專利名稱：控制或減弱風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機(jī)械消振技術(shù)，是控制或減弱風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的方法。
風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動是指風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子(包括軸和葉輪)積灰暨磨損所造成的軸橫向振動(包括軸承振動，下簡稱軸振動)及輪盤振動。
所說的灰指風(fēng)機(jī)氣流中的固態(tài)物質(zhì)微粒，它們可以積聚于轉(zhuǎn)子上，可以對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動部件造成磨損。
對于積灰振動，清掉轉(zhuǎn)子積灰，振動就會消失。但間隔一段時間后振動還會隨積灰再來，并超過風(fēng)機(jī)不能忍受值。一定情況下，這段間隔時間近乎不變，被稱為振動周期。積灰振動的特點(diǎn)是振值高，突發(fā)性強(qiáng)，周期短。其破壞性很大，嚴(yán)重時會把風(fēng)機(jī)軸承座地腳螺絲連根拔起，輪盤還會產(chǎn)生破壞性裂紋。以往應(yīng)付積灰振動問題的辦法是周期性清灰，即每周期清掉轉(zhuǎn)了積灰一次。人們曾企圖利用各種傳統(tǒng)動平衡技術(shù)使風(fēng)機(jī)無灰運(yùn)行時軸承振動降到盡可能的低，但都無法阻擋積灰后振動增加的勢頭。對于純磨損(無積灰)的轉(zhuǎn)子或者周期性地清灰從而使轉(zhuǎn)子金屬失去積灰層保護(hù)的轉(zhuǎn)子，磨損速度很快。為了消除磨損振動，必須進(jìn)行傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動平衡。動平衡對于振動的消除也是暫時性的，振動還會隨磨損再來。與積灰振動相似，磨損振動也有小到風(fēng)機(jī)無法忍受值的時間周期。以往應(yīng)付磨損振動的辦法是周期性動平衡。當(dāng)然，人們還想過在機(jī)外除灰，不讓灰進(jìn)入風(fēng)機(jī)及用防磨材料制造轉(zhuǎn)子的方法，但都因為代價太貴或技術(shù)上的原因而難以實現(xiàn)。國內(nèi)大多數(shù)火力發(fā)電廠鍋爐吸風(fēng)機(jī)采用停機(jī)清灰方式。有些吸風(fēng)機(jī)嚴(yán)重時一天要停機(jī)清灰?guī)状?，甚至更多，停機(jī)不發(fā)電損失巨大，因此個別電廠探討了不停機(jī)清灰方法。山東省電力科學(xué)研究試驗所科技情報室編《情報簡訊》第80期第11-13頁(1984年1月28日版)介紹了山東萊蕪電廠吸風(fēng)機(jī)葉片蒸汽吹灰裝置。該裝置吹灰過程尚存在振動短時間劇增危險，蒸汽耗量大，電機(jī)負(fù)荷高等問題。國外專利(PAT-NOFR2572141)有風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子自動清潔系統(tǒng)介紹。該系統(tǒng)通過周期性清灰實現(xiàn)對風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動的周期性控制，還可通過動平衡機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)子平衡。
已有周期性清灰及周期性動平衡的方法不能控制或減弱積灰暨磨損振動過程，風(fēng)機(jī)仍要受間斷振動之害。不停機(jī)清灰還必須有專門清灰設(shè)備，有些設(shè)備昂貴，運(yùn)行費(fèi)用大，還存在清灰過程有振動短時劇增危險等問題。
本發(fā)明的目的是提供一種控制或減弱風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的方法。這種方法不停機(jī)，不清灰，不要專門設(shè)備，簡單，經(jīng)濟(jì)，可行，有效。
本發(fā)明與已有技術(shù)不同。已有技術(shù)放棄了對積灰暨磨損振動機(jī)理及積灰磨損規(guī)律的研究，對灰采取了一清了之的方法。本發(fā)明基于對積灰暨磨損振動機(jī)理及積灰磨損規(guī)律的研究，采取了對灰不一清了之而保之改之的方法。
積灰暨磨損不一定會造成振動，只有不平衡積灰暨不平衡磨損才會引起振動。積灰暨磨損都是改變轉(zhuǎn)動質(zhì)量的過程，兩種過程有著共同的生成規(guī)律，是可用同一方法加以控制的。本發(fā)明能同時實現(xiàn)這兩種控制，形成平衡積灰暨平衡磨損，從而實現(xiàn)對積灰暨磨損振動的控制或減弱，本發(fā)明實質(zhì)上是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子平衡積灰暨平衡磨損技術(shù)。特別要指出的是已有技術(shù)只把轉(zhuǎn)子積灰暨磨損振動僅歸結(jié)為軸振動，忽略了至關(guān)重要的輪盤振動。本發(fā)明一舉解決了與積灰暨磨損都密切相關(guān)的軸振動和輪盤振動問題(或者說輪盤裂紋問題)。
