汽轮机原理实验指导书

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1、汽轮机原理实验指导书华北电力大学能源与动力工程学院- 1 - 实 验 一 ZT-3转 子 振动 模 拟 试 台目 录一 、 实 验 目 的二 、 组 成 及 技 术 参 数三 、 安 装 与 一 般 操 作（ 一 ） 轴 承 座 的 安 装（ 二 ） 转 子 与 轴 的 安 装（ 三 ） 平 衡 螺 钉 的 安 装（ 四 ） 联 轴 节 的 使 用 和 安 装（ 五 ） 转 速 测 量 （ 键 相 ） 传 感 器 的 安 装（ 六 ） 电 涡 流 传 感 器 的 安 装（ 七 ） 摩 擦 螺 钉 架 的 使 用四 、 典 型 试 验 的 操 作（ 一 ） 振 动 观 察 （ 临 界 转 速 和

2、 质 量 不 平 衡 ）（ 二 ） 摩 擦（ 三 ） 涡 动 与 油 膜 振 荡1、 涡 动2、 油 膜 振 荡（ 四 ） 自 由 转 子 扰 动附 录 模 拟 台 调 速 器 使 用 说 明- 2 - 一 、 实 验 目 的本 转 子 振 动 模 拟 试 验 台 是 一 种 用 来 模 拟 旋 转 机 械 振 动 的 试 验 装 置 。 主 要用 于 实 验 室 验 证 挠 性 转 子 轴 系 的 强 迫 振 动 和 自 激 振 动 特 性 。 它 能 有 效 地 再 现大 型 旋 转 机 械 所 产 生 的 多 种 振 动 现 象 。 通 过 不 同 的 选 择 改 变 转 子 转 速 、

3、 轴 系刚 度 、 质 量 不 平 衡 、 轴 承 的 摩 擦 或 冲 击 条 件 以 及 联 轴 节 的 型 式 来 模 拟 机 器 的运 行 状 态 ， 由 配 置 的 检 测 仪 表 来 观 察 和 记 录 其 振 动 特 性 。电 涡 流 传 感 器 、 光 电 传 感 器 及 ZXP-8 型 动 平 衡 分 析 仪 与 试 验 台 配 套 ， 使实 验 能 很 方 便 地 描 绘 出 波 特 图（ 幅 频 和 相 频 特 性 曲 线 ） 、频 谱 图 。该 试 验 台 在ZXP-F16D 转 子 试 验 台 振 动 数 据 采 集 分 析 系 统 上 模 拟 出 各 种 旋 转 机

4、械 的 故 障 ,并 通 过 棒图、振动通频值、数据列表、幅值趋势图、时域波形、频谱图、轴心轨迹、二维全息谱、波德图、趋势分析图、极坐标图、轴中心线图、层叠图、瀑布图等 14 种振动监测、分析图表反映出来。二 、 组 成 及 技 术 参 数本 试 验 台 采 用 直 流 并 励 电 动 机 驱 动 方 案 ，电 机 轴 经 联 轴 器 直 接 驱 动 转 子 ，结 构 简 单 、 调 速 范 围 宽 ， 且 平 稳 可 靠 。 电 机 额 定 电 流 2.5A ， 输 出 功 率 250W。调 速 器 将 220VAC 电 源 整 流 供 电 机 励 磁 电 压 ，同 时 经 调 压 器 调

5、压 并 整 流 后 供 电机 电 枢 电 流 ， 手 动 调 整 调 压 器 输 出 电 压 可 实 现 电 机 0 10000rpm 范 围 的 无 级调 速 ， 升 速 率 可 达 800rpm/min 。ZT-3 型 是 由 产 品 代 号 （ ZT） +跨 数 组 成 。试 验 台 长 1200mm ， 宽 108mm， 高 145mm， 质 量 约 45kg 。转 轴 直 径 均 为 9.5mm ， 有 两 种 长 度 规 格 ： 320mm 轴 3 根 、 500mm 油 膜 振荡 专 用 轴 1 根 ； 最 大 挠 曲 不 超 过 0.03mm ； 沿 轴 的 轴 向 任 何 部

6、 位 均 可 选 作 试 验中 的 支 承 点 。共 配 有 六 只 转 子 ， 分 为 两 种 规 格 ： 76 25mm 和 76 19mm， 质 量 分 别为 800g 和 600g ， 可 根 据 实 验 需 要 选 用 。配 有 刚 性 联 轴 节 和 半 挠 性 联 轴 节 供 选 用 。试 验 台 最 多 可 安 装 三 跨 转 子 ，用 8 涡 流 传 感 器 测 量 ，测 点 数 随 转 子 数 而定 ， 每 个 转 子 可 安 装 x 及 y 方 向 各 一 个 测 点 。试 验 临 界 转 速 因 跨 度 、 转 子 质 量 及 位 置 等 因 素 而 各 异 ， 参 考

