水輪機轉輪立式靜平衡工藝比較和分析

孫莉麗

（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

水輪機轉輪立式靜平衡工藝比較和分析

孫莉麗

（哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

鋼球式平衡工藝、靜油壓平衡工藝及測桿式平衡工藝是當前國內比較常用的書論及轉輪立式靜平衡工藝，本文主要對這3種工藝進行對比分析，并提出有待了解與處理的問題，僅供相關人員參考。

鋼球式平衡工藝；靜油壓平衡工藝；測桿式平衡工藝；分析

為求得更好地處理水輪機轉輪立式靜平衡方法，本文主要對鋼球式、靜油壓式及測桿式平衡工藝進行對比分析，以便在實際應用中準確把握各項平衡工藝的特點，促進其實際應用價值的有效發揮，提高水輪機轉輪立式靜平衡效果。

1.國內常用的水輪機轉輪立式靜平衡工藝

1.1鋼球式平衡工藝

在轉輪圓平面上加一重量后，可得到平衡方程如下：

由此可得出，

圖1　鋼球式平衡工藝

圖2　轉輪及其平衡裝置示意圖

在上述公式中，P為轉輪圓面上所加的重量，R為所加重物到轉輪中心的距離，G為轉輪及其上的平衡工具的重量，μ為滾動摩擦系數，H為加一重物后所測得的轉輪下降值，h為轉輪中心到平衡球球心距離，以a表示重物下h的擺動距離。

鋼球式平衡工藝如圖1所示，為避免轉輪平衡時產生非穩定性平衡，應當在合理控制靈敏度的基礎上，適度調整平衡裝置的位置，并依據平衡物的總重量以及轉輪中心到平衡球球心距離的相關數據，選取適宜的工具，以確保鋼球式平衡工藝的實際價值的有效發揮。

1.2靜油壓平衡工藝

圖2為轉輪及其平衡裝置示意圖。以平衡球接觸工藝，其球與平板表面均承受較高的接觸應力，在實際平衡過程中，球與平面板的制造和使用過程中，表面極易受損，不利于平衡的順利進行，重量超出200t以上則難度更大。為促進大噸位轉輪制造的順利實現，應當積極研發新的工藝，加強技術創新，促進研發目標的實現。靜油壓平衡工藝的研發，與接觸平衡存在較大差異，靜壓油平衡工藝主要是應用高壓油膜托起轉輪，通過轉輪的自由擺動，有效地解決了以往運行方式下大噸位轉輪接觸應力過高或操作不當所導致的接觸面損傷問題，一定程度上提高了水輪機轉輪立式靜平衡的處理效果。靜壓油平衡工藝在各項要求測定方法上，與球面和平板接觸工藝保持高度一致。

其中，1表示支撐底座；2表示靜壓球座；3表示球頭；4表示支撐軸；5表示調整墊；6表示電子水平儀；7表示被測轉輪；8表示油壓千斤頂；9表示配重塊。

1.3測桿式平衡工藝

圖3　測桿式平衡工藝

測桿式平衡工藝是一種機組轉輪平衡方式，通過對壓桿變形的合理利用，在應力與變形關系的作用下，以計算機對殘余應力值進行準確計算，進一步明確參與應力值與方位之間的關系。就實際情況來看，測桿式平衡工藝是一種現代化的工藝，如圖3所示，技術裝備與球面及平板靜油壓工藝實現高級簡化，工藝成本明顯降低。靜壓油平衡工藝屬于一項技術專利，因此在水利機轉輪立式靜平衡工藝中，測桿式平衡工藝得到廣泛的應用。

2.水輪機轉輪立式靜平衡工藝的對比分析

2.1鋼球法與靜壓油法工藝

通過對比鋼球法與靜壓油工藝并加以深入分析可知，兩種工藝在適用轉輪的噸位上存在一定差異，接觸法適用于200t以下的轉輪，而靜油壓法適用于更大噸位的靜平衡。在工藝自身重量級操作誤差下，對同一力矩平衡進行計算時，轉輪平面上任一點所加的重量測得的轉輪平面平均下降值接近于零時，平衡系統的力矩誤差在轉輪靜平衡后設計允許最大誤差的5%以內。除此之外，就平衡工藝的裝備投資情況來看，靜油壓法工藝的裝備投資值明顯較大。就兩種平衡工藝的設計過程來看，靜油壓平衡工藝以靜壓油原理對裝備進行設計，往往需要經過一個漫長的階段。

2.2測桿式平衡工藝

依據轉輪平衡的相關說明，測桿式平衡工藝以ISO-1940/-1986為平衡標準，以G6.3級為平衡公差，靜平衡后所允許的殘余不平衡值為334kg·m。若應變片自身存在誤差，與制造廠出廠提供的誤差相一致，則應當委派專業的計量機構對應變片進行復查，并出示權威的計量證明。通常情況下，轉輪從粗平衡向精平衡的過渡往往需要反復試驗，需要對同一應變片進行反復使用，采取可靠的方式證明應變片自身誤差是否存在變化，并給出具體的復查方式。

轉輪平衡系統自身存在誤差，在鋼球法與靜油壓法兩種靜平衡工藝下，應變片自身誤差占據殘余不平衡允許值的5%以內，在測量方式上具有一定便捷性。應變片工藝鐘是否能夠直接對其誤差占殘余不平衡允許值進行直接測得或分析出來，仍有待進一步探究。通過研究可知，應變片自身出場誤差較高，并且在裝置、轉換以及計算等累積值的作用下，極有可能達到參與允許值的30%～40%，因此在水輪機轉輪立式靜平衡工藝中，應當對應變片的合理性開展進一步分析，通過計算機對轉輪殘余不平衡值進行計算和鑒定后，對其結果的可靠性進行證明，以促進水輪機轉輪立式靜平衡工藝的實際應用價值的有效發揮。

結語

通過水輪機轉輪立式靜平衡工藝的對比分析可知，鋼球式平衡工藝裝置簡單，在200t以內的水輪機轉輪靜平衡中得到廣泛應用，工藝相對成熟。靜油壓平衡工藝的合理應用，有效地解決了以往運行方式下大噸位轉輪接觸應力過高或操作不當所導致的接觸面損傷問題，一定程度上提高了水輪機轉輪立式靜平衡的處理效果。測桿式平衡工藝是現代化的工藝方式，工藝成本較低，在水利機轉輪立式靜平衡工藝中得到廣泛應用。

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