《軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)規(guī)程》

DL/TXXX—2020

ICS

CCS

備案號(hào)：

DL

中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/TXXXX—2020

軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)規(guī)程

CodeforstaticbalancetestofKaplanturbinerunner

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

國(guó)家能源局發(fā)布

I

DL/TXXX—2020

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》給出的

規(guī)則起草。

本文件由電力行業(yè)水輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。

本文件主要起草單位：中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司。

本文件主要起草人：段開(kāi)林、吳煒、鄧鍵、吳江、徐進(jìn)、文宇、賈利濤、周伍。

III

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軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)規(guī)程

1范圍

本文件規(guī)定了軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡的試驗(yàn)方法以及相應(yīng)的檢驗(yàn)方法。

本文件適用于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適

用于本文件。

GB/T6444機(jī)械振動(dòng)平衡詞匯

GB/T9239.1機(jī)械振動(dòng)恒態(tài)（剛性）轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)要求第1部分：規(guī)范與平衡允差的檢驗(yàn)

GB/T9239.2機(jī)械振動(dòng)恒態(tài)（剛性）轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)要求第2部分：平衡誤差

JB/T6752中小型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗(yàn)規(guī)程

3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T6444中界定的術(shù)語(yǔ)適用于本文件。為了使用方便，以下重復(fù)列出了其中的主要相關(guān)術(shù)語(yǔ)和定

義。

3.1

轉(zhuǎn)子rotor

機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)部分總稱。

3.2

質(zhì)心centreofmass

與物體相關(guān)的具有如下性質(zhì)的點(diǎn)：假設(shè)將質(zhì)量等于一個(gè)給定材料系統(tǒng)質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)放在這個(gè)點(diǎn)上，

其對(duì)任意平面的一次階矩等于該材料系統(tǒng)相應(yīng)的一次階矩。

3.3

不平衡質(zhì)量unbalancemass

質(zhì)量中心偏離軸線的質(zhì)量。

3.4

不平衡量amountofunbalance

不平衡質(zhì)量與其質(zhì)心到軸線距離（半徑）的乘積。

3.5

剩余不平衡residualunbalance

平衡后轉(zhuǎn)子上剩余的任何形式的不平衡量。

3.6

不平衡度specificunbalance

轉(zhuǎn)子單位質(zhì)量的靜不平衡量。

1

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3.7

平衡品質(zhì)等級(jí)balancequalitygrade

不平衡度與轉(zhuǎn)子最大工作角速度的乘積作為分級(jí)的量值。

4轉(zhuǎn)輪靜平衡方法

4.1鋼球鏡板法

4.1.1鋼球鏡板法靜平衡，是以鋼球、鏡板接觸點(diǎn)為支點(diǎn)，將轉(zhuǎn)輪的不平衡量和偏心方位轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)

的傾斜，并通過(guò)傾斜度和傾斜角計(jì)算出配重的質(zhì)量和位置，一般適用于200t以下轉(zhuǎn)輪靜平衡。

4.1.2平衡球、平衡墊板宜選用鍛鋼材質(zhì)，其表面硬度、表面粗糙度等應(yīng)符合JB/T6752中對(duì)應(yīng)要求。

4.2三支點(diǎn)稱重法

三支點(diǎn)稱重法靜平衡，是將轉(zhuǎn)輪放置在由三個(gè)呈圓周均布的壓力傳感器組成的支撐平面上，并和

壓力傳感器分布圓同心。根據(jù)三個(gè)壓力傳感器測(cè)量出的質(zhì)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出轉(zhuǎn)輪的不平衡量和偏心方位。

4.3應(yīng)力棒法

應(yīng)力棒法靜平衡，是根據(jù)應(yīng)力棒穩(wěn)定的基本原理，通過(guò)測(cè)量應(yīng)力棒內(nèi)應(yīng)力的變化，確定轉(zhuǎn)輪的不

平衡量和偏心方位。

5靜平衡試驗(yàn)

5.1試驗(yàn)一般要求

5.1.1軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪在制造廠內(nèi)初次裝配、檢修更換葉片或出現(xiàn)其他影響轉(zhuǎn)輪質(zhì)量不平衡的

