《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验规程》编制说明征求意见阶段

《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试

验规程》

编制说明

标准编制组

二〇二二年十一月

《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验规程》

编制说明

一、任务来源及工作简况

1.任务来源

根据国家能源局综合司《关于下达2019年能源领域行业标准制

（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》（国能综通科技[2019]58

号）的要求，编制《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验规程》。

计划编号：能源20190615。

2.编制单位

中国长江电力股份有限公司

3.编制过程

（1）2019年8月，中国长江电力股份有限公司成立标准编制工

作组，全面启动了标准编制工作。在资料整理分析的基础上，初步确

定了标准编制工作的指导思想、工作原则及研究工作的方式，初步提

出了标准框架。

（2）2019年9月至2019年10月，编制组结合现行国家标准、

总结轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验经验，进行了深入研究与专题

研讨，完成技术标准大纲编制，包括：范围、规范性引用文件、术语

和定义、转轮静平衡方法、静平衡试验、相关附录。

（3）2019年11月至2020年10月，编制组对现有轴流转桨式水

轮机转轮常用静平衡的试验原理、试验方法和试验步骤进行了系统的

3

归纳、总结和筛选等专题研究工作，编制形成《轴流转桨式水轮机转

轮静平衡试验规程》（初稿）。

（4）2022年12月-2023年2月，水轮发电机及电气设备标准化

技术委员会召开专题会议组织进行了会审，编制组按照会审意见进行

了修改完善，具备征求意见条件。

（5）2023年4月，编制组按照征求意见情况，对标准进行了修

改完善，形成标准送审稿。

（6）2023年11月，中电联标准化管理中心组织了审查，编制组

按照审查意见进行了修改完善，形成标准报批稿。

二、主要内容

1试验一般要求

1.1轴流转桨式水轮机转轮在制造厂内初次装配、检修更换叶片

或出现其他影响转轮质量不平衡的情况时须进行静平衡试验。静平衡

试验一般可分为初平衡、叶片选配、总平衡三个步骤。

1.2初平衡是针对转轮体和连接体形成的组合体（称为初平衡组

合体）进行的静平衡试验，其作用是检查初平衡组合体的不平衡量和

偏心方位。

1.3叶片选配是以总平衡时的配重质量最小为目标，根据初平衡

组合体的不平衡量、偏心方位，综合考虑各叶片的质量偏差，确定各

叶片的最优安装位置。

1.4总平衡是针对转轮体、连接体及叶片形成的组合体（称为总

平衡组合体）进行的静平衡试验，通过平衡配重使剩余不平衡量满足

4

U

许用不平衡量的要求。许用不平衡量per可按照公式（1）进行计算或

遵照合同要求。

eperM

U

per1000（1）

式中：

——许用剩余不平衡量，单位：kg·m；

eper——许用剩余不平衡度，单位：kg·m；

