一种水泵水轮机转轮动平衡方法技术

本发明专利技术公开了一种水泵水轮机转轮动平衡方法，所述转轮动平衡方法至少包括如下步骤：S1：基于待平衡转轮形状完成转轮两校正平面间距b、校正平面到左右支承轴承间距a和c的测量，并完成两校正面等效转动半径r

A dynamic balance method of pump turbine runner

【技术实现步骤摘要】
一种水泵水轮机转轮动平衡方法
本专利技术属于流体机械发电
,尤其涉及一种水泵水轮机转轮动平衡方法。
技术介绍
水泵水轮机模型转轮由于工作特性，转速大多在每分钟1000转左右，如果转速低于500r/min，转子质量的不平衡分布不会随转速的变化而变化，如果转速高于500r/min，转子质量的不平衡分布将会随转速的变化而变化，这将给测试结果的客观性带来很大的影响。传统的静平衡方法可以在一定限度内平衡转子的不平衡质量，但是精度并不高。动平衡技术是一种很好的平衡转子的方法。可以将转子的不平衡质量控制在极小范围内。动平衡合格的转子在其他的任何转速下均能保持平衡状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：通过本专利技术转轮动平衡方法应用,将转轮因加工带来的不平衡质量尽可能减小,从而减少因质量不平衡带来的转动不平衡,进而影响水力性能参数的测试准确度。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种水泵水轮机转轮动平衡方法，所述转轮动平衡方法至少包括如下步骤：S1：基于待平衡转轮形状完成转轮两校正平面间距b、校正平面到左右支承轴承间距a和c的测量，并完成两校正面等效转动半径r1和r2的测量；S2：将转轮设置于动平衡设备上以角速度ω进行转动，并当转轮转动时完成对转轮进行左右支撑的的压力F1和F2的测量；S3：当转轮在左右校正面分别设有校正块达到动平衡时，则满足转子受到的合力以及合力矩为零，即：F1+F2-f1-f2＝0a·F1+b·f2-(b+c)·F2＝0，测得f1和f2，且f1和f2分别两校正块受到的离心力；S4:基于测得的f1和f2的值，并基于校正质量为m1和m2的校正块离心力计算公式：f1＝m1·r12·ω2f2＝m2·r22·ω2获得两校正块的校正质量m1和m2，从而动过设置质量为m1和m2的校正块实现转轮动平衡。根据一个优选的实施方式，当两校正块的校正质量m1和m2小于转轮的允许剩余不平衡量时转轮即实现了动平衡。根据一个优选的实施方式，所述转轮的允许剩余不平衡量为50.16g。前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案；且本专利技术，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。本专利技术的有益效果：本专利技术动平衡方法适用于立式模型水泵水轮机转轮，且经过动平衡后的转轮在压力脉动和水轮机水力效率指标上与静平衡后转轮相比均有所改善，可以更客观体现转轮性能。附图说明图1是本专利技术转轮动平衡方法试验结构示意图；图2是模型转轮静平衡试验结构示意图；图3是动平衡和静平衡转轮对压力脉动的影响图；图4是动平衡和静平衡转轮对水轮机水力效率的影响图。具体实施方式下列非限制性实施例用于说明本专利技术。实施例1：参考图1所示，图中示出了本专利技术转轮动平衡方法试验结构示意图。一种水泵水轮机转轮动平衡方法，所述转轮动平衡方法至少包括如下步骤：步骤S1：基于待平衡转轮形状完成转轮两校正平面间距b、校正平面到左右支承轴承间距a和c的测量，并完成两校正面等效转动半径r1和r2的测量。步骤S2：将转轮设置于动平衡设备上以角速度ω进行转动，并当转轮转动时完成对转轮进行左右支撑的的压力F1和F2的测量。步骤S3：当转轮在左右校正面分别设有校正块达到动平衡时，则满足转子受到的合力以及合力矩为零，∑F＝0,∑M＝0(1)即：F1+F2-f1-f2＝0(2)a·F1+b·f2-(b+c)·F2＝0(3)其中，由(3)式可得：将(4)式带入(2)式中，可得：从而，测得f1和f2，且f1和f2分别两校正块受到的离心力。