情況時(shí)須進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。靜平衡試驗(yàn)一般可分為初平衡、葉片選配、總平衡三個(gè)步驟。

5.1.2初平衡是針對(duì)轉(zhuǎn)輪體和連接體形成的組合體（稱為初平衡組合體）進(jìn)行的靜平衡試驗(yàn)，其作用

是檢查初平衡組合體的不平衡量和偏心方位。

5.1.3葉片選配是以總平衡時(shí)的配重質(zhì)量最小為目標(biāo)，根據(jù)初平衡組合體的不平衡量、偏心方位，綜

合考慮各葉片的質(zhì)量偏差，確定各葉片的最優(yōu)安裝位置。

5.1.4總平衡是針對(duì)轉(zhuǎn)輪體、連接體及葉片形成的組合體（稱為總平衡組合體）進(jìn)行的靜平衡試驗(yàn)，

通過(guò)平衡配重使剩余不平衡量滿足許用不平衡量的要求。許用不平衡量Uper可按照公式（1）進(jìn)行計(jì)算

或遵照合同要求。

eperM

U（1）

per1000

式中：

——許用剩余不平衡量，單位：kg·m；

eper——許用剩余不平衡度，單位：kg·m；

eper——所選用的平衡品質(zhì)級(jí)別的數(shù)值，單位：mm/s，根據(jù)GB/T9239.1-2006，水輪

機(jī)選用的平衡品質(zhì)級(jí)別為G6.3，對(duì)應(yīng)數(shù)值為6.3mm/s；

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M——被測(cè)轉(zhuǎn)輪質(zhì)量的數(shù)值，單位：kg；

——轉(zhuǎn)輪最高工作轉(zhuǎn)速（飛逸轉(zhuǎn)速）時(shí)的角速度，單位：rad/s，≈np/10,其中np為

飛逸轉(zhuǎn)速，單位：r/min。

5.2試驗(yàn)準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)

5.2.1靜平衡試驗(yàn)需具備條件

進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)前，應(yīng)具備以下條件：

a)轉(zhuǎn)輪體處于倒置狀態(tài)；

b)葉片處于倒置狀態(tài)；

c)靜平衡試驗(yàn)裝置及輔助工具準(zhǔn)備完畢；

d)轉(zhuǎn)輪同步頂升裝置檢查合格；

e)試驗(yàn)相關(guān)的儀器儀表、計(jì)量器具及壓力傳感器檢定合格。

5.2.2靜平衡試驗(yàn)注意事項(xiàng)

靜平衡試驗(yàn)應(yīng)特別注意以下事項(xiàng)：

a)靜平衡試驗(yàn)應(yīng)在專用工位進(jìn)行；

b)全試驗(yàn)過(guò)程中，須做好防止轉(zhuǎn)輪傾覆的措施；

c)裝配靜平衡工具以及試驗(yàn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)輪的起吊應(yīng)緩慢，嚴(yán)禁沖擊；

d)作業(yè)區(qū)應(yīng)寬敞、安靜，無(wú)振動(dòng)、風(fēng)力等外力干擾。

5.3鋼球鏡板法

5.3.1試驗(yàn)裝置

5.3.1.1鋼球鏡板法靜平衡試驗(yàn)裝置主要由平衡螺桿、螺套、平衡球、平衡墊板、平衡底板、底座等

組成，見(jiàn)圖1。

1.平衡螺桿2.螺套3.平衡球4.平衡墊板5.平衡底板6.平衡托架

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7.底座8.連接體9.葉片10.轉(zhuǎn)輪體11.水平板12.同步頂升裝置