e

per——所选用的平衡品质级别的数值，单位：mm/s，根据GB/T

9239.1-2006，水轮机选用的平衡品质级别为G6.3，对应数值为

6.3mm/s；

M——被测转轮质量的数值，单位：kg；

——转轮最高工作转速（飞逸转速）时的角速度，单位：rad/s，

n/10n

≈p,其中p为飞逸转速，单位：r/min。

2试验准备及注意事项

2.1静平衡试验需具备条件

进行静平衡试验前，应具备以下条件：

转轮体处于倒置状态；

叶片处于倒置状态；

静平衡试验装置及辅助工具准备完毕；

转轮同步顶升装置检查合格；

试验相关的仪器仪表、计量器具及压力传感器检定合格。

2.2静平衡试验注意事项

静平衡试验应特别注意以下事项：

5

静平衡试验应在专用工位进行；

全试验过程中，须做好防止转轮倾覆的措施；

装配静平衡工具以及试验过程中，转轮的起吊应缓慢，严禁冲击；

作业区应宽敞、安静，无振动、风力等外力干扰。

3钢球镜板法

3.1试验装置

3.1.1钢球镜板法静平衡试验装置主要由平衡螺杆、螺套、平衡

球、平衡垫板、平衡底板、底座等组成，见图1。

1.平衡螺杆2.螺套3.平衡球4.平衡垫板5.平衡底板

6.平衡托架

7.底座8.连接体9.叶片10.转轮体11.水平板12.同

步顶升装置

图1钢球镜板法静平衡试验装置示意图

3.1.2试验平台和平衡装置底座的水平度应不大于0.02mm/m。

6

3.1.3平衡垫板应无裂纹、凹坑等缺陷，在待平衡转轮的重力作

用下，平衡垫板的水平度应不大于0.02mm/m。

3.1.4在平衡托架安装过程中，应注意不要碰伤轴瓦。

3.2初平衡

3.2.1稳定性检查

稳定性检查步骤如下：

（a)将装上平衡工具的初平衡组合体吊放在同步顶升装置上，并

使平衡球与平衡垫板保持一定距离；

（b)在对称180°方向安装2个水平板。安装时组合面应清扫干

净，使水平板能够真实反映初平衡组合体的水平；

（c)缓慢下旋平衡螺杆，使平衡球与平衡垫板接触。缓慢降低同

步顶升装置，观察初平衡组合体在平衡球的支撑下是否处于稳定状态；

（d)若初平衡组合体有向任一方向倾倒的趋势（即处于不平衡状

态）时，则需用同步顶升装置将初平衡组合体顶起，调整平衡螺杆高

度或平衡垫板厚度，然后重复上述步骤，直至初平衡组合体在平衡球

的支撑下处于稳定状态为止；

注：稳定状态验证：在初平衡组合体外缘任意位置放置一重物，

该处可以下降，当重物拆除后又能回升，此时初平衡组合体处于稳定

平衡状态。

3.2.2平衡装置灵敏度检查调整

在初平衡组合体处于稳定状态后，即可以进行静平衡装置的灵敏

度检查。

7

静平衡装置的灵敏度可用初平衡组合体的质心与平衡球中心之间

的距离来表示，见图2，可按照公式（2）进行计算

图2灵敏度检查受力分析示意图

PRMR

h

MH(2)

式中：

h——初平衡组合体的质心与平衡球中心距离的计算值，单位：mm；

P——初平衡组合体所加试重块的质量，单位：kg；

H——初平衡组合体加试重块位置的下沉量，单位：mm；

R——下沉量的测点与转轮旋转轴线的距离（半径），单位：mm；

μ——滚动摩擦系数，单位：mm。对钢与钢，一般为0.01～0.02mm；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg。

