旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線主動(dòng)平衡技術(shù)(上海)

1、為什么要研究主動(dòng)平衡？研究背景n催化裝置的關(guān)鍵設(shè)備煙機(jī)（煙氣透平），經(jīng)常發(fā)生由于催化劑進(jìn)入機(jī)內(nèi)造成轉(zhuǎn)子不平衡、產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)的現(xiàn)象。多數(shù)一年內(nèi)要檢修23次，每次要56天，損失巨大，已經(jīng)成為石化企業(yè)設(shè)備多年未解決的老大難問(wèn)題。n壓縮機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或電機(jī)等串聯(lián)的機(jī)組，即使各轉(zhuǎn)子經(jīng)嚴(yán)格動(dòng)平衡，且安裝對(duì)中良好，運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)也可能發(fā)生不平衡引起的強(qiáng)烈振動(dòng)。n合成氨離心壓縮機(jī)，葉輪中緩慢沉積的污垢增大到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致原來(lái)動(dòng)平衡的破壞，以至于必須停車13天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，僅產(chǎn)量每次就損失45006000噸。撓性轉(zhuǎn)子軸系的現(xiàn)場(chǎng)平衡n汽輪機(jī)組等由多個(gè)撓性轉(zhuǎn)子組成的軸系，雖然各個(gè)轉(zhuǎn)子安裝前都已經(jīng)過(guò)了低速或高速動(dòng)平衡，

2、但在現(xiàn)場(chǎng)組成機(jī)組進(jìn)行調(diào)試時(shí)，有時(shí)還需要進(jìn)行整個(gè)軸系的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，其原因是：n1、各轉(zhuǎn)子連成軸系后，臨界轉(zhuǎn)速和振型都發(fā)生了變化，因而單個(gè)轉(zhuǎn)子的殘余不平衡量可能激發(fā)起軸系較明顯的振動(dòng)。n2、個(gè)別轉(zhuǎn)子（如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子）沒(méi)有進(jìn)行高速動(dòng)平衡，有些零件（如波形聯(lián)軸節(jié)等）沒(méi)有與轉(zhuǎn)子一起參加動(dòng)平衡。n3、各個(gè)轉(zhuǎn)子對(duì)中不良，支承點(diǎn)標(biāo)高調(diào)整不當(dāng)以及基礎(chǔ)有不均勻沉降等。n4、轉(zhuǎn)子運(yùn)行后發(fā)生熱變形和內(nèi)應(yīng)力的變化。 現(xiàn)場(chǎng)軸系動(dòng)平衡的現(xiàn)狀 n70年代中期生產(chǎn)的200MW、300MW機(jī)組，大約有60%以上. n90年代中、后期生產(chǎn)的引進(jìn)型300MW、600MW機(jī)組，在現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行軸系動(dòng)平衡的比例高達(dá)7080. n國(guó)內(nèi)安裝的國(guó)外

3、制造的機(jī)組，對(duì)于不同的制造廠，一般也不低于 25%. 現(xiàn)場(chǎng)軸系動(dòng)平衡的難點(diǎn) 花錢多耗時(shí)長(zhǎng) .例如200MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組作現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡時(shí)，每天最多起動(dòng)2次，每次起動(dòng)花費(fèi)10余萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)外自動(dòng)平衡技術(shù)概述國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 紅外線遙控主動(dòng)平衡裝置（哈工大）國(guó)內(nèi)、外主動(dòng)平衡技術(shù)的比較n轉(zhuǎn)速-恒速與變速國(guó)內(nèi)：轉(zhuǎn)子單轉(zhuǎn)速及緩慢變速下的主動(dòng)平衡。國(guó)外：隨轉(zhuǎn)速變化的柔性轉(zhuǎn)子的快速變速過(guò)程（多平衡轉(zhuǎn)速、多校正面的平衡綜合優(yōu)化問(wèn)題）國(guó)內(nèi)、外主動(dòng)平衡技術(shù)的比較n國(guó)內(nèi)：?jiǎn)纹胶忸^（平衡單面轉(zhuǎn)子）；國(guó)外：二或三面雙向平衡頭（平衡多面轉(zhuǎn)子） n平衡時(shí)間：國(guó)內(nèi)-90，180秒-5，6分鐘（1995年）。30秒（2000年）國(guó)外-1