7、 数 据 如 下 ：使 用 320mm 转 轴 ，跨 度 为 250mm，当 一 根 轴 上 安 装 两 个 转 子 时 ，其 一 阶 临界 转 速 约 为 4400rpm 。使 用 500mm 转 轴 时 ， 安 装 两 个 转 子 ， 其 一 阶 临 界 转 速 约 为 2400rpm ；试 验 台 基 本 配 置 如 图 1 所 示 。涡 动 和 油 膜 振 荡 试 验 配 置 如 图 2 所 示 。试 验 台 调 速 器 的 使 用 ， 见 附 录 说 明 。- 3 - 三 、 安 装 与 一 般 操 作装 配 后 的 试 验 台 应 水 平 放 置 在 刚 度 较 好 且 支 撑 稳

8、 定 的 水 平 平 台 上 ， 底 座下 面 宜 垫 以 较 厚 实 的 橡 皮 垫 。 通 常 试 验 台 无 需 特 殊 固 定 。根 据 试 验 目 的 可 将 试 验 台 组 装 成 几 种 不 同 型 式 。 几 种 基 本 型 式 可 用 于 ：1 验 证 质 量 不 平 衡 等 引 起 的 振 动 ；2 验 证 油 膜 振 荡 理 论 ；3 验 证 自 由 转 子 扰 动 ；- 4 - 图 1 模 拟 试 验 台 基 本 配 置（ 一 ） 、 轴 承 座 的 安 装本 试 验 台 轴 的 支 承 均 采 用 滑 动 轴 承 ， 安 装 轴 承 座 时 ， 应 注 意 方 向 一

9、 致 ，应 认 定 无 轴 承 盖 的 一 面 一 律 朝 向 电 机 方 向 。使 用 M5 内 六 角 螺 钉 和 T 型 块 固 紧轴 承 座 ， 其 轴 向 位 置 按 需 要 而 定 。 轴 承 座 内 的 轴 承 不 宜 随 意 拆 卸 ， 以 防 止 降低 精 度 或 损 坏 零 件（ 二 ） 、 转 子 与 轴 的 安 装转 子 在 轴 上 的 固 定 采 用 锥 套 式 锁 紧 方 式 。 固 紧 时 ， 借 助 于 专 用 扳 手 上 两柱 销 插 入 锁 紧 螺 母 孔 内 ， 右 旋 螺 母 即 可 。 反 之 ， 若 要 使 转 子 与 轴 松 开 ， 则 用扳 手

10、左 旋 螺 母 ， 松 开 后 ， 转 子 在 轴 上 可 任 意 移 动 或 拆 卸 。- 11 - - 12 - 注 意 ： 当 用 手 握 紧 转 子 外 圆 固 紧 或 松 开 转 子 时 ， 必 须 小 心 ， 切 莫 用 力 压转 轴 ， 以 避 免 轴 受 过 大 的 横 向 力 而 弯 曲 ， 造 成 永 久 变 形 。 同 理 ， 当 欲 把 轴 从联 轴 节 内 拉 出 或 与 联 轴 节 固 紧 以 及 把 轴 穿 过 转 子 时 ， 为 防 止 轴 承 和 轴 过 度 受力 和 可 能 的 损 坏 ， 施 力 必 须 保 持 轴 与 轴 承 基 本 成 一 水 平 线

11、。安 装 转 轴 时 ， 宜 先 从 外 侧 轴 承 孔 穿 入 ， 并 依 次 装 上 转 子 ， 再 穿 过 内 侧 轴承 孔 直 至 与 联 轴 节 配 合 、 固 紧 。 插 入 联 轴 节 时 ， 轴 端 面 与 联 轴 节 的 铰 链 柱 之间 应 留 有 一 定 间 隙 。试 验 需 要 转 子 悬 伸 时 ， 应 使 悬 伸 转 子 内 侧 面 与 外 轴 承 座 外 侧 面 之 间 的 距离 不 超 过 25mm， 同 时 在 转 子 外 侧 必 须 安 装 摩 擦 螺 钉 架 保 护 ， 如 图 3 所 示 。（ 三 ） 、 平 衡 螺 钉 的 安 装为 便 于 转 子 动

