水轮机转轮立式静平衡工艺比较和分析

孙莉丽

（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

水轮机转轮立式静平衡工艺比较和分析

孙莉丽

（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040）

钢球式平衡工艺、静油压平衡工艺及测杆式平衡工艺是当前国内比较常用的书论及转轮立式静平衡工艺，本文主要对这3种工艺进行对比分析，并提出有待了解与处理的问题，仅供相关人员参考。

钢球式平衡工艺；静油压平衡工艺；测杆式平衡工艺；分析

为求得更好地处理水轮机转轮立式静平衡方法，本文主要对钢球式、静油压式及测杆式平衡工艺进行对比分析，以便在实际应用中准确把握各项平衡工艺的特点，促进其实际应用价值的有效发挥，提高水轮机转轮立式静平衡效果。

1.国内常用的水轮机转轮立式静平衡工艺

1.1钢球式平衡工艺

在转轮圆平面上加一重量后，可得到平衡方程如下：

由此可得出，

图1　钢球式平衡工艺

图2　转轮及其平衡装置示意图

在上述公式中，P为转轮圆面上所加的重量，R为所加重物到转轮中心的距离，G为转轮及其上的平衡工具的重量，μ为滚动摩擦系数，H为加一重物后所测得的转轮下降值，h为转轮中心到平衡球球心距离，以a表示重物下h的摆动距离。

钢球式平衡工艺如图1所示，为避免转轮平衡时产生非稳定性平衡，应当在合理控制灵敏度的基础上，适度调整平衡装置的位置，并依据平衡物的总重量以及转轮中心到平衡球球心距离的相关数据，选取适宜的工具，以确保钢球式平衡工艺的实际价值的有效发挥。

1.2静油压平衡工艺

图2为转轮及其平衡装置示意图。以平衡球接触工艺，其球与平板表面均承受较高的接触应力，在实际平衡过程中，球与平面板的制造和使用过程中，表面极易受损，不利于平衡的顺利进行，重量超出200t以上则难度更大。为促进大吨位转轮制造的顺利实现，应当积极研发新的工艺，加强技术创新，促进研发目标的实现。静油压平衡工艺的研发，与接触平衡存在较大差异，静压油平衡工艺主要是应用高压油膜托起转轮，通过转轮的自由摆动，有效地解决了以往运行方式下大吨位转轮接触应力过高或操作不当所导致的接触面损伤问题，一定程度上提高了水轮机转轮立式静平衡的处理效果。静压油平衡工艺在各项要求测定方法上，与球面和平板接触工艺保持高度一致。

其中，1表示支撑底座；2表示静压球座；3表示球头；4表示支撑轴；5表示调整垫；6表示电子水平仪；7表示被测转轮；8表示油压千斤顶；9表示配重块。

1.3测杆式平衡工艺

图3　测杆式平衡工艺

测杆式平衡工艺是一种机组转轮平衡方式，通过对压杆变形的合理利用，在应力与变形关系的作用下，以计算机对残余应力值进行准确计算，进一步明确参与应力值与方位之间的关系。就实际情况来看，测杆式平衡工艺是一种现代化的工艺，如图3所示，技术装备与球面及平板静油压工艺实现高级简化，工艺成本明显降低。静压油平衡工艺属于一项技术专利，因此在水利机转轮立式静平衡工艺中，测杆式平衡工艺得到广泛的应用。

2.水轮机转轮立式静平衡工艺的对比分析

2.1钢球法与静压油法工艺

通过对比钢球法与静压油工艺并加以深入分析可知，两种工艺在适用转轮的吨位上存在一定差异，接触法适用于200t以下的转轮，而静油压法适用于更大吨位的静平衡。在工艺自身重量级操作误差下，对同一力矩平衡进行计算时，转轮平面上任一点所加的重量测得的转轮平面平均下降值接近于零时，平衡系统的力矩误差在转轮静平衡后设计允许最大误差的5%以内。除此之外，就平衡工艺的装备投资情况来看，静油压法工艺的装备投资值明显较大。就两种平衡工艺的设计过程来看，静油压平衡工艺以静压油原理对装备进行设计，往往需要经过一个漫长的阶段。

2.2测杆式平衡工艺

依据转轮平衡的相关说明，测杆式平衡工艺以ISO-1940/-1986为平衡标准，以G6.3级为平衡公差，静平衡后所允许的残余不平衡值为334kg·m。若应变片自身存在误差，与制造厂出厂提供的误差相一致，则应当委派专业的计量机构对应变片进行复查，并出示权威的计量证明。通常情况下，转轮从粗平衡向精平衡的过渡往往需要反复试验，需要对同一应变片进行反复使用，采取可靠的方式证明应变片自身误差是否存在变化，并给出具体的复查方式。

转轮平衡系统自身存在误差，在钢球法与静油压法两种静平衡工艺下，应变片自身误差占据残余不平衡允许值的5%以内，在测量方式上具有一定便捷性。应变片工艺钟是否能够直接对其误差占残余不平衡允许值进行直接测得或分析出来，仍有待进一步探究。通过研究可知，应变片自身出场误差较高，并且在装置、转换以及计算等累积值的作用下，极有可能达到参与允许值的30%～40%，因此在水轮机转轮立式静平衡工艺中，应当对应变片的合理性开展进一步分析，通过计算机对转轮残余不平衡值进行计算和鉴定后，对其结果的可靠性进行证明，以促进水轮机转轮立式静平衡工艺的实际应用价值的有效发挥。

结语

通过水轮机转轮立式静平衡工艺的对比分析可知，钢球式平衡工艺装置简单，在200t以内的水轮机转轮静平衡中得到广泛应用，工艺相对成熟。静油压平衡工艺的合理应用，有效地解决了以往运行方式下大吨位转轮接触应力过高或操作不当所导致的接触面损伤问题，一定程度上提高了水轮机转轮立式静平衡的处理效果。测杆式平衡工艺是现代化的工艺方式，工艺成本较低，在水利机转轮立式静平衡工艺中得到广泛应用。

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