本發(fā)明方法如下在風(fēng)機(jī)葉輪上選擇兩個旋轉(zhuǎn)面作為加重面，分別加上一重物，組<p>
(3)式的物理意義是兩加重的角位置相反(或者說位角差為180°)，各加重質(zhì)量與其旋轉(zhuǎn)半徑成反比。(4)式的物理意義是，兩個加重面不能重迭或者說不能只有一個加重面。(3)(4)式是我們組配控制重物對必須遵守的條件。
2.最佳控制重物對的選定可按以下方法進(jìn)行本法進(jìn)行前，經(jīng)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)及其它消振技術(shù)處理后，風(fēng)機(jī)無灰暨無磨損運(yùn)行時，各軸承振動都應(yīng)在合格范圍以下，最好達(dá)規(guī)定的優(yōu)良范圍。組配控制重物對
時，其中一重物的角位置和質(zhì)量可任意選定。但質(zhì)量不能太少，以能較明顯改變積灰暨磨損振動及振動周期為宜。根據(jù)以往風(fēng)機(jī)運(yùn)行觀察情況選定振幅高、振動穩(wěn)定的某軸承某方向振動為風(fēng)機(jī)代表振動。規(guī)定積灰暨磨損運(yùn)行開始T小時后測振，T數(shù)值根據(jù)積灰暨磨損振動周期長短定，T小時內(nèi)振動可達(dá)較大值但不宜達(dá)危險值。設(shè)無灰暨無磨損運(yùn)行時代表振動為
，積灰暨磨損運(yùn)行開始T小時后代表振動為
。以上工作完成后(1)測量葉輪無控制重物對時的
;
(2)測量葉輪有控制重物對
;
(3)確定最佳控制重物對
;
風(fēng)機(jī)經(jīng)本發(fā)明辦法處理后，其積灰暨磨損情況發(fā)生時，不會出現(xiàn)風(fēng)機(jī)振動增大的情況。由于本發(fā)明保留積灰，形成一層防磨層，還延長了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子壽命。由于不再停機(jī)，也不清灰，轉(zhuǎn)子磨損速度大大降低，極大地提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行的可靠性、安全性。風(fēng)機(jī)利用率的增加，特別是火力發(fā)電廠吸風(fēng)機(jī)利用率的增加使經(jīng)濟(jì)效益蔚為可觀。多年來吸風(fēng)機(jī)振動問題一直成為很多廠停爐影響發(fā)電的主要事故原因，少發(fā)電損失很大。一臺五萬千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)因減少停機(jī)直接多發(fā)電的利潤，每年可高達(dá)數(shù)十萬元以上，而實施本發(fā)明的費(fèi)用幾乎為零。
本發(fā)明實施例1某電廠50000千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組的鍋爐吸風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)振動原狀況無灰暨無磨損運(yùn)行時，風(fēng)機(jī)各軸承振動值在優(yōu)良范圍內(nèi)(0.03毫米以下)。積灰暨磨損運(yùn)行開始后，振動增加很快。其特點(diǎn)是振動周期短，振值大。一般每天清灰一次，嚴(yán)重時每天(24小時)清灰高達(dá)6次。
處理過程(1)組配控制重物對選輪盤兩側(cè)旋轉(zhuǎn)面為加重面，令加重旋轉(zhuǎn)半徑R1＝R2，
＝190克∠50°，
＝190克∠230°(2)規(guī)定T＝20小時，選電機(jī)側(cè)軸承水平振動為代表振動，(3)測量葉輪無控制重物對時的
＝0.03毫米∠15°，
＝0.18毫米∠90°(4)測量葉輪有控制重物對時的
＝0.028毫米∠16°，
＝0.10毫米∠130°(5)確定最佳控制重物對
= (-(0.18∠90-0.03∠15)·190∠50)/((0.10∠130-0.028∠16)-(0.18∠90-0.03∠15))=275.1克∠90.6°
=275.1克∠270.6°
實施效果將最佳控制重物
＝275.1克∠90.6°、
＝275.1克∠270.6°裝上葉輪后，不再有積灰暨磨損振動發(fā)生，所有軸承振動都在0.03毫米以下。
本發(fā)明實施例2某電廠25000千瓦汽輪發(fā)電機(jī)組的鍋爐吸風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)振動原狀況無灰暨無磨損運(yùn)行時風(fēng)機(jī)各軸承振動值在優(yōu)良范圍(0.03毫米以下)。積灰暨磨損運(yùn)行后平均三天清灰一次。此外，還經(jīng)常發(fā)生突發(fā)性振動，幾分鐘之內(nèi)振動可由合格值上升到危險值，拔起軸承座地腳螺絲，破壞軸承。風(fēng)機(jī)葉輪與軸連接部分還常發(fā)生疲勞性金屬裂紋，因此幾個月就得更換一個新葉輪。由于經(jīng)常發(fā)生險情，該風(fēng)機(jī)長期處于停運(yùn)狀態(tài)，利用率很低。