4、0幾秒. n高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速：國(guó)內(nèi)-1659-1770rpm，4800 rpm，國(guó)外-40000rpm全轉(zhuǎn)速. n工程實(shí)用：國(guó)內(nèi)-剛性、單盤轉(zhuǎn)子（浙江上虞風(fēng)機(jī)）；國(guó)外-柔性、多盤轉(zhuǎn)子（汽輪機(jī)）。EM主動(dòng)平衡裝置EM主動(dòng)平衡裝置的特點(diǎn)n裝有兩個(gè)配重的配重盤永久地裝在轉(zhuǎn)子上。n不需要電力的永久磁鐵固定配重盤的位置。n配重盤的位置則由控制器連續(xù)地調(diào)節(jié),進(jìn)行平衡校正，減小振動(dòng)。 n無(wú)接觸能量傳輸:靜環(huán)無(wú)接觸線圈組件提供能量來(lái)驅(qū)動(dòng)配重盤。配重盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n在機(jī)器的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，在數(shù)秒內(nèi)完成多平面、多轉(zhuǎn)速的不平衡質(zhì)量校正。消除了費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的人工動(dòng)平衡。不需要人工參與和停工檢修，減少了機(jī)器的起車時(shí)間。 n該

5、系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測(cè)和診斷機(jī)器振動(dòng)狀態(tài)，提供了預(yù)知維修的工具。n突然的停電或控制器停止工作，只能使動(dòng)平衡校正處在最近一次優(yōu)化的位置上。n首次在國(guó)內(nèi)大型機(jī)組上實(shí)現(xiàn)不用停機(jī)的在線主動(dòng)平衡，在自愈技術(shù)的工程應(yīng)用上取得重大突破。 性能參數(shù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30040,000 rpm校正能力20 g.mm28 kg.cm取決于轉(zhuǎn)速和可用空間分辯率（校正能力的%）15%平衡時(shí)間110秒平衡環(huán)內(nèi)徑38530mm適用溫度-67302，特殊需要可達(dá)500能源動(dòng)力220VAC，5Amp重量115 lb（每個(gè)平衡平面）(6.81KG)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的間隙0.020(0.508mm)在風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用BALANCER在壓縮機(jī)中的應(yīng)用n石化

6、行業(yè)中某汽輪機(jī)組驅(qū)動(dòng)的某離心壓縮機(jī)組經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)子不平衡導(dǎo)致的振動(dòng)問(wèn)題，每次必須停機(jī)花費(fèi)34天進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，僅產(chǎn)量每次就損失45006000噸。n在高壓壓縮機(jī)兩端應(yīng)用兩只在線主動(dòng)平衡環(huán)后，消除了該機(jī)組的這個(gè)問(wèn)題，已連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行了兩年多。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析及經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益預(yù)測(cè)n對(duì)于石化大型機(jī)組來(lái)說(shuō)，每提前投入運(yùn)行一個(gè)小時(shí)都是以萬(wàn)元來(lái)計(jì)算的。n如果采用基于主動(dòng)平衡的透平機(jī)械故障調(diào)控系統(tǒng)，不用停機(jī)，在正常轉(zhuǎn)速下就能解決問(wèn)題。n所以，主動(dòng)平衡技術(shù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是難以估量的。轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)中的主動(dòng)平衡系統(tǒng)圖1、第一次開車時(shí)，沒(méi)有使用自動(dòng)平衡裝置時(shí)，過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子的振幅約為500微米圖2、第二次開車時(shí)，使用了自動(dòng)平衡裝置，過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子的振幅約為200微米圖3、第三次開車時(shí)，自動(dòng)平衡裝置保留了最佳動(dòng)平衡數(shù)據(jù)，過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子的振幅約為100微米 主動(dòng)平衡系統(tǒng)在離心壓縮機(jī)組中的應(yīng)用在壓縮機(jī)組中的應(yīng)用方案在煉油廠煙機(jī)上應(yīng)用n在煉油廠煙機(jī)上應(yīng)用，可以解決由于催化劑進(jìn)入機(jī)內(nèi)造成的轉(zhuǎn)子