简述现场动平衡技术的应用

1、简述现场动平衡技术的应用辉/钢铁XX公司摘要：介绍了现场动平衡技术的优势、诊断和处理 方法，通过具体的实例分析了应用现场动平衡技术 为企业创造的经济效益。关键词：通风机；动平衡；诊断；方法中图分类号：TH113.2+5文献标识码：BThe Application of Dynamic Balance Technolo gy on SiteAbstract: This paper has introduced the adva ntage, the diagnosing and treating method of dynamic balance technology on site. The

2、eco nomical benefit for enterprise is obtained b y applying dynamic balance technology on sit e through the concrete analysis of actual ex ample.Key words: fan; dynamic balance; diagnosis; method0 引言1 / ii现场动平衡技术是指旋转机械在与其工作状态 一样或相近的转速、安装条件、支承条件和负载情 况下，对其进行振动测量或平衡校正的一种平衡方 法。实践证明，50蛆上的机械振动可以归结为 “不 平衡”

3、造成的。所以，成功地消除或减小转子不平 衡是降低机械振动的主要手段。质量高的现场动平 衡总会提高安全性、延长机器寿命和提高设备利用 率。因此，平衡不仅是技术上的要求，也是经济效 益的需要。1 现场动平衡的必要性(1)安装在实际设备上和安装在动平衡机上转 子的工况不同。现场设备安装误差。设备安装误差有轴承装配偏 差、轴承同心度偏差、转子和轴装配偏差、转子变 形等，这些对机器不平衡振动都有很大的影响，这 和转子在动平衡机上旋转是完全不一样的。所以现 场动平衡比机上动平衡精度更高。在带负荷运行状态下，转子的不平衡会发生变 化。机器带负荷运行引起转子不平衡变化的主要原 因是热不平衡，转子局部热变形引起

4、的不平衡。2 / 11个别零件(如联轴器)未与转子一起进行高速动 平衡。(2)转子在使用过程中发生变化需要进行动平 衡补偿。这些变化有机械磨损，例如转子轴颈磨损、轴 承磨损、转子叶片磨损。零部件损坏，例如转子叶 片损坏，转轴弯曲。设备修理时，零部件的修改或 更换，例如更换吐丝机的吐丝管和卡环会破坏转子 的动平衡等。(3)拆卸机器和运输转子到适合的动平衡机做 动平衡，有时受条件限制，同时也不经济。2 不平衡的诊断2.1 信号特征(1)通频时域波图形为近似的等幅正弦波。(2)频谱图上，以工频成分为主，其它频率成 分相对较小。(3)轴心轨迹图为一个稳定的、长短轴相差不大的椭圆。3 / 11(4)转速

5、一定时，相位稳定。(5)工频趋势图上，初始不平衡时，初次开车 后振动值就大；渐发性不平衡时，振动值逐步参差 缓慢增大(其间有时可能有所降低)，相位同时产 生较小的相应变化；突发性不平衡时，振幅突然显 著增大，相位也同时突变。(6)转子的涡动方向为同步正进动。(7)旋转方向上(径向)各点的振动存在相位 差。(8)支承转子的两个轴承同一方向上测点的振 动相位，纯静失衡时为同相，纯偶失衡时为反相， 动失衡时存在0180的相位差。(9)转子外伸段，特别是悬臂转子不平衡时会 同时，产生较大的轴向振动，支承转子的两轴承的 轴向振动相位一样。2.2 方向性由于不平衡振动是由离心惯性力所引起的横向 振动，因此

6、径向振动大。4 / 112.3 敏感参数2.3.1 转速不平衡振动的振幅值大小与转速围的变化密切 相关，当转速低于临界转速时，振幅随转速的增加 而明显上升；当转速等于或接近临界转速时，将产 生共振，振幅急剧上升弁达到最大峰值；当转速越 过弁远离临界转速时，振幅随转速的增加反而减小， 弁趋向于一个较小的稳定值。2.3.2 相位除了与转速存在上述类似关系（即低于临界转 速时相位随转速而变；通过临界转速时发生大的翻 转变化；远离临界转速后趋向于一个稳定值）外， 不平衡振动的相位还存在一个非常重要的敏感信 息，这就是只要是发生了不平衡（无论是突发性、 还是渐发性），原质量偏心距的方位（重点）肯定 要发

7、生变化，工频的相位必然要随之发生变化。因 此，在转速稳定的情况下，如果振幅、工频相位同 时发生变化，基本上可以断定是发生了转子不平衡 故障。5 / 112.4 故障甄别由于不平衡故障的特征频率是工频，而旋转机 械主要振动频率成分是工频的各类故障有10类26种之多。因此，单凭工频成分这一特征是无法做出 转子不平衡结论的，这就需要综合考虑方向性、转 速、相位等因素，进行区分、甄别。2.4.1 弯曲类如轴弯曲、裂纹引起的弯曲，刚性联轴器的角 度不对中也可归入此类。与不平衡的主要区别点是 弯曲类振动还存在较大的轴向工频振动。止匕外，转 速变化时，永久性弯曲相位不变，临时性弯曲相位 变化不明显；角度不对