處理過程(1)組配控制重物對該風(fēng)機(jī)只有一支點(diǎn)軸承，選輪盤面和一旋轉(zhuǎn)面為加重面，令加重旋轉(zhuǎn)半徑R1＝R2，
＝210克∠100°，
＝210克∠280°，(2)規(guī)定T＝36小時，選定該風(fēng)機(jī)軸承軸向振動為代表振動。
(3)測量葉輪無控制重物對時的
＝0.02毫米∠104°，
＝0.14毫米∠43°(4)測量葉輪有控制重物對時的
＝0.03毫米∠106°
＝0.19毫米∠218°(5)確定最佳控制重物對
= (-(0.14∠43-0.02∠104)·210∠100)/((0.19∠218-0.03∠106)-(0.14∠43-0.02∠104))=135.9克∠79.5°
=135.9克∠259.5°
實施效果將最佳重物對
＝135.9克∠79.5°，
＝135.9克∠259.5°，裝上葉輪后，輪盤裂紋得到控制，不再有積灰暨磨損振動發(fā)生，特別是突發(fā)性振動完全消失。由于不再有險情，風(fēng)機(jī)也不再停運(yùn)，取得了相當(dāng)可觀的發(fā)電效益。
權(quán)利要求
1.一種控制或減弱風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的方法。其特征在于在風(fēng)機(jī)葉輪上選擇兩個旋轉(zhuǎn)面作為加重面，分別加上一重物，組配控制重物對，實現(xiàn)對積灰暨磨損振動的控制。兩控制重物的角位置、質(zhì)量間有確定的組配關(guān)系。這種關(guān)系必須滿足兩重物離心力系向輪盤振動中心簡化的主矢等于零、主矩不等于零的條件。改變控制重物對的角位置或質(zhì)量都可以改變對風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的控制程度。通過對葉輪有、無控制重物對時風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況振動及振動周期的測定，可以選定最佳重物對，實現(xiàn)對風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的最有效控制或減弱。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于組配控制重物對時，設(shè)兩個加重面為1面和2面，1面和2面與輪盤面的距離分別為L1和L2，1面和2面的加重旋轉(zhuǎn)半徑分別為R1和R2，1面和2面的控制重物質(zhì)量分別為M1和M2。
必須滿足以下方程式所表示的組配關(guān)系
3.一種根據(jù)權(quán)力要求1的方法，其特征在于，按以下步驟確定最佳控制重物對在本方法進(jìn)行前，經(jīng)傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)及其它消振技術(shù)處理后風(fēng)機(jī)無灰暨無磨損運(yùn)行時各軸承振動都應(yīng)在合格范圍以下，最好達(dá)規(guī)定的優(yōu)良范圍。組配控制重物對
時，其中一重物的角位置和質(zhì)量可任意選定，但質(zhì)量不能太少，以能較明顯改變積灰暨磨損振動及振動周期為宜。根據(jù)以往風(fēng)機(jī)運(yùn)行觀察情況選定振幅高、振動穩(wěn)定的某軸承某方向振動為風(fēng)機(jī)代表振動。規(guī)定積灰暨磨損運(yùn)行開始T小時后測振，T數(shù)值根據(jù)積灰暨磨損振動周期長短定，T小時內(nèi)振動可達(dá)較大值但不宜達(dá)危險值。設(shè)無灰暨無磨損運(yùn)行時代表振動為
，積灰暨磨損運(yùn)行開始T小時后代表振動為
。以上工作完成后，(1)測量葉輪無控制重物對時的
;(2)測量葉輪有控制重物對(
)時的
;(3)確定最佳控制重物對
;
全文摘要
控制或減弱風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的方法。本發(fā)明屬機(jī)械消振技術(shù)。在風(fēng)機(jī)葉輪上選擇兩旋轉(zhuǎn)面分別加一重物，組配控制重物對，實現(xiàn)對積灰暨磨損振動的控制。兩控制重物的角位置、質(zhì)量間有確定的組配關(guān)系。這種關(guān)系必須滿足兩重物離心力系向輪盤振動中心簡化的主矢等于零、主矩不等于零的條件。改變控制重物的角位置或質(zhì)量都可以改變對積灰暨磨損振動的控制程度。通過對葉輪有、無控制重物對時風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況振動及振動周期的測定，可以選定最佳控制重物對，可對風(fēng)機(jī)積灰暨磨損振動的進(jìn)行最有效控制或減弱。
文檔編號F04D29/66GK1070248SQ91108810
公開日1993年3月24日 申請日期1991年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月3日
發(fā)明者柯圣宗 申請人:貴州電力試驗研究所