圖1鋼球鏡板法靜平衡試驗(yàn)裝置示意圖

5.3.1.2試驗(yàn)平臺(tái)和平衡裝置底座的水平度應(yīng)不大于0.02mm/m。

5.3.1.3平衡墊板應(yīng)無(wú)裂紋、凹坑等缺陷，在待平衡轉(zhuǎn)輪的重力作用下，平衡墊板的水平度應(yīng)不大于

0.02mm/m。

5.3.1.4在平衡托架安裝過(guò)程中，應(yīng)注意不要碰傷軸瓦。

5.3.2初平衡

5.3.2.1穩(wěn)定性檢查

穩(wěn)定性檢查步驟如下：

a)將裝上平衡工具的初平衡組合體吊放在同步頂升裝置上，并使平衡球與平衡墊板保持一定距

離；

b)在對(duì)稱180°方向安裝2個(gè)水平板。安裝時(shí)組合面應(yīng)清掃干凈，使水平板能夠真實(shí)反映初平

衡組合體的水平；

c)緩慢下旋平衡螺桿，使平衡球與平衡墊板接觸。緩慢降低同步頂升裝置，觀察初平衡組合體

在平衡球的支撐下是否處于穩(wěn)定狀態(tài)；

d)若初平衡組合體有向任一方向傾倒的趨勢(shì)（即處于不平衡狀態(tài)）時(shí)，則需用同步頂升裝置將

初平衡組合體頂起，調(diào)整平衡螺桿高度或平衡墊板厚度，然后重復(fù)上述步驟，直至初平衡組

合體在平衡球的支撐下處于穩(wěn)定狀態(tài)為止；

注：穩(wěn)定狀態(tài)驗(yàn)證：在初平衡組合體外緣任意位置放置一重物，該處可以下降，當(dāng)重物拆除后又

能回升，此時(shí)初平衡組合體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。

5.3.2.2平衡裝置靈敏度檢查調(diào)整

在初平衡組合體處于穩(wěn)定狀態(tài)后，即可以進(jìn)行靜平衡裝置的靈敏度檢查。

靜平衡裝置的靈敏度可用初平衡組合體的質(zhì)心與平衡球中心之間的距離來(lái)表示，見(jiàn)圖2，可按照公

式（2）進(jìn)行計(jì)算

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圖2靈敏度檢查受力分析示意圖

PRMR

h(2)

MH

式中：

h——初平衡組合體的質(zhì)心與平衡球中心距離的計(jì)算值，單位：mm；

P——初平衡組合體所加試重塊的質(zhì)量，單位：kg；

H——初平衡組合體加試重塊位置的下沉量，單位：mm；

R——下沉量的測(cè)點(diǎn)與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離（半徑），單位：mm；

μ——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，單位：mm。對(duì)鋼與鋼，一般為0.01～0.02mm；M——初平衡組合體的質(zhì)

