现场动平衡技术

现场动平衡技术第1页/共75页3:54:30上午序言七、现场动平衡的一般程序框图八、影响系数及试重的计算二、平衡的原理三、现场动平衡必备的条件一、现场动平衡的意义四、现场动平衡的注意事项五、现场动平衡的准备工作六、安装配重块角度的测量方法第2页/共75页3:54:30上午第一节、现场动平衡的意义运行中的转子出现不平衡是必然的；1、说明：第3页/共75页3:54:30上午

特别是高速回转的机械振动，转子不平衡是主要激振力；如风机、水泵电机、汽轮发电机组等，其振动主要原因是转子不平衡，因此转子不平衡是消除现场运行振动的一项重要措施；第4页/共75页3:54:30上午

平衡的方法是可以选择的

机上动平衡现场动平衡第5页/共75页3:54:30上午

过去人们习惯于转子离机平衡，即在专门的动平衡机上进行平衡。这样做需要揭盖、拆卸、运输转子等工序。检修时间长，工序复杂，费用高，对大型转子尤其困难。因此，人们普遍推崇机上平衡：现场动平衡技术2、为什么使用现场动平衡技术？第6页/共75页3:54:30上午

缩短检修时间，降低修理费用，减少停机损失例1：一台烧结风机（转子7吨重）的动平衡。在专用平衡机上平衡需要三天时间。而现场动平衡只需三个小时，节约修理费用和减少停机损失约近百万元。3、现场动平衡带来的效益第7页/共75页3:54:30上午

检验平衡效果和精度直观准确，且平衡成本低在平衡机上平衡，多数是刚性转子做低速平衡（一般1000rpm以下）；第8页/共75页3:54:30上午按照ISO1940《机械振动——刚性转子平衡品质的要

求》用剩余不平衡量来检验平衡的精度。而机器运行

是用振动的大小评价机器运行状态的。对于刚性转子

按照ISO1940标准验收，一般能够满足机器运转要求；对于挠性转子，就不一定能满足机器运行的要求。需

要做额定工作转速范围的高速动平衡，大型高速动平

衡需要昂贵的动平衡设备（往往是上千万元人民币）

并且专用平衡机的支承刚度等安装环境与机器实际运

转状态不可能完全一致，而造成相当大的误差。第9页/共75页3:54:30上午第10页/共75页3:54:30上午例2：一台离心式风机，转子重11吨，直径为2.7米，工作转速为1350rpm。开始在低速平衡机上平衡。总是无法满足机器运转的要求，后来在价值为5千万人民币的真空动平衡设备上做1500rpm范围内的平衡，每次平衡费用5万元人民币；平衡后两端轴承振动在1500rpm范围内均小于10µm，而机器安装后，在额定工作转速1350rpm下工作，其振动在30—40µm之间。第11页/共75页3:54:30上午现场动平衡不仅能在额定工作转速范围内平衡，而且还可以在带负荷等多种工况下做平衡。例3：一台轴流风机，转子重16吨，工作转速6000rpm，在只能达到3600rpm的真空动平衡设备上平衡。真空动平衡后3600rpm

振动值一端16µm

另一端10µm现场动平衡前（装机带负荷）6000rpm

振动值一端105µm

另一端

37µm现场动平衡后（装机带负荷）6000rpm

振动值一端36µm

另一端25µm第12页/共75页3:54:30上午能解决专用平衡设备难于解决甚至不能解决的动平衡问题

较典型和普遍的是转子轴系平衡的问题。如图所示：第13页/共75页3:54:30上午例4：一台由德国进口的高精密组合机床上的15kW的电机附近振动大影响机床主轴高速精密旋转。在安装调试中，打断了许多进口专用刀具，该机床无法投入生产。

经过现场动平衡，在电机与机床连接部位上校正平衡，使原来5767rpm下的振动7.2µm

降到0.3µm

后，该机床运行良好。第14页/共75页3:54:30上午第二节、平衡的原理1、产生不平衡的原因第15页/共75页3:54:30上午2、转子平衡的原理F=Me2U=Me=mrg.mm不平衡的描述

用不平衡量U表示第16页/共75页3:54:30上午3、不平衡的类型静不平衡动不平衡静不平衡偶不平衡综合不平衡第17页/共75页3:54:30上午第18页/共75页3:54:30上午4、转子的动平衡方法（1）刚性转子和柔性转子的概念刚性转子：工作转速低于0.5倍的一阶临界转速的转子即：n<0.5nc

柔性转子：工作转速大于0.7倍的一阶临界转速的转子即：n>0.7nc

（2）线性系统第19页/共75页3:54:30上午(3）刚性转子的平衡面数及其选择L/D=转子长度/转子直径第20页/共75页3:54:30上午

三点作图法两点作图法

幅值法

幅值相位法

影响系数法(4）刚性转子的平衡方法第21页/共75页3:54:30上午S1S3S2O

三点作图法五次第22页/共75页3:54:30上午S1S3S2O第23页/共75页3:54:30上午S1S3S2OP第24页/共75页3:54:30上午

三点作图法S1S3S2OP第25页/共75页3:54:30上午

三点作图法S1S3S2OP旋转方向Q=(AO/AS1)P第26页/共75页3:54:30上午

三点作图法S1S3S2OP旋转方向五次第27页/共75页3:54:30上午

两点作图法O四或五次R=原始振动A0R1、在坐标纸上以半径R=原始振动A0画圆任意两点法第28页/共75页3:54:30上午

两点作图法OO1R2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆第29页/共75页3:54:30上午RO2O1