调整初平衡组合体的质心与平衡球中心的距离h，使之符合转轮

制造厂家的静平衡技术要求，具体方法如下：

8

将质量不同的试重块P1、P2、P3（单位：kg），分别放置在初平衡

组合体的同一位置上；

用百分表分别测出放置试重块后，加试重块位置的下沉量H1、H2、

H3（单位：mm）；

将、和、分别带入公式（2），可计算出初平衡组合体的

质心与平衡球中心的距离h，及平衡球与平衡垫板间的滚动摩擦系数

μ。

PPR2

h12

HHM

12（3）

PHPHR

2112

HHM

12（4）

用和对公式（3）（4）的计算结果进行校核。

若h符合要求，则认为静平衡装置的灵敏度合格。

若h不符合要求，重新调节平衡螺杆的高度，或平衡垫板的厚度，

重复完成上述步骤，直至静平衡装置的灵敏度合乎要求为止。

静平衡装置的灵敏度调整合格后，须对平衡螺杆采取防松措施。

3.2.3剩余不平衡量计算

在初平衡组合体处于平衡球和平衡垫板支撑的自由状态时，将水

平仪架设在水平板上，测量X、Y方向的倾斜度，分别为x、y（单位：

mm/m）。计算初平衡组合体剩余倾斜度δ和倾斜方位，计算方法如下：

=22

xy（5）

arctgy

x（6）

计算剩余不平衡量：

9

UM=h106（7）

公式（5）（6）（7）中：

U——初平衡组合体的剩余不平衡量，单位：kg·m；

——初平衡组合体的剩余倾斜度，单位：mm/m；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg；

h——初平衡组合体的质心与平衡球中心的距离，采用公式（3）

计算值，单位：mm；

——倾斜方位与+X轴的夹角，单位：rad。

3.2.4平衡配重

U

若≤per，则初平衡合格，否则应进行配重检查。

平衡配重质量按以下公式计算：

hM103

P

R（8）

式中：

P——计算配重质量，单位：kg；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg；

δ——初平衡组合体的剩余倾斜度，单位：mm/m；

μ——平衡球与平衡垫板间的滚动摩擦系数，采用公式（4）计算

值，单位：mm；

R——所加配重的质心与转轮旋转轴线的距离，单位：mm；

h——初平衡组合体的中心与平衡球中心的距离，采用公式（3）

计算值，单位：mm。

根据上述计算结果，在初平衡组合体轻的一侧放置配重块，用水

10

U

平仪测量倾斜度δ，并根据公式（7）计算剩余不平衡量U。若≤per，

则初平衡合格，否则需进行重新配重。测量记录合格后附加配重的质

量Pc、半径Rc和方位c。

3.3叶片选配

3.3.1叶片质量和质心位置应在叶片出厂前进行测定并有记录。

3.3.2初平衡组合体不平衡量按初平衡时的合格配重量计算，为

U

PcRc，位于合格配重的对称位置。将其分解到X、Y方向，分别记为x

U

和y。

3.3.3叶片选配计算。在不同的叶片位置组合下，分别对X轴和

U

Y轴求矩，见图3，使得计算不平衡量1最小，计算不平衡量的大小和

方位。

图3叶片选配计算示意图

计算不平衡量的大小和方位可按以下公式进行计算：

2

UWWYU2XU

1iixiiy（9）

11

WXU

arctgiiy

WYU

iix（10）

公式（9）（10）中：

U

1——计算不平衡量，单位：kg·m；

W

i——某一叶片质量，单位：kg；

X

i——某一叶片质心的X坐标，单位：m；

Y

i——某一叶片质心的Y坐标，单位：m；

U

x——初平衡组合体不平衡量的X轴分量，单位：kg·m；

U

y——初平衡组合体不平衡量的Y轴分量，单位：kg·m；

——计算不平衡量与+X轴的夹角，单位：rad。

计算不平衡量最小时的叶片位置，即为叶片选配的建议位置。

3.4总平衡

3.4.1初平衡完成后，拆除连接体，将转轮体吊起检查平衡球和

垫板是否有裂纹或凹坑，若有则须及时进行更换处理。

3.4.2将转轮体放置在专用工位，按照选配好的叶片编号吊装叶

片（叶片在倒置状态），用工具螺杆通过连接板将叶片把紧在转轮体上，

叶片的安装角度应相同，一般在全关位置。

3.4.3安装连接体后，按照初平衡的方法再次进行静平衡试验。

3.4.4总平衡合格后,记录所加配重块的质量、半径和方位。并

将此结果按力矩相等的原理折算至连接体或转轮体的配重块安装位

置。

UU

3.4.5配重块安装完毕后,进行平衡试验复核。若per，则总

平衡合格，否则应再次配重，直至符合要求。最终配重质量、半径和

12

PR

方位分别记为pz、pz、pz。

4三支点称重法

4.1试验装置

4.1.1三支点称重法静平衡试验装置主要由平衡盘、压力传感

器、平衡底座等组成，见图4。

1.连接体2.转轮体3.叶片4.平衡盘5.压力压力传感器6.