量，單位：kg。

調(diào)整初平衡組合體的質(zhì)心與平衡球中心的距離h，使之符合轉(zhuǎn)輪制造廠家的靜平衡技術(shù)要求，具體

方法如下：

a)將質(zhì)量不同的試重塊P1、P2、P3（單位：kg），分別放置在初平衡組合體的同一位置上；

b)用百分表分別測(cè)出放置試重塊后，加試重塊位置的下沉量H1、H2、H3（單位：mm）；

c)將、和、分別帶入公式（2），可計(jì)算出初平衡組合體的質(zhì)心與平衡球中心的距

離h，及平衡球與平衡墊板間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)μ。

PPR2

h12（3）

HH12M

PHPHR

2112（4）

H12HM

d)用和對(duì)公式（3）（4）的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。

e)若h符合要求，則認(rèn)為靜平衡裝置的靈敏度合格。

f)若h不符合要求，重新調(diào)節(jié)平衡螺桿的高度，或平衡墊板的厚度，重復(fù)完成上述步驟，直至

靜平衡裝置的靈敏度合乎要求為止。

g)靜平衡裝置的靈敏度調(diào)整合格后，須對(duì)平衡螺桿采取防松措施。

5.3.2.3剩余不平衡量計(jì)算

在初平衡組合體處于平衡球和平衡墊板支撐的自由狀態(tài)時(shí)，將水平儀架設(shè)在水平板上，測(cè)量X、Y

方向的傾斜度，分別為x、y（單位：mm/m）。計(jì)算初平衡組合體剩余傾斜度δ和傾斜方位，計(jì)算方

法如下：

22

=xy（5）

arctgy（6）

x

計(jì)算剩余不平衡量：

5

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UM=h106（7）

公式（5）（6）（7）中：

U——初平衡組合體的剩余不平衡量，單位：kg·m；

——初平衡組合體的剩余傾斜度，單位：mm/m；

M——初平衡組合體的質(zhì)量，單位：kg；

h——初平衡組合體的質(zhì)心與平衡球中心的距離，采用公式（3）計(jì)算值，單位：mm；

——傾斜方位與+X軸的夾角，單位：rad。

5.3.2.4平衡配重

若≤Uper，則初平衡合格，否則應(yīng)進(jìn)行配重檢查。

平衡配重質(zhì)量按以下公式計(jì)算：

hM103

P（8）

R

式中：

P——計(jì)算配重質(zhì)量，單位：kg；

M——初平衡組合體的質(zhì)量，單位：kg；

δ——初平衡組合體的剩余傾斜度，單位：mm/m；

μ——平衡球與平衡墊板間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，采用公式（4）計(jì)算值，單位：mm；

R——所加配重的質(zhì)心與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離，單位：mm；

h——初平衡組合體的中心與平衡球中心的距離，采用公式（3）計(jì)算值，單位：mm。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，在初平衡組合體輕的一側(cè)放置配重塊，用水平儀測(cè)量?jī)A斜度δ，并根據(jù)公式

