一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法技术

一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法，属于火力发电技术领域，解决的如何评估立式凝泵轴线倾斜对振动的影响的问题；通过配重试验测取升速过程中不同转动频率下激励力对振动影响系数，由升速过程中振动数据和影响系数构建识别方程组，进而采用最小二乘法求解出不平衡偏心和转轴倾斜激振力；根据反算出的升速过程中振动和实测升速过程中振动的比较评估识别模型的准确性；根据识别出的转轴倾斜激振力和影响系数评估立式凝泵轴线倾斜对振动的影响；不同于传统停机状态下的测试分析，本发明专利技术的方法可以用于运行工况下的评估，解决了运行状态下立式凝泵轴线倾斜对振动影响难以评估的问题，用于指导立式凝泵的故障诊断。用于指导立式凝泵的故障诊断。用于指导立式凝泵的故障诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法


[0001]本专利技术属于火力发电
，涉及一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法。

技术介绍

[0002]如图7所示，发电厂凝泵采用立式布置，驱动凝泵的电动机位于凝泵顶端。以600MW汽轮机配套的凝泵为例，泵重约15t，顶端电动机重约10t，轴线总长15米左右。泵座上设置有导瓦和推力瓦式轴承联合装置，以承受转子径向力和轴向推力，泵内设置有多个水润滑橡胶轴承承受转子径向力。这类系统具有转轴细长和头重脚轻的特点。如果底板平行度不正，推力头安装到轴系上后，工作面与轴系中心线不垂直，开机后轴线就会绕垂直中心线产生锥形涡动。轴线的锥形涡动会引发机组振动，突出表现在电动机顶端和凝泵下端。影响凝泵振动的因素较多，如：不平衡、不对中、基础刚度不足、共振、管道限位等，轴线倾斜只是其中原因之一。
[0003]凝泵发生振动故障后，需要根据振动特征分析和评估轴线倾斜对振动的影响。现有技术中采用的方法主要有：1)百分表法。停机状态下，在电动机和推力头之间的露出轴段部位架设百分表，盘动转子，根据百分表读数变化情况，根据百分表最大和最小读数差值，可以测试出轴段处晃度。2)推力头水平度测试法。停机状态下，在推力头部位架设水平仪，测试推力头的水平度，根据水平度判断轴的倾斜情况。水平度越差，轴的倾斜程度越大。3)事后推理法。设备检修时，打开导瓦检查，根据从上到下各级导瓦磨损情况，分析轴线倾斜情况。4)振动故障诊断法。影响凝泵振动的因素较多，包括：不平衡、不对中、基础刚度不足、共振、管道限位、轴线倾斜等。出现振动问题后，根据机组振动现象，如：频谱、波形、相位等特征，诊断轴线倾斜情况。或者，在排除不平衡等其它故障原因后，剩下来的就是轴线倾斜。
[0004]现有技术中采用的方法的缺点如下：1)百分表法和推力头水平度测试法只能在停机状态下进行，所测数据只能反映停机状态，而运行状态下轴线倾斜和停机状态下有较大差别，这2种方法所测得数据仅为轴段倾斜情况，无法用于评估轴线倾斜对运行状态下振动的影响程度。2)事后推理法需要将泵和电动机解体，仅能用于事后分析，无法满足运行状态下故障分析需求。3)轴线倾斜引发的振动特征和不平衡等故障很相似，例如：频谱中主要为工频分量，波形近似为正弦波等，目前还很难根据测得的振动特征来评估轴线倾斜状态及其对振动的影响，排除锥形涡动之外的各类相似故障后，可以认为故障是由于轴线倾斜引起的，因此振动故障诊断法需要开展大量的试验，工作量巨大。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何评估立式凝泵轴线倾斜对振动的影响，以指导开展凝泵振动故障诊断工作。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0007]一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法，包括以下步骤：
[0008]S1、建立转动频率下的不平衡激振力与转轴倾斜激振力激起的总振动位移响应的计算模型；
[0009]S2、选取多个转动频率点，根据不同转动频率下的电动机振动数据构建识别方程组，并采用最小二乘法求解方程组，从而识别出不平衡偏心矢量和转轴倾斜矢量；
[0010]S3、由识别出的不平衡偏心矢量和转轴倾斜矢量，反算出升速过程中振动随转速变化曲线，根据实测升速过程中振动变化曲线和反算出的升速过程中振动变化曲线的重合度，从而分析识别模型的准确性；
[0011]S4、根据转轴倾斜激振力激起的振动位移响应在总振动位移响应中所占的比例，评估轴线倾斜对振动影响。
[0012]本专利技术提出的立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法，通过配重试验测取升速过程中不同转动频率下激励力对振动影响系数，由升速过程中振动数据和影响系数构建识别方程组，进而采用最小二乘法求解出不平衡偏心和转轴倾斜激振力；根据反算出的升速过程中振动和实测升速过程中振动的比较评估识别模型的准确性；根据识别出的转轴倾斜激振力和影响系数评估立式凝泵轴线倾斜对振动的影响；不同于传统停机状态下的测试分析，本专利技术的方法可以用于运行工况下的评估，解决了运行状态下立式凝泵轴线倾斜对振动影响难以评估的问题，用于指导立式凝泵的故障诊断。