平衡底座7.同步顶升装置

图4三支点称重法静平衡试验装置示意图

4.1.2用平衡盘及其专用固定工具将三个称重式压力传感器均

布固定在转轮上，以确保试验过程中压力传感器与转轮的相对位置不

变。

4.1.3三个压力传感器的分布圆与转轮的同心是通过平衡盘与

转轮的配合精度来保证的。

4.1.4试验平台和平衡底座的水平度应不大于0.02mm/m。

13

4.1.5压力传感器选型应满足试验精度要求。

4.2初平衡

4.2.1同步顶升装置、压力传感器、平衡底座等平衡工具全部安

装到位后，方可开始静平衡试验。

4.2.2在初平衡组合体上的三个压力传感器位置分别编号为A、

B、C，在各编号对面180°位置分别编号为A、B、C，见图5。

图5压力传感器编号示意图

4.2.3试验开始前，初平衡组合体完全由同步顶升装置支撑时，

应将三个压力传感器的读数置零。

4.2.4用同步顶升装置和三个压力压力传感器交替支撑初平衡

组合体，当初平衡组合体完全由压力传感器承担时，三个压力传感器

的质量数据之和即为初平衡组合体的质量。反复用压力传感器支撑初

平衡组合体3次，记录3组质量数据，分别计算A、B、C位置压力传

PPP

感器数据的平均值，记为a、b、c（单位：kg）。压力传感器处于非

受力状态时，静压零位变化不得大于基本误差限绝对值。

4.2.5用同步顶升装置承载初平衡组合体，将3组压力传感器对

14

调180°，即A、B、C位置的压力传感器分别安装至A、B、C位置。

4.2.6重复5.4.2.4过程，并记录3组质量数据，分别计算、

PPP

、位置压力传感器数据的平均值，记为a、b、c（单位：kg）。

4.2.7剩余不平衡量计算

压力传感器在A、B、C位置时：

PPcos30Pcos30

xbc（11）

PPPsin30Psin30

yabc（12）

压力传感器在、、位置时：

PPcos30Pcos30

xcb（13）

PPsin30Psin30P

ybca（14）

公式（11）～（14）中：

P

x——X方向不平衡质量，单位：kg；

P

y——Y方向不平衡质量，单位：kg。

根据公式（11）（12）可以计算出压力传感器在A、B、C位置进行

试验时X和Y方向的不平衡质量。根据公式（13）（14）可以计算出压

力传感器在、、位置进行试验时X和Y方向的不平衡质量。

P

将两次试验的X和Y方向不平衡质量分别求平均值，记录为x和

P

y。

计算初平衡组合体的剩余不平衡量U和方位：

UP22Pr

xy（15）

P

arctgy

P

y（16）

公式（15）（16）中：

15

U——剩余不平衡量，单位：kg·m；

r——压力传感器分布圆半径，单位：m；

——剩余不平衡量方位与+X轴的夹角，单位：rad。

4.2.8平衡配重步骤

UU

若per，则初平衡合格，否则需进行配重。

计算配重质量：

U

P

R（17）

式中：

P——计算配重质量，单位：kg；

R——所加配重的质心与转轮旋转轴线的距离，单位：m。

根据上述计算结果，在初平衡组合体轻的一侧放置配重块，重复

上述步骤，并计算剩余不平衡量。若，则初平衡合格，否则

R

需进行重新配重。测量记录合格后附加配重的质量Pc、半径c和方位

c。

4.3叶片选配

同3.3。

4.4总平衡

4.4.1初平衡完成后，按照选配好的叶片编号吊装叶片（叶片在

倒置状态），用工具螺杆通过连接板将叶片把紧在转轮体上，叶片的安

装角度应相同，一般在全关位置。

4.4.2按照初平衡的方法再次进行静平衡试验。

4.4.3总平衡合格后,记录所加配重块的质量、半径和方位。并

16

将此结果按力矩相等的原理折算至连接体或转轮体的配重块安装位

置。

UU

4.4.4配重块安装完毕后,进行平衡试验复核。若per，则总

平衡合格，否则应再次配重，直至符合要求。最终配重质量、半径和

PR

方位分别记为pz、pz、pz。

5应力棒法

5.1试验装置

5.1.1应力棒法静平衡试验装置主要由平衡托板、应力棒、应变

片、平衡底座等组成，见图6。

1.连接体2.转轮体3.叶片4.平衡托板5.应变片6.应力棒

7.平衡底座8.同步顶升装置

图6应力棒法静平衡试验装置示意图

5.1.2转轮的任何不平衡量将传给应力棒一弯曲应力，通过贴在

应力棒上的应变片，由应变仪可以准确测量上述应力的数值和方向,