步骤S4:基于测得的f1和f2的值，并基于校正质量为m1和m2的校正块离心力计算公式：f1＝m1·r12·ω2(6)f2＝m2·r22·ω2(7)获得两校正块的校正质量m1和m2，从而动过设置质量为m1和m2的校正块实现转轮动平衡。优选地，当两校正块的校正质量m1和m2小于转轮的允许剩余不平衡量时转轮即实现了动平衡。进一步地，所述转轮的允许剩余不平衡量为50.16g。优选地，本专利技术涉及水泵水轮机转轮的的允许剩余不平衡量可以通过如下方式获得：设校正块质量为m，模型转轮质量为M，其重心与旋转轴线间的距离为R,校正块与旋转轴线间的距离为r，为了满足静平衡要求，必须有惯性离心力的合力为零，即：静平衡校正块产生的惯性离心力的合力为零，模型转轮达到了静平衡，但它们对旋转轴产生的惯性力偶矩不为零，即力偶不平衡。力偶不平衡需要使用动平衡方法来校正，尤其对刚性转子。临界转速是使转子发生强烈振动的转速，如果转子系统的工作转速在一阶临界转速以下，质量不平衡量产生的离心力使转子产生的挠度可以忽略不计，此类转子即刚性转子。如果转子是刚性的，转子质量的不平衡分布不会随转速的变化而变化，所以动平衡合格的转子在其他的任何转速下也能保持平衡状态。此外，抽水蓄能模型转轮的重量约为100kg，直径D约为600mm左右，轴向长度b约为200mm左右，转轮径宽比D/b＝3，且工作转速约为每分钟1000转左右，按照单级水泵叶轮转子的试验条件，当径宽比D/b＜6时，动平衡试验效果最好。力偶不平衡是转轮惯性主轴与旋转轴线在重心相交的不平衡状态，主矢为0，而主矩不为0。力偶不平衡量可以用一对大小相同、方向相反的矢量来表示，如图1所示。这种不平衡量需要用两个校正平面上大小相同、方向相反的一组校正量才能校正。假设一个模型转轮的质量为M，偏心距为e，当转子以角速度ω旋转时将产生离心力其大小为：要使模型转轮平衡，需要在偏心的另外一侧加一个校正块m，离旋转轴线的距离为r，使其产生的离心力为：即是和原有惯性离心力大小相等，方向相反：M·e·ω2＝m·r·ω2(13)即：M·e＝m·r(14)工程上常将不平衡量除以转子质量来表示转子的不平衡程度ε：国际标准化组织一般采用不平衡烈度Su作为动平衡精度的衡量标准，我国的标准中也使用了这一衡量手段，Su的计算方式为：Su＝ε·ω(16)水泵叶轮要求的平衡精度为G6.3，即Su＝1001/5≈6.3mm/s，为了满足这样的平衡精度要求，需要利用专业动平衡设备对模型转轮进行动平衡试验和校正。按照国家标准规定水泵转子的动平衡试验精度等级要求，利用(15)、(16)式可以计算出模型转轮的允许剩余不平衡量为：实施例2通过本实施例完成本专利技术的动平衡方法与传统静平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泵水轮机转轮动平衡方法，其特征在于，所述转轮动平衡方法至少包括如下步骤：/nS1：基于待平衡转轮形状完成转轮两校正平面间距b、校正平面到左右支承轴承间距a和c的测量，并完成两校正面等效转动半径r

【技术特征摘要】
1.一种水泵水轮机转轮动平衡方法，其特征在于，所述转轮动平衡方法至少包括如下步骤：
S1：基于待平衡转轮形状完成转轮两校正平面间距b、校正平面到左右支承轴承间距a和c的测量，并完成两校正面等效转动半径r1和r2的测量；
S2：将转轮设置于动平衡设备上以角速度ω进行转动，并当转轮转动时完成对转轮进行左右支撑的的压力F1和F2的测量；
S3：当转轮在左右校正面分别设有校正块达到动平衡时，则满足转子受到的合力以及合力矩为零，即：
F1+F2-f1-f2＝0
a·F1+b·f2-(b+c)·F2＝0，
测得f1和f2，且f1和f2分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德民，马信武，段昌德，李宁，赵永智，吴中竟，吴伟，石清华，
申请(专利权)人：东方电气集团东方电机有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51