[0013]进一步地，步骤S1中所述的建立转动频率下的不平衡激振力与转轴倾斜激振力激起的总振动位移响应的计算模型的具体方法如下：
[0014]S11、考虑电动机结构特点，将其简化为一个单自由度系统，由质量、弹簧和阻尼组成，电动机上作用有来自泵轴和电动机转子的激振力F，激振力F由转子不平衡激振力F
u
和转轴倾斜激振力F
r
两部分组成，它们的计算公式如下：
[0015][0016]其中，u为转子不平衡激振力的偏心矩；ω为转动频率；γ1为转子不平衡激振力的相位角；r为转轴倾斜激振力的幅值；γ2为转轴倾斜激振力的相位角；
[0017]S12、由振动理论可知，电动机动力学方程为：
[0018][0019]其中，m为电动机参振质量，k为电动机刚度系数，c为电动机阻尼系数，x、其中，m为电动机参振质量，k为电动机刚度系数，c为电动机阻尼系数，x、分别为电动机振动位移响应、速度响应和加速度响应；
[0020]S12、振动位移响应x(t)为转子不平衡激振力和转轴倾斜激振力激起的振动位移的总和为：
[0021][0022]其中，A
u
(ω),A
r
(ω)分别为转动频率ω下不平衡激振力和转轴倾斜激振力激起的振动位移响应的幅值，分别为转动频率ω下不平衡激振力和转轴倾斜激振力激起的振动位移响应的相位；
[0023]其计算公式如下：
[0024][0025]其中，ξ＝c/(2mω
n
)。
[0026]简写为：
[0027][0028]其中，α(ω)为转动频率ω下激振力对振动的影响系数，即：
[0029][0030]S14、不平衡激振力、转轴倾斜激振力、影响系数和振动位移响应都包含幅值和相位，统一用复数形式表示：
[0031][0032]其中，变量上方的箭头标记代表该变量为复数；
[0033]S15、总的振动响应的复数表示为：
[0034][0035]其中，为转动频率ω下不平衡激振力激起的振动位移响应，为转动频率ω下转轴倾斜激振力激起的振动位移响应，分别为不平衡偏心矢量和转轴倾斜矢量。
[0036]进一步地，所述的影响系数的测量方法如下：
[0037]1)在电动机顶端沿水平方向布置振动传感器，测试电动机顶端振动；
[0038]2)启动电动机到额定转速，用振动传感器测试电动机额定转速下的振动，记振动幅值和相位分别为A0和用复数形式表示为：
[0039][0040]3)在电动机轴上加装配重块，配重块重量和加重半径的乘积为e、安装角度为β，由此产生的配重不平衡激振力用复数形式表示为：
[0041][0042]4)用振动传感器测试电动机加配重后振动，记幅值为A1，相位为用复数形式表示为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立转动频率下的不平衡激振力与转轴倾斜激振力激起的总振动位移响应的计算模型；S2、选取多个转动频率点，根据不同转动频率下的电动机振动数据构建识别方程组，并采用最小二乘法求解方程组，从而识别出不平衡偏心矢量和转轴倾斜矢量；S3、由识别出的不平衡偏心矢量和转轴倾斜矢量，反算出升速过程中振动随转速变化曲线，根据实测升速过程中振动变化曲线和反算出的升速过程中振动变化曲线的重合度，从而分析识别模型的准确性；S4、根据转轴倾斜激振力激起的振动位移响应在总振动位移响应中所占的比例，评估轴线倾斜对振动影响。2.根据权利要求1所述的一种立式凝泵轴线倾斜对振动影响评估方法，其特征在于，步骤S1中所述的建立转动频率下的不平衡激振力与转轴倾斜激振力激起的总振动位移响应的计算模型的具体方法如下：S11、考虑电动机结构特点，将其简化为一个单自由度系统，由质量、弹簧和阻尼组成，电动机上作用有来自泵轴和电动机转子的激振力F，激振力F由转子不平衡激振力F
u
和转轴倾斜激振力F
r
两部分组成，它们的计算公式如下：其中，u为转子不平衡激振力的偏心矩；ω为转动频率；γ1为转子不平衡激振力的相位角；r为转轴倾斜激振力的幅值；γ2为转轴倾斜激振力的相位角；S12、由振动理论可知，电动机动力学方程为：其中，m为电动机参振质量，k为电动机刚度系数，c为电动机阻尼系数，x、其中，m为电动机参振质量，k为电动机刚度系数，c为电动机阻尼系数，x、分别为电动机振动位移响应、速度响应和加速度响应；S12、振动位移响应x(t)为转子不平衡激振力和转轴倾斜激振力激起的振动位移的总和为：其中，A
u
(ω),A
r
(ω)分别为转动频率ω下不平衡激...

【专利技术属性】
技术研发人员：周瑜，李敬豪，李俊，黄承实，王丁丁，陈悦，施昊，陈左亮，岳喜全，万京东，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院大唐锅炉压力容器检验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：