从而计算出转轮的不平衡量及方位。

5.1.3应力棒的材料一般采用锻钢40CrNiMoA或34CrNiMo，并

17

经过调质处理。在应力棒的制造过程中，须测定其实际弹性模量E值。

5.1.4不同质量转轮的推荐应力棒直径及应力范围，见表1。

表1不同质量转轮推荐应力棒直径及应力范围

承受应力范围

转轮质量（kg）应力棒直径（mm）

（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～

5.1.5应力棒与转轮的同轴度是通过平衡托板与转轮的配合精

度来保证的。

5.1.6试验平台和平衡底座的水平度应不大于0.02mm/m。

5.1.7应变仪及应变片选型应满足试验精度要求。

5.2初平衡

5.2.1同步顶升装置、平衡底座、应力棒等平衡工具全部安装到

位后，方可开始静平衡试验。

5.2.2在应力棒同一横截面对称方向贴4个相同的应变片，见图

7。

18

图7应变片布置示意图（俯视）

RR

5.2.3采用半桥接法进行测量，应变片1、3连成一个惠斯登电

RR

桥（见图8），应变片2、4连成一个惠斯登电桥，并分别接入应变仪

的输入端。应变片、通过应变仪测量的应变记为13，应变片、

通过应变仪测量的应变记为24。

图8惠斯登电桥原理图

5.2.4试验开始前，初平衡组合体完全由同步顶升装置支撑时，

应将应变仪的读数置零。

19

5.2.5用同步顶升装置缓慢落下初平衡组合体，直至完全由应力

棒进行支撑。检查稳定状态时初平衡组合体的水平度≤0.05mm/m。记

录稳定状态下的13和24。再次用同步顶升装置将初平衡组合体顶起，

使应力棒不受力，应变仪读数应回零。

5.2.6重复5.5.2.5过程3次，记录3组数据，并分别求得平均

值为13和24。

5.2.7根据公式（18）（19），计算剩余不平衡量及方位。

22ER3

U1324103

4g（18）

式中：

U——剩余不平衡量，单位：kg·m；

λ——惠斯登电桥结构补偿系数，λ=0.5；

E——应力棒的弹性模量，单位：MPa；

R——应力棒半径，单位：mm；

g——重力加速度，单位：N/kg。

剩余不平衡量方位计算：

arctg13

24（19）

式中：

——剩余不平衡量方位与+X轴的夹角，单位：rad。

5.2.8平衡配重步骤

UU

若per，则初平衡合格，否则需进行配重。

按照公式（17）计算配重质量，在初平衡组合体轻的一侧放置配

20

UU

重块，重复上述步骤，并计算剩余不平衡量U。若per，则初平衡

合格，否则需进行重新配重。测量记录合格后附加配重的质量Pc、半

径Rc和方位c。

5.3叶片选配

同3.3。

5.4总平衡

5.4.1初平衡完成后，按照选配好的叶片编号吊装叶片（叶片在

倒置状态），用工具螺杆通过连接板将叶片把紧在转轮体上，叶片的安

装角度应相同，一般在全关位置。

5.4.2按照初平衡的方法再次进行静平衡试验。

5.4.3总平衡合格后,记录所加配重块的质量、半径和方位。并

将此结果按力矩相等的原理折算至连接体或转轮体的配重块安装位

置。

5.4.4配重块安装完毕后,进行平衡试验复核。若，则总

平衡合格，否则应再次配重，直至符合要求。最终配重质量、半径和

PR

方位分别记为pz、pz、pz。

三、征求意见及送审稿编制情况

征求意见阶段，X家单位共提出意见X条修改建议，均采纳。

处理意

标准章提出单

序号意见内容见及理

条编号位（人）

由

21

四、送审稿审查情况

送审稿审查，审查专家共提出X条修改意见，均已经完成修改，

主要修改意见如下：

五、标准预期的社会经济效果

标准发布后对轴流转桨式水轮机转轮静平衡的试验方法、平衡品

质等级以及相应的检验方法进行规范，旨在提升水电站转轮静平衡试

验精度及效率。

六、与现行有关法律、法规和标准的关系

本标准与现行法律、法规和相关标准相互协调，无冲突。

七、贯彻该标准的要求和措施建议

建议本标准自批准发布之日起实施，并由中国电力企业联合会适

时组织对其进行宣贯。

22

八、其他应予说明的事项

无。

23

目次

一、任务来源及工作简况.............................................................................................................3