（7）計(jì)算剩余不平衡量。若≤，則初平衡合格，否則需進(jìn)行重新配重。測(cè)量記錄合格后附

加配重的質(zhì)量Pc、半徑Rc和方位c。

5.3.3葉片選配

5.3.3.1葉片質(zhì)量和質(zhì)心位置應(yīng)在葉片出廠前進(jìn)行測(cè)定并有記錄。

5.3.3.2初平衡組合體不平衡量按初平衡時(shí)的合格配重量計(jì)算，為PcRc，位于合格配重的對(duì)稱位置。

將其分解到X、Y方向，分別記為Ux和Uy。

5.3.3.3葉片選配計(jì)算。在不同的葉片位置組合下，分別對(duì)X軸和Y軸求矩，見(jiàn)圖3，使得計(jì)算不平衡

量U1最小，計(jì)算不平衡量的大小和方位。

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圖3葉片選配計(jì)算示意圖

計(jì)算不平衡量的大小和方位可按以下公式進(jìn)行計(jì)算：

2

UWWYU2XU

1iixiiy（9）

WXU

arctgiiy（10）

WYiiUx

公式（9）（10）中：

U

1——計(jì)算不平衡量，單位：kg·m；

W

i——某一葉片質(zhì)量，單位：kg；

X

i——某一葉片質(zhì)心的X坐標(biāo)，單位：m；

Y

i——某一葉片質(zhì)心的Y坐標(biāo)，單位：m；

U

x——初平衡組合體不平衡量的X軸分量，單位：kg·m；

U

y——初平衡組合體不平衡量的Y軸分量，單位：kg·m；

——計(jì)算不平衡量與+X軸的夾角，單位：rad。

計(jì)算不平衡量最小時(shí)的葉片位置，即為葉片選配的建議位置。

5.3.4總平衡

5.3.4.1初平衡完成后，拆除連接體，將轉(zhuǎn)輪體吊起檢查平衡球和墊板是否有裂紋或凹坑，若有則須

及時(shí)進(jìn)行更換處理。

5.3.4.2將轉(zhuǎn)輪體放置在專用工位，按照選配好的葉片編號(hào)吊裝葉片（葉片在倒置狀態(tài)），用工具螺

桿通過(guò)連接板將葉片把緊在轉(zhuǎn)輪體上，葉片的安裝角度應(yīng)相同，一般在全關(guān)位置。

5.3.4.3安裝連接體后，按照初平衡的方法再次進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。

5.3.4.4總平衡合格后,記錄所加配重塊的質(zhì)量、半徑和方位。并將此結(jié)果按力矩相等的原理折算至

連接體或轉(zhuǎn)輪體的配重塊安裝位置。

5.3.4.5配重塊安裝完畢后,進(jìn)行平衡試驗(yàn)復(fù)核。若UUper，則總平衡合格，否則應(yīng)再次配重，直

至符合要求。最終配重質(zhì)量、半徑和方位分別記為Ppz、Rpz、pz。

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5.4三支點(diǎn)稱重法

5.4.1試驗(yàn)裝置

5.4.1.1三支點(diǎn)稱重法靜平衡試驗(yàn)裝置主要由平衡盤、壓力傳感器、平衡底座等組成，見(jiàn)圖4。

1.連接體2.轉(zhuǎn)輪體3.葉片4.平衡盤5.壓力壓力傳感器6.平衡底座7.同步頂升裝置

圖4三支點(diǎn)稱重法靜平衡試驗(yàn)裝置示意圖

5.4.1.2用平衡盤及其專用固定工具將三個(gè)稱重式壓力傳感器均布固定在轉(zhuǎn)輪上，以確保試驗(yàn)過(guò)程中

壓力傳感器與轉(zhuǎn)輪的相對(duì)位置不變。

5.4.1.3三個(gè)壓力傳感器的分布圓與轉(zhuǎn)輪的同心是通過(guò)平衡盤與轉(zhuǎn)輪的配合精度來(lái)保證的。

5.4.1.4試驗(yàn)平臺(tái)和平衡底座的水平度應(yīng)不大于0.02mm/m。

5.4.1.5壓力傳感器選型應(yīng)滿足試驗(yàn)精度要求。

5.4.2初平衡

5.4.2.1同步頂升裝置、壓力傳感器、平衡底座等平衡工具全部安裝到位后，方可開(kāi)始靜平衡試驗(yàn)。

5.4.2.2在初平衡組合體上的三個(gè)壓力傳感器位置分別編號(hào)為A、B、C，在各編號(hào)對(duì)面180°位置分別

編號(hào)為A、B、C，見(jiàn)圖5。

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圖5壓力傳感器編號(hào)示意圖

5.4.2.3試驗(yàn)開(kāi)始前，初平衡組合體完全由同步頂升裝置支撐時(shí)，應(yīng)將三個(gè)壓力傳感器的讀數(shù)置零。

5.4.2.4用同步頂升裝置和三個(gè)壓力壓力傳感器交替支撐初平衡組合體，當(dāng)初平衡組合體完全由壓力

傳感器承擔(dān)時(shí)，三個(gè)壓力傳感器的質(zhì)量數(shù)據(jù)之和即為初平衡組合體的質(zhì)量。反復(fù)用壓力傳感器支撐初

平衡組合體3次，記錄3組質(zhì)量數(shù)據(jù)，分別計(jì)算A、B、C位置壓力傳感器數(shù)據(jù)的平均值，記為Pa、Pb、Pc

（單位：kg）。壓力傳感器處于非受力狀態(tài)時(shí)，靜壓零位變化不得大于基本誤差限絕對(duì)值。

5.4.2.5用同步頂升裝置承載初平衡組合體，將3組壓力傳感器對(duì)調(diào)180°，即A、B、C位置的壓力傳

感器分別安裝至A、B、C位置。

5.4.2.6重復(fù)5.4.2.4過(guò)程，并記錄3組質(zhì)量數(shù)據(jù)，分別計(jì)算、、位置壓力傳感器數(shù)據(jù)的平

均值，記為、、（單位：kg）。

PaPbPc

5.4.2.7剩余不平衡量計(jì)算

壓力傳感器在A、B、C位置時(shí)：

PxPbcos30Pccos30（11）

PyPaPbsin30Pcsin30（12）

壓力傳感器在、、位置時(shí)：

PxPccos30Pbcos30（13）

PyPbsin30Pcsin30Pa（14）

公式（11）～（14）中：

Px——X方向不平衡質(zhì)量，單位：kg；

Py——Y方向不平衡質(zhì)量，單位：kg。

根據(jù)公式（11）（12）可以計(jì)算出壓力傳感器在A、B、C位置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)X和Y方向的不平衡質(zhì)量。

根據(jù)公式（13）（14）可以計(jì)算出壓力傳感器在、、位置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)X和Y方向的不平衡質(zhì)量。

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將兩次試驗(yàn)的X和Y方向不平衡質(zhì)量分別求平均值，記錄為Px和Py。

計(jì)算初平衡組合體的剩余不平衡量U和方位：

22

UPxyPr（15）

P

arctgy（16）

Py

公式（15）（16）中：

——剩余不平衡量，單位：kg·m；

r——壓力傳感器分布圓半徑，單位：m；

——剩余不平衡量方位與+X軸的夾角，單位：rad。

5.4.2.8平衡配重步驟

若UUper，則初平衡合格，否則需進(jìn)行配重。

計(jì)算配重質(zhì)量：

U

P（17）

R

式中：

P——計(jì)算配重質(zhì)量，單位：kg；

R——所加配重的質(zhì)心與轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軸線的距離，單位：m。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，在初平衡組合體輕的一側(cè)放置配重塊，重復(fù)上述步驟，并計(jì)算剩余不平衡量

