 6.1/74 平衡转速可根据不 同KA10.041/324.6 2100 7 8/307 7.7，81 转子的振动情况确定，KB l0.028/335.6 240O 15 3，332 9.2，96 对于工作转速较高的l( 0.054/319 9 270O 22.5，ll 9 ll5 转子，通常要在几个转K 0.028/304.8 速下进行平衡直到工1267.8/89.7 3o00 31. 31 6.7/128 作转速为止。

0 2789 9/104低速狭隘所加平衡重量可 移重后 120O 3.1/175 64，142 按做圉法及振型移入本体经低速平衡，转子在升速过程中振动值均在允许范围I面试加重 220180 30o0 24.8，51 2-4 内，因此只要工作转速(300o啪 i 下撮动值平到合格即可IⅡ 试加重220g]8O 3000 38.1，9 16. 150 I面220g/180拆除3000rm1I玎时的影响系数及加重量、位置计算结果如下： 由此可见，最终结果非K 0 05/343.4 常理想，只经八次启动，KBlO O04/142 2 300O 94嘲 23.3 8 两轴承的振动 即在合 I(A20 o6 138K 0 0443 7 格范围内。

01849龟n 744 (小于 25tn)02519 ，1 55 1表 2 200MW汽轮发电机转子 单位(P-P)：Hm超速 A振动 B振动 试验条件 备注中 中 B初始振动值 1200 18.9/34O 27.1/347I面试加重：1540g/90 1200 l7.2/346 19.9/355I面试加重：1540g/90 1200 5.8/34O 24.7/346 I面试加重拆除此时影响系数及加重 1200 20.5/3o 17.1/324位置计算结果如下： l80O 26. 2/113 14.6/352K 1二O.002/24.8KB1O.O05/56.4 2100 4O.3/l55 27.8/1120.009/69.9KB20.002/87.1 2400 40.4/210 42.7/43014895.28g/108.1 2700 30. 2/241 52.6/75o21441g/107.43000 15.9/168 54.2/1081200 5.8/167 9.5/35O 静量移重后3000 21.1/170 45.2/63I面试加重：1530g/210 3000 26.5/293 4O.6/148I面试加重：1530g/210 3000 14.5/155 27.3/145 I面试加重拆除3000r/min时影响系数及加重计算结果如下：KA O.025/i03.1Ks1O.023/27.6z0.014/94.3 3000 14.2/227 20.o/148K 2O.O24/51.201ll12.1g/5.7口22792g/215.3A、B两支承座振 动量移重后 3000 21. 9/224 11.9/148 动均在合格范围内- 21-科技创新与应用J 2013年第1期 科 技 创 新地下钻探有线导航控制系统与设计的实现方法顾 群(杭州高新区科技创业服务中心，浙江 杭州 310012)摘 要：地下钻探有线导航控制系统主要由地下探头部分、二根长距离输电线、地面接收控制显示部分三部分组成。地下探头采用可以测量地下钻头三维方位角度、温度，通过 A/D转换-CPU数据编码组将编码 串行信号送入信号调制放大电路、远程供电接口电路、仅用二根长距离输电线，输送调制输出信号及给本身供电。地面接收控制显示部分通过远程供电接 口电路、信号放大整形检波电路、CPU数据解码及显示组、将地下钻头三维方位角度测量并显示出来、并给探头供电∩广泛用于石油钻探和-些无法实施 开挖的地 下铺设 管线工程钻探作业 中。

关键词：钻探；有线导航控制系统；铺设管线；远程供电1引言在石油钻探和-些无法实施开挖的地下铺设管线工程钻探作业中，关键技术是利用钻探导航控制系统对钻孔轨鉴行控制。钻探导航控制系统-般采用无线导航系统，导航仪从地表测定来自地下钻头处内置的探头发出的信号，但这种导航系统、受到地面建筑、地形、钻进深度影响导航精度。而采用有线导航系统是使用钻杆中的导线将孔底钻具中探测头测得的信号传递到地表，因此不受上述青况的限制，特别是在穿越大江大河的水平定向钻进中必须使用有线导航系统。所以解决地下钻探有线导航控制系统的技术问题对我国大量推广使用现代化国产化地下钻探有线导航控制系统技术将带来深远的意义。而从国外的- 些公司的技术来看还不适合我国的国情。如需要特制的无磁生钻头和钻杆，对操作要求和环境要求很高等；同时其价格也极其昂贵，不利于在我国大量推广使用。