二、主要内容..................................................................................................................................4

三、征求意见及送审稿编制情况...............................................................................................21

四、送审稿审查情况....................................................................................................................22

五、与现行有关法律、法规和标准的关系...............................................................................22

六、贯彻该标准的要求和措施建议...........................................................................................22

七、其他应予说明的事项...........................................................................................................23

《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验规程》

编制说明

一、任务来源及工作简况

1.任务来源

根据国家能源局综合司《关于下达2019年能源领域行业标准制

（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知》（国能综通科技[2019]58

号）的要求，编制《轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验规程》。

计划编号：能源20190615。

2.编制单位

中国长江电力股份有限公司

3.编制过程

（1）2019年8月，中国长江电力股份有限公司成立标准编制工

作组，全面启动了标准编制工作。在资料整理分析的基础上，初步确

定了标准编制工作的指导思想、工作原则及研究工作的方式，初步提

出了标准框架。

（2）2019年9月至2019年10月，编制组结合现行国家标准、

总结轴流转桨式水轮机转轮静平衡试验经验，进行了深入研究与专题

研讨，完成技术标准大纲编制，包括：范围、规范性引用文件、术语

和定义、转轮静平衡方法、静平衡试验、相关附录。

（3）2019年11月至2020年10月，编制组对现有轴流转桨式水

轮机转轮常用静平衡的试验原理、试验方法和试验步骤进行了系统的

3

归纳、总结和筛选等专题研究工作，编制形成《轴流转桨式水轮机转

轮静平衡试验规程》（初稿）。

（4）2022年12月-2023年2月，水轮发电机及电气设备标准化

技术委员会召开专题会议组织进行了会审，编制组按照会审意见进行

了修改完善，具备征求意见条件。

（5）2023年4月，编制组按照征求意见情况，对标准进行了修

改完善，形成标准送审稿。

（6）2023年11月，中电联标准化管理中心组织了审查，编制组

按照审查意见进行了修改完善，形成标准报批稿。

二、主要内容

1试验一般要求

1.1轴流转桨式水轮机转轮在制造厂内初次装配、检修更换叶片

或出现其他影响转轮质量不平衡的情况时须进行静平衡试验。静平衡

试验一般可分为初平衡、叶片选配、总平衡三个步骤。

1.2初平衡是针对转轮体和连接体形成的组合体（称为初平衡组

合体）进行的静平衡试验，其作用是检查初平衡组合体的不平衡量和