。若，則初平衡合格，否則需進(jìn)行重新配重。測(cè)量記錄合格后附加配重的質(zhì)量Pc、半徑Rc

和方位c。

5.4.3葉片選配

同5.3.3。

5.4.4總平衡

5.4.4.1初平衡完成后，按照選配好的葉片編號(hào)吊裝葉片（葉片在倒置狀態(tài)），用工具螺桿通過(guò)連接

板將葉片把緊在轉(zhuǎn)輪體上，葉片的安裝角度應(yīng)相同，一般在全關(guān)位置。

5.4.4.2按照初平衡的方法再次進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。

5.4.4.3總平衡合格后,記錄所加配重塊的質(zhì)量、半徑和方位。并將此結(jié)果按力矩相等的原理折算至

連接體或轉(zhuǎn)輪體的配重塊安裝位置。

5.4.4.4配重塊安裝完畢后,進(jìn)行平衡試驗(yàn)復(fù)核。若，則總平衡合格，否則應(yīng)再次配重，直

至符合要求。最終配重質(zhì)量、半徑和方位分別記為Ppz、Rpz、pz。

5.5應(yīng)力棒法

5.5.1試驗(yàn)裝置

5.5.1.1應(yīng)力棒法靜平衡試驗(yàn)裝置主要由平衡托板、應(yīng)力棒、應(yīng)變片、平衡底座等組成，見(jiàn)圖6。

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1.連接體2.轉(zhuǎn)輪體3.葉片4.平衡托板5.應(yīng)變片6.應(yīng)力棒7.平衡底座8.同步頂升裝置

圖6應(yīng)力棒法靜平衡試驗(yàn)裝置示意圖

5.5.1.2轉(zhuǎn)輪的任何不平衡量將傳給應(yīng)力棒一彎曲應(yīng)力，通過(guò)貼在應(yīng)力棒上的應(yīng)變片，由應(yīng)變儀可以

準(zhǔn)確測(cè)量上述應(yīng)力的數(shù)值和方向,從而計(jì)算出轉(zhuǎn)輪的不平衡量及方位。

5.5.1.3應(yīng)力棒的材料一般采用鍛鋼40CrNiMoA或34CrNiMo，并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。在應(yīng)力棒的制造過(guò)程

中，須測(cè)定其實(shí)際彈性模量E值。

5.5.1.4不同質(zhì)量轉(zhuǎn)輪的推薦應(yīng)力棒直徑及應(yīng)力范圍，見(jiàn)表1。

表1不同質(zhì)量轉(zhuǎn)輪推薦應(yīng)力棒直徑及應(yīng)力范圍

轉(zhuǎn)輪質(zhì)量（kg）應(yīng)力棒直徑（mm）承受應(yīng)力范圍（MPa）

0～3000051mm0～145.05

30000～6500076mm65.78～142.53

65000～130000102mm80.17～160.35

130000～250000140mm84.81～163.10

250000～500000178mm100.69～201.38

500000～190mm175.42～

5.5.1.5應(yīng)力棒與轉(zhuǎn)輪的同軸度是通過(guò)平衡托板與轉(zhuǎn)輪的配合精度來(lái)保證的。

5.5.1.6試驗(yàn)平臺(tái)和平衡底座的水平度應(yīng)不大于0.02mm/m。

5.5.1.7應(yīng)變儀及應(yīng)變片選型應(yīng)滿足試驗(yàn)精度要求。

5.5.2初平衡

5.5.2.1同步頂升裝置、平衡底座、應(yīng)力棒等平衡工具全部安裝到位后，方可開(kāi)始靜平衡試驗(yàn)。

5.5.2.2在應(yīng)力棒同一橫截面對(duì)稱方向貼4個(gè)相同的應(yīng)變片，見(jiàn)圖7。

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圖7應(yīng)變片布置示意圖（俯視）

5.5.2.3采用半橋接法進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)變片R1、R3連成一個(gè)惠斯登電橋（見(jiàn)圖8），應(yīng)變片R2、R4連