2钻机有线导航控制系统功能设计钻探有线导航控制系统主要由地下探头部分、长距离输电线、地面接收控制显示部分三部分组成，工作时探头置于钻头内，将钻头所处的三维位置角度、温度等工况姿态参数，通过长距离输电线传送给地面接收控制显示部分，让地面操作人员根据所按收的信号参数实时掌握钻孔轨迹，并对轨迹实时控制，及时修正和更改当前的操作，以保证钻头按照设计的路线轨迹完成工作，达到精确定航的目的。

钻机有线定航控制系统仅用二根长距离输电线来传递数字信号和给地下面探头部分供电，可实时提供钻具的面向角、方位角(水平角)和倾斜角(垂直角)、工作温度，这些数据在地面由计算机软件进行处理后可及时提供钻头深度、钻孔长度和偏离预定方位的距离，其测量深度>30m，垂直深度误差 %，测量距离>lOOm。

3钻机有线导航控制系统功能实现钻机有线导航控制系统包括地下探头部分、二根长距离输电线、地面接收控制显示部分。

地下探头部分采用可以测量地下钻头三维方位角度的三维角频率方位测量传感器、可以测量工作温度的温度传感器、分别与可以进行D转换-编码-环境温度补偿工作的CPU数据编码组各个输入端互连，将各传感器采集的信息转换成数字编码串行信号并进行环境温度补偿后送人与之互连的信号调制电路、信号调制电路将调制信号送人与之互连的远距离信号放大输出电路、远距离信号放大输出电路将调制信号放大通过与之互连的信号和远程供电接口电路将调制信号输入到二根长距离输电线。

同时，信号和远程供电接口电路还将把从二根长距离输电线分离出的直流电源输出到与之互连的稳压拈，稳压拈输出的直流电能保证上述探头部分正常工作。

在地面接收控制显示部分中，由二根长距离输电线输出的调制信号输入到与之互连的信号和远程供电接口电路、通过远距离信号放大接收电路将调制信号放大并通过与之互连的信号整形检波电路、信号整形检波电路将整形检波出的数字编码串行信号送入与之互连的CPU数据解码及显示组，将地下钻头三维方位角度测量并显示出来；与此同时，信号和远程供电接口电路还将VCC直流电源也通过二根长距离输电线输出到前述探头部分。

4地下探头部分的设计地下探头部分主要由输入传感器、A/D转换-CPU数据编码组、信号调制电路、远距离信号放大输出电路、信号和远程供电系统组成。

4.1输人传感器三维角频率方位测量传感器、温度传感器等，实时测量钻具的面向角、方位角和倾斜角，及钻具工作温度；4.2 A/D -CPU数据编码组计算机软件、CPU、A/D转换集成电路、晶振、电容等，将传感器采集的信息按计算机软件程序转换成数字编码串行信号输出；43信号调制电路集成电路、晶体管、电阻、电容等；将输入的数字编码串行信号进行调制；4.4信号和远程供电系统由远距离信号放大输出电路、信号和远程供电接口电路、稳压模块、变压器、电感、晶体管、电阻、电容等组成，将调制信号放大通过与之互连的信号和远程供电接口电路使调制信号输出到二根长距离输电线，并同时得到所需电能。

5地面接收控制显示部分的设计地面接收控制显示部分主要由信号和远程供电系统、信号整形检波电路、信号调制电路、远距离信号放大输出电路、显示屏组件等组成。

5，1信号和远程供电系统由远程供电接口电路、远距离信号放大电路、稳压电源、电感、晶体管、电阻、电容等组成，由二根长距离输电线输出的调制信号输入到与之互连的信号和远程供电接口电路、通过远距离信号放大接收电路将调制信号放大，并同时对地下探头部5k/#，电；5.2信号整形检波电路集成电路、检波二极管、电阻、电容等；将输入的调制信号整形检波出数字编码串行信号；5.3 CPU数据解码组计算机软件、CPU、晶振、电容等，将信号整形检波电路输出的数字编码串行信号通过计算机软件程序控制转换成数字显示信号输出到显示屏组件；5.4显示屏组件显示屏、集成电路、晶体管、二极管、电阻、电容、蜂鸣器等～地下钻头三维方位测量并显示出来，可实时提供钻具的面向角、方位角(水平角)和倾斜角(垂直角)、工作温度。

6结束语地下钻探有线导航控制系统采用了三维角频率方位测量传感器，配套CPU作为信号AD转换及编码调制及解码，仅用二根输电线来传递信号和给探头部分供电的远程供电接口电路，所以体积孝精度高、稳定性好、可靠性高、成本低廉、工作时间长，可以方便地显示出地下钻头三维方位角度、工作温度、等直观实时的动态数据及动态图形。完全适合我国的国情，再加上市驰格极其低廉，利于在我国大量推广，具有很好的发展空间和前景。