偏心方位。

1.3叶片选配是以总平衡时的配重质量最小为目标，根据初平衡

组合体的不平衡量、偏心方位，综合考虑各叶片的质量偏差，确定各

叶片的最优安装位置。

1.4总平衡是针对转轮体、连接体及叶片形成的组合体（称为总

平衡组合体）进行的静平衡试验，通过平衡配重使剩余不平衡量满足

4

U

许用不平衡量的要求。许用不平衡量per可按照公式（1）进行计算或

遵照合同要求。

eperM

U

per1000（1）

式中：

——许用剩余不平衡量，单位：kg·m；

eper——许用剩余不平衡度，单位：kg·m；

e

per——所选用的平衡品质级别的数值，单位：mm/s，根据GB/T

9239.1-2006，水轮机选用的平衡品质级别为G6.3，对应数值为

6.3mm/s；

M——被测转轮质量的数值，单位：kg；

——转轮最高工作转速（飞逸转速）时的角速度，单位：rad/s，

n/10n

≈p,其中p为飞逸转速，单位：r/min。

2试验准备及注意事项

2.1静平衡试验需具备条件

进行静平衡试验前，应具备以下条件：

转轮体处于倒置状态；

叶片处于倒置状态；

静平衡试验装置及辅助工具准备完毕；

转轮同步顶升装置检查合格；

试验相关的仪器仪表、计量器具及压力传感器检定合格。

2.2静平衡试验注意事项

静平衡试验应特别注意以下事项：

5

静平衡试验应在专用工位进行；

全试验过程中，须做好防止转轮倾覆的措施；

装配静平衡工具以及试验过程中，转轮的起吊应缓慢，严禁冲击；

作业区应宽敞、安静，无振动、风力等外力干扰。

3钢球镜板法

3.1试验装置

3.1.1钢球镜板法静平衡试验装置主要由平衡螺杆、螺套、平衡

球、平衡垫板、平衡底板、底座等组成，见图1。

1.平衡螺杆2.螺套3.平衡球4.平衡垫板5.平衡底板

6.平衡托架

7.底座8.连接体9.叶片10.转轮体11.水平板12.同

步顶升装置

图1钢球镜板法静平衡试验装置示意图

3.1.2试验平台和平衡装置底座的水平度应不大于0.02mm/m。

6

3.1.3平衡垫板应无裂纹、凹坑等缺陷，在待平衡转轮的重力作

用下，平衡垫板的水平度应不大于0.02mm/m。

3.1.4在平衡托架安装过程中，应注意不要碰伤轴瓦。

3.2初平衡

3.2.1稳定性检查

稳定性检查步骤如下：

（a)将装上平衡工具的初平衡组合体吊放在同步顶升装置上，并

使平衡球与平衡垫板保持一定距离；

（b)在对称180°方向安装2个水平板。安装时组合面应清扫干

净，使水平板能够真实反映初平衡组合体的水平；

（c)缓慢下旋平衡螺杆，使平衡球与平衡垫板接触。缓慢降低同

步顶升装置，观察初平衡组合体在平衡球的支撑下是否处于稳定状态；

（d)若初平衡组合体有向任一方向倾倒的趋势（即处于不平衡状

态）时，则需用同步顶升装置将初平衡组合体顶起，调整平衡螺杆高

度或平衡垫板厚度，然后重复上述步骤，直至初平衡组合体在平衡球

的支撑下处于稳定状态为止；

注：稳定状态验证：在初平衡组合体外缘任意位置放置一重物，

该处可以下降，当重物拆除后又能回升，此时初平衡组合体处于稳定

平衡状态。

3.2.2平衡装置灵敏度检查调整

在初平衡组合体处于稳定状态后，即可以进行静平衡装置的灵敏

度检查。

7

静平衡装置的灵敏度可用初平衡组合体的质心与平衡球中心之间

的距离来表示，见图2，可按照公式（2）进行计算

图2灵敏度检查受力分析示意图

PRMR

h

MH(2)

式中：

h——初平衡组合体的质心与平衡球中心距离的计算值，单位：mm；

P——初平衡组合体所加试重块的质量，单位：kg；

H——初平衡组合体加试重块位置的下沉量，单位：mm；

R——下沉量的测点与转轮旋转轴线的距离（半径），单位：mm；

μ——滚动摩擦系数，单位：mm。对钢与钢，一般为0.01～0.02mm；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg。