成一個(gè)惠斯登電橋，并分別接入應(yīng)變儀的輸入端。應(yīng)變片、通過(guò)應(yīng)變儀測(cè)量的應(yīng)變記為13，應(yīng)

變片、通過(guò)應(yīng)變儀測(cè)量的應(yīng)變記為24。

圖8惠斯登電橋原理圖

5.5.2.4試驗(yàn)開(kāi)始前，初平衡組合體完全由同步頂升裝置支撐時(shí)，應(yīng)將應(yīng)變儀的讀數(shù)置零。

5.5.2.5用同步頂升裝置緩慢落下初平衡組合體，直至完全由應(yīng)力棒進(jìn)行支撐。檢查穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)初平

衡組合體的水平度≤0.05mm/m。記錄穩(wěn)定狀態(tài)下的和。再次用同步頂升裝置將初平衡組合體頂

起，使應(yīng)力棒不受力，應(yīng)變儀讀數(shù)應(yīng)回零。

5.5.2.6重復(fù)5.5.2.5過(guò)程3次，記錄3組數(shù)據(jù)，并分別求得平均值為13和24。

5.5.2.7根據(jù)公式（18）（19），計(jì)算剩余不平衡量及方位。

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22ER3

U1324103（18）

4g

式中：

U——剩余不平衡量，單位：kg·m；

λ——惠斯登電橋結(jié)構(gòu)補(bǔ)償系數(shù)，λ=0.5；

E——應(yīng)力棒的彈性模量，單位：MPa；

R——應(yīng)力棒半徑，單位：mm；

g——重力加速度，單位：N/kg。

剩余不平衡量方位計(jì)算：

arctg13（19）

24

式中：

——剩余不平衡量方位與+X軸的夾角，單位：rad。

5.5.2.8平衡配重步驟

若UUper，則初平衡合格，否則需進(jìn)行配重。

按照公式（17）計(jì)算配重質(zhì)量，在初平衡組合體輕的一側(cè)放置配重塊，重復(fù)上述步驟，并計(jì)算剩

余不平衡量U。若，則初平衡合格，否則需進(jìn)行重新配重。測(cè)量記錄合格后附加配重的質(zhì)量

Pc、半徑Rc和方位c。

5.5.3葉片選配

同5.3.3。

5.5.4總平衡

5.5.4.1初平衡完成后，按照選配好的葉片編號(hào)吊裝葉片（葉片在倒置狀態(tài)），用工具螺桿通過(guò)連接

板將葉片把緊在轉(zhuǎn)輪體上，葉片的安裝角度應(yīng)相同，一般在全關(guān)位置。

5.5.4.2按照初平衡的方法再次進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。

5.5.4.3總平衡合格后,記錄所加配重塊的質(zhì)量、半徑和方位。并將此結(jié)果按力矩相等的原理折算至

連接體或轉(zhuǎn)輪體的配重塊安裝位置。

5.5.4.4配重塊安裝完畢后,進(jìn)行平衡試驗(yàn)復(fù)核。若，則總平衡合格，否則應(yīng)再次配重，直

至符合要求。最終配重質(zhì)量、半徑和方位分別記為Ppz、Rpz、pz。

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附錄A

（資料性）

參考記錄表格

A.1鋼球鏡板法靜平衡試驗(yàn)

表A.1.1鋼球鏡板法初平衡試驗(yàn)記錄

電站名稱設(shè)備編碼

靈敏度檢查調(diào)整：

加試重塊位置的下

試重塊質(zhì)量初平衡組合體質(zhì)量：M=kg標(biāo)準(zhǔn)

沉量

下沉量測(cè)點(diǎn)半徑：R=mm

P1=kgH1=mm

質(zhì)心與球心距離：h=mmh范圍為：

P2=kgH2=mm

滾動(dòng)摩擦系數(shù)：μ=mm

P3=kgH3=mm

平衡配重：

實(shí)際配重的質(zhì)量和方位配重合格后的傾斜度和剩余不平衡量標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)際配重質(zhì)量：X方向傾斜度：傾斜度：