12、 平 衡 ， 在 每 个 转 子 两 侧 面 加 工 有 周 向 平 衡 槽 。 使 用 标 准 的M2 螺 钉 和 螺 母 作 为 平 衡 配 重 。 每 一 套 螺 钉 约 重 0.3 。 周 向 槽 侧 均 刻 有 角 度刻 度 、 转 子 质 量 及 平 衡 配 重 位 置 半 径 R 33 ， 以 方 便 平 衡 计 算 。转 子 上 的 螺 钉 不 得 任 意 拆 卸 。（ 四 ） 、 联 轴 节 的 使 用 与 安 装本 试 验 台 可 使 用 刚 性 联 轴 节 和 半 挠 性 联 轴 节 。 刚 性 联 轴 节 主 要 用 于 验 证轴 承 座 不 对 中 及 某 跨 间 转

13、 子 动 不 平 衡 量 、 扰 动 力 对 另 一 跨 转 子 的 影 响 。 由 于这 些 试 验 或 要 求 把 其 中 一 轴 承 座 垫 高 ， 或 要 求 有 较 大 的 动 不 平 衡 力 ， 这 都 将容 易 加 剧 轴 颈 和 轴 承 的 磨 损 ， 因 此 应 尽 可 能 地 缩 短 试 验 运 转 时 间 。 如 做 转 子扭 转 振 动 试 验 ， 则 须 在 保 证 转 子 或 附 加 测 量 齿 轮 平 衡 的 条 件 下 使 用 刚 性 联 轴节 。对 于 使 用 半 挠 性 联 轴 节 ，则 无 严 格 的 限 制 。注 意 ：半 挠 性 联 轴 节 轴 销 处

14、 ，不 需 加 任 何 润 滑 剂 。（ 五 ） 转 速 测 量 （ 键 相 ） 传 感 器 的 安 装用 数 字 转 速 计 测 量 转 子 的 转 速 ， 可 使 用 电 涡 流 传 感 器 或 光 电 传 感 器 探 头作 为 转 速 计 的 输 入 信 号 源 。 用 涡 流 传 感 器 探 头 时 ， 轴 上 必 须 装 专 用 涡 流 键 相- 13 - 套 ； 用 光 电 传 感 器 探 头 时 ， 轴 上 一 般 粘 贴 一 定 宽 度 的 反 光 铝 箔 ， 转 子 每 转 一周 输 出 一 个 脉 冲 信 号 ， 此 信 号 既 用 于 转 速 计 量 ， 又 作 为 测

15、量 相 位 角 的 参 考 标志 ， 因 此 这 样 使 用 的 传 感 器 又 称 之 为 键 相 器 。光 电 传 感 器 使 用 时 其 探 头 端 面 与 被 测 表 面 之 间 的 距 离 为 20 50mm，电 源电 压 为 12VDC。 使 用 时 ， 请 按 下 列 步 骤 操 作 ：1、用 502 胶 把 5mm宽 、 20mm 长 的 铝 箔 作 反 光 材 料 沿 轴 向 粘 贴 于 电 机 联 轴节 套 的 凹 槽 中 ， 注 意 粘 贴 牢 固 ， 不 致 因 转 速 高 时 飞 脱 。 铝 箔 表 面 应 平 整 不 得有 皱 折 ；2、 把 光 电 传 感 器 探

16、 头 安 装 在 电 机 座 的 传 感 器 支 架 上 ， 使 光 电 传 感 器 两 只微 型 接 收 发 射 管 呈 水 平 方 向 对 准 联 轴 节 套 上 铝 箔 标 记 ；3、接 通 光 电 传 感 器 与 有 关 测 振 仪 器 及 电 源 的 连 线 ，开 启 仪 表 于 工 作 状 态 ；4、 启 动 电 机 使 其 低 速 运 转 ， 调 整 光 电 头 与 铝 箔 标 记 的 距 离 ， 至 有 正 常 的光 电 信 号 输 出 ， 固 紧 光 电 传 感 器 。（ 六 ） 电 涡 流 传 感 器 的 安 装电 涡 流 传 感 器 用 来 测 量 轴 对 轴 承 座 的 相 对 位 移 或 振 动 。 本 试 验 台 共 配 三只 涡 流 传 感 器 支 架 ，其 上 都 有 两 个 互 相 垂 直（ 沿 x 、 y 轴 ）的 10.5 孔 ，用 来安 装 8 涡 流 传 感 器 探 头 ， 可 根 据 需 要 将 传 感 器 探 头 安 装