调整初平衡组合体的质心与平衡球中心的距离h，使之符合转轮

制造厂家的静平衡技术要求，具体方法如下：

8

将质量不同的试重块P1、P2、P3（单位：kg），分别放置在初平衡

组合体的同一位置上；

用百分表分别测出放置试重块后，加试重块位置的下沉量H1、H2、

H3（单位：mm）；

将、和、分别带入公式（2），可计算出初平衡组合体的

质心与平衡球中心的距离h，及平衡球与平衡垫板间的滚动摩擦系数

μ。

PPR2

h12

HHM

12（3）

PHPHR

2112

HHM

12（4）

用和对公式（3）（4）的计算结果进行校核。

若h符合要求，则认为静平衡装置的灵敏度合格。

若h不符合要求，重新调节平衡螺杆的高度，或平衡垫板的厚度，

重复完成上述步骤，直至静平衡装置的灵敏度合乎要求为止。

静平衡装置的灵敏度调整合格后，须对平衡螺杆采取防松措施。

3.2.3剩余不平衡量计算

在初平衡组合体处于平衡球和平衡垫板支撑的自由状态时，将水

平仪架设在水平板上，测量X、Y方向的倾斜度，分别为x、y（单位：

mm/m）。计算初平衡组合体剩余倾斜度δ和倾斜方位，计算方法如下：

=22

xy（5）

arctgy

x（6）

计算剩余不平衡量：

9

UM=h106（7）

公式（5）（6）（7）中：

U——初平衡组合体的剩余不平衡量，单位：kg·m；

——初平衡组合体的剩余倾斜度，单位：mm/m；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg；

h——初平衡组合体的质心与平衡球中心的距离，采用公式（3）

计算值，单位：mm；

——倾斜方位与+X轴的夹角，单位：rad。

3.2.4平衡配重

U

若≤per，则初平衡合格，否则应进行配重检查。

平衡配重质量按以下公式计算：

hM103

P

R（8）

式中：

P——计算配重质量，单位：kg；

M——初平衡组合体的质量，单位：kg；

δ——初平衡组合体的剩余倾斜度，单位：mm/m；

μ——平衡球与平衡垫板间的滚动摩擦系数，采用公式（4）计算

值，单位：mm；

R——所加配重的质心与转轮旋转轴线的距离，单位：mm；

h——初平衡组合体的中心与平衡球中心的距离，采用公式（3）

计算值，单位：mm。

根据上述计算结果，在初平衡组合体轻的一侧放置配重块，用水

10

U

平仪测量倾斜度δ，并根据公式（7）计算剩余不平衡量U。若≤per，

则初平衡合格，否则需进行重新配重。测量记录合格后附加配重的质

量Pc、半径Rc和方位c。

3.3叶片选配

3.3.1叶片质量和质心位置应在叶片出厂前进行测定并有记录。

3.3.2初平衡组合体不平衡量按初平衡时的合格配重量计算，为

U

PcRc，位于合格配重的对称位置。将其分解到X、Y方向，分别记为x

U

和y。

3.3.3叶片选配计算。在不同的叶片位置组合下，分别对X轴和

U

Y轴求矩，见图3，使得计算不平衡量1最小，计算不平衡量的大小和

方位。

图3叶片选配计算示意图

计算不平衡量的大小和方位可按以下公式进行计算：

2

UWWYU2XU

1iixiiy（9）

11

WXU

arctgiiy

WYU

iix（10）

公式（9）（10）中：

U

1——计算不平衡量，单位：kg·m；

W

i——某一叶片质量，单位：kg；

X

i——某一叶片质心的X坐标，单位：m；

Y

i——某一叶片质心的Y坐标，单位：m；

U

x——初平衡组合体不平衡量的X轴分量，单位：kg·m；

U

y——初平衡组合体不平衡量的Y轴分量，单位：kg·m；

——计算不平衡量与+X轴的夹角，单位：rad。

计算不平衡量最小时的叶片位置，即为叶片选配的建议位置。

3.4总平衡

3.4.1初平衡完成后，拆除连接体，将转轮体吊起检查平衡球和

垫板是否有裂纹或凹坑，若有则须及时进行更换处理。

3.4.2将转轮体放置在专用工位，按照选配好的叶片编号吊装叶

片（叶片在倒置状态），用工具螺杆通过连接板将叶片把紧在转轮体上，

叶片的安装角度应相同，一般在全关位置。

3.4.3安装连接体后，按照初平衡的方法再次进行静平衡试验。

3.4.4总平衡合格后,记录所加配重块的质量、半径和方位。并

将此结果按力矩相等的原理折算至连接体或转轮体的配重块安装位

置。

UU

3.4.5配重块安装完毕后,进行平衡试验复核。若per，则总

平衡合格，否则应再次配重，直至符合要求。最终配重质量、半径和

12

PR

方位分别记为pz、pz、pz。

4三支点称重法

4.1试验装置

4.1.1三支点称重法静平衡试验装置主要由平衡盘、压力传感

器、平衡底座等组成，见图4。

1.连接体2.转轮体3.叶片4.平衡盘5.压力压力传感器6.

平衡底座7.同步顶升装置

图4三支点称重法静平衡试验装置示意图

4.1.2用平衡盘及其专用固定工具将三个称重式压力传感器均

布固定在转轮上，以确保试验过程中压力传感器与转轮的相对位置不

变。

4.1.3三个压力传感器的分布圆与转轮的同心是通过平衡盘与

转轮的配合精度来保证的。

4.1.4