P=kg=mm/m=mm/m

cx

若U≤Uper則合格，否則

實(shí)際配重半徑：Y方向傾斜度：傾斜方位：

需進(jìn)行配重。

=rad

Rcmmy=mm/m=

=kg·m

實(shí)際配重方位：剩余不平衡量：剩余不平衡量方位：

=·=

c=radUkgmrad

測(cè)量人：記錄人：時(shí)間：

驗(yàn)收結(jié)論及備注（異常情況說(shuō)明及驗(yàn)收意見(jiàn)）

□合格□不合格

一級(jí)驗(yàn)收二級(jí)驗(yàn)收三級(jí)驗(yàn)收

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表A.1.2葉片選配記錄

電站名稱設(shè)備編碼

葉片選配最小計(jì)算不平衡量及其方位：

U1=kg·m

=rad

葉片選配建議安裝位置：

安裝位置12345

葉片編號(hào)

葉片質(zhì)量（kg）

測(cè)量人：記錄人：時(shí)間：

驗(yàn)收結(jié)論及備注（異常情況說(shuō)明及驗(yàn)收意見(jiàn)）

□合格□不合格

一級(jí)驗(yàn)收二級(jí)驗(yàn)收三級(jí)驗(yàn)收

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表A.1.3鋼球鏡板法總平衡試驗(yàn)記錄

電站名稱設(shè)備編碼

靈敏度檢查調(diào)整：

加試重塊位置的下

試重塊質(zhì)量總平衡組合體質(zhì)量：M=kg標(biāo)準(zhǔn)

沉量

下沉量測(cè)點(diǎn)半徑：R=mm

P1=kgH1=mm

質(zhì)心與球心距離：h=mmh范圍為：

P2=kgH2=mm

滾動(dòng)摩擦系數(shù)：μ=mm

P3=kgH3=mm

平衡配重：

最終配重質(zhì)量和方位最終配重合格后的傾斜度和剩余不平衡量標(biāo)準(zhǔn)

最終配重質(zhì)量：

X方向傾斜度：傾斜度：

P=kg=mm/m=mm/m

pzx

若U≤Uper則合格，否則

最終配重半徑：Y方向傾斜度：傾斜方位：

需進(jìn)行配重。

rad

Rpz=mmy=mm/m=

=kg·m

最終配重方位：剩余不平衡量：剩余不平衡量方位：

pz=radU=kg·m=rad

測(cè)量人：記錄人：時(shí)間：

驗(yàn)收結(jié)論及備注（異常情況說(shuō)明及驗(yàn)收意見(jiàn)）

□合格□不合格

一級(jí)驗(yàn)收二級(jí)驗(yàn)收三級(jí)驗(yàn)收

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A.2三支點(diǎn)稱重法靜平衡試驗(yàn)

表A.2.1三支點(diǎn)稱重法初平衡試驗(yàn)記錄

電站名稱設(shè)備編碼

第一次試驗(yàn)

壓力傳感器123平均Y軸（kg）

X軸Px（kg）Py

A（kg）

Pa

PxPbcos30Pccos30

PyPaPbsin30Pcsin30

B（kg）P

b=kg

=kg

C（kg）

Pc

壓力傳感器對(duì)調(diào)180°后試驗(yàn)

A（kg）P

a

PxPccos30Pbcos30PyPbsin30Pcsin30Pa

B（kg）P

b

=kg=kg

C（kg）P

c

兩次試驗(yàn)平均值=kg

Px=kgPy

剩余不平衡量U=kg·m=rad

=rad

實(shí)際配重的質(zhì)量和方位=kg=mmc

PcRc

標(biāo)準(zhǔn)：

若U≤Uper則合格，否則需進(jìn)行配重。

=kg·m

壓力傳感器布置示意圖：

測(cè)量人：記錄人：時(shí)間：

驗(yàn)收結(jié)論及備注（異常情況說(shuō)明及驗(yàn)收意見(jiàn)）

□合格□不合格

一級(jí)驗(yàn)收二級(jí)驗(yàn)收三級(jí)驗(yàn)收

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表A.2.2三支點(diǎn)稱重法總平衡試驗(yàn)記錄

電站名稱