8、中时，联轴器两侧径向振动 相位一样。2.4.2 偏心类如轴承偏心（间隙过大、合金磨损、轴颈与轴 承偏心、轴承座刚度差异过大等）、转动部件（联 轴器、齿轮、叶轮等）偏心、电机气隙不均等。与 不平衡的主要区别点是偏心类振动其振动值随负荷 而变化、对转速变化不敏感，此外在相位、轴心轨6 / 11迹等方面也有所不同。2.4.3 变形类如机壳、支座与基础的变形，松动，裂纹等。此类振动的工频幅值与负荷、转速的关系均不明显。 变形类故障使机组的支撑刚度在某一方向上明显削 弱。因此，相关各点的振动均在此方向上明显较大、 相位一致，而不平衡引起的振动，同一轴承的不同 测点和两端轴承的同方向测点都存在相位差。2.

9、4.4 共振类如基础共振和工作在临界转速区等。基础共振 使机组各点都以同一频率、同一相位进行振动，而 不平衡造成的振动各点都存在相位差。通过波特图 和极联图确定转子的临界转速，看是否与实际运行 转速相接近。2.4.5 假象类如涡流传感器测量轴颈处的机械偏差（椭圆、 不同心、损伤等）和电气偏差（剩磁）以与工作转 速为3000r/min 时的50Hz交流电干扰信号等。对 于机械和电气偏差可通过波特图、极坐标图或低转7 / 11速下运转加以确认和排除，而 50Hz交流电干扰信 号则是随机的冲击信号。3 现场不平衡的处理方法通过测量，当已确定振动原因为不平衡后，下 一步的工作就是要对机器进行现场动平衡

10、校正。笔 者从工作实践中总结现场动平衡的关键步骤如下。3.1 振动传感器和光电传感器的正确安装现场可以将光电传感器与振动传感器安装在同 一角度，这样校正角度以光电标记计量即可。否则,必须将光电传感器对准光电标记后，以振动传感器 的位置为起点计量校正角度。3.2 初始振动矢量分析假设转子的两个支承分别为 A和B,见表1,根 据初始振动矢量分析1,判断不平衡的类型。表1 So, Sbo为A B侧轴承的初始振幅夹角9振幅关系引起振动的主要原 因消除方法接近90S AO = S BO静、力偶双面小于90S AO = S BO静单（对称加）接近18S AOyS BO力偶双面8 / 110接近90S AO

11、 S BOA侧不平衡单（A侧加）小于90S AO S BOA侧不平衡单（A侧加）接近18 0S AO S BOA侧不平衡单（A侧加）3.3试加质量和相位角成功与否的判断标准振幅明显减小（30%或相位明显变化（60 ） 若不成功，则需要调整试重质量，因为试重质量过 大或角度偏差过大会引起振幅增大，这对机组安全 不利；而试重质量过小，振幅无明显减小，会引起 计算误差增大，降低平衡效果，甚至出现错误的计 算结果2,所以试重质量的选择很大程度上依赖经 验。通常可以参考经验公式，在此基础上适当增加 或减少试加质量。在实践中不断总结该设备的加重 区间，同时广泛收集同类设备的平衡资料，因试加 质量和滞后角具

12、有可参考性，可提高试加成功率。 关于试加角度，一般认为刚性转子试加角度比振动 相位角加上1800的值略小，挠性转子试加角度比 振动相位角的值略大，但实际现场测量上总是存在 偏差，但一般偏差不大。实践证明，采用这种方法 有时一次加重就可以将机器振动降低到合格围，可 节省检修时间。9 / 113.4 判断动平衡仪分析数据是否正确在现场平衡过程中，若按照仪器计算的结果校 正后，振动没有明显改善，且检查上述三步没有问 题，可以通过作矢量图的方法加以验证，排除平衡 仪器自身的问题。4 现场动平衡效益分析2008年11月28日，邢钢白灰厂套筒窑主抽风 机，由于振动过大而无法运行。该风机转子直径2100mm额定转速1490r/min ,正常工作转速为 1150 r/min ,由功率250kWfe动机驱动，结构见图1,振 动验收标准为 Vfms 2.8mm/s。对风机进行监测，测点3的振动值达到11.9mm /s ,经过分析诊断，确定风机的故障原因为不平衡， 于是决定对风机做现场动平衡。自始至终用了6h,就恢复了正常生产。据设备部门介绍一台这样的风 机如果拆下来修理需要24h,直接费用包括拆卸、 安装、调试、运输、备件等需要16000元。但检修停机的生产损失，按每吨白灰的效