两点作图法O4、在O2点加重P后，测试加重量P后的振动A2；5、以半径R=A2，以O2为圆心画圆第30页/共75页3:54:30上午RO2O1

两点作图法O6、圆O1与圆O2交于O’；7、连接O‘O1,O‘O2,OO1,OO2,OO’8、量取数值oo’及角度o1oo’O’第31页/共75页3:54:30上午01O1、在坐标纸上以半径R=原始振动A0画圆180度两点法第32页/共75页3:54:30上午01O2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆第33页/共75页3:54:30上午01O024、在O2点加重P后，测试加重量P后的振动A2；5、以半径R=A2，以O2为圆心画圆第34页/共75页3:54:30上午01O020‘6、圆O1与圆O2交于O’；7、连接O‘O1,O‘O2,OO1,OO2,OO’8、量取数值oo’及角度o1oo’Q=(AO/AOO2)P第35页/共75页3:54:30上午

两点作图法01O1、在坐标纸上以半径R=原始振动A0画圆90度两点法第36页/共75页3:54:30上午

两点作图法01O2、在O1点加重P后，测试加重量P后的振动A1；3、以半径R=A1，以O1为圆心画圆第37页/共75页3:54:30上午

两点作图法O’01O024、在O2点加重P后，测试加重量P后的振动A2；5、以半径R=A2，以O2为圆心画圆第38页/共75页3:54:30上午Q=(AO/AOO2)P

两点作图法O’0201O6、圆O1与圆O2交于O’；7、连接O‘O1,O‘O2,OO1,OO2,OO’8、量取数值oo’及角度o1oo’第39页/共75页3:54:30上午

幅值相位法三次Q=(AO/AP)PP0ØØA0AP0AP第40页/共75页3:54:30上午

影响系数法两次Q=(AO/AP)PP0ØØA0AP0APK=AP/PQ=AO/K第41页/共75页3:54:30上午平衡过程中的问题解答1、问：如何判断设备是静不平衡还是偶不平衡？答：多种方法：1、采用双通道振动数据采集器，分析转子轴承位的相位差。如果相位差为180度，说明是偶不平衡；如果相位差为0度，说明是静不平衡。2、利用双通道的现场动平衡仪分析，分析转子轴承位的相位差。如果相位差为180度，说明是偶不平衡；如果相位差为0度，说明是静不平衡。第42页/共75页3:54:30上午2、问：如果设备主要是静不平衡，考虑到加重的方便性决定按静不平衡处理后，没有达到理想效果，是否需要重新作动平衡，按偶不平衡处理，应该如何处理？答：不需要，关键在于做之前采用静偶分离的技术。第43页/共75页3:54:30上午3、问：动平衡时试重应加多大？加重位置有何要求？答：加重的多少可以根据转子的重量、转速和加重半径有关。试重的位置应加在使振动幅值或相位发生变化的地方。这一点，现场的经验很重要。试重P的计算m=100XM/（RXn2）（kg）M------转子的重量（kg）R------试重的安装半径（m）n------转速（r/min）第44页/共75页3:54:30上午4、问：动平衡时相位不稳，是否可以做？答：如果变化不大，采用多点平均的方式可以遏制，可以作动平衡；如果不能遏制，建议用数采器检查以下设备的振动原因。第45页/共75页3:54:30上午5、问：软支撑的设备是否可以作动平衡？答：可以。注意一点，相位传感器应放在和振动传感器同一个部件上。同时，延长采样时间，消除基础振动的影响。第46页/共75页3:54:30上午6、问：动平衡时，异步电动机，实际转速2980转/分，测到的转速却为3002转/分，为什么？可以做动平衡吗？答：这种情况多发生在滑动轴承的设备上，建议首先检查一下轴承间隙是否合适。这种情况下，最好不要做动平衡，这样做下来的效果不理想。第47页/共75页3:54:30上午7、问：柔性转子动平衡和刚性转子动平衡有何区别？答：平衡的原理和方法是一样的，只是加重的方向相反。第48页/共75页3:54:30上午8、问：风机机组电机振动较大，对电机作动平衡，电机振动变小，但是风机振动上升较多，为什么？答：对于机组的动平衡，尤其大转子的动平衡，一定要综合考虑，电机平衡解决了，却破坏整体的偶不平衡，建议采用多点多加重面平衡方案。第49页/共75页3:54:30上午9、问：立式转子的平衡和卧式转子的平衡有何差异？答：动平衡和转子是否为立式或卧式无关，平衡方法和原理完全相同第50页/共75页3:54:30上午10、问：动平衡时将一倍频振值做到了0，非常理想，说明设备完全平衡,对吗？答：不对。即使将一倍频振值做到了0，并不能说明设备完全平衡。第51页/共75页3:54:30上午

只有不平衡的设备才可以实施动平衡能进行多次在工作转速范围内的起动运转设备的现场环境能安装动平衡测试仪和传感器能在转子上进行校正平衡配重工作第三节、现场动平衡必备的条件第52页/共75页3:54:30上午第四节、现场动平衡的注意事项一）测试仪的基本要求：测量频率范围满足机器工作频率范围测量振动的范围和精度符合标准的要求测量准确可靠，故障率极低，抗干扰性强。第53页/共75页3:54:30上午二）磁电速度传感器安装注意事项安装表面平整干净，不准有油漆泥子锈蚀等；保证传感器与测量表面垂直，即与转子旋转轴线垂直；尽量避免使用辅助结构，如果无法避免辅助结构，刚度尽量高；传感器与磁座之间要拧紧，传感器磁座与安装表面之间不得有松动现象；第54页/共75页3:54:30上午三）信号线连接注意事项保证不会有机械危险发生；保证电缆不受电磁干扰；不能和动力线平行放置；必须使用屏蔽电缆，最好使用专用电缆。电缆之间、电缆与传感器之间、电缆与仪器之间必须是配套的专用接口；第55页/共75页3:54:30上午四）测点布置

1、单测点测振方向的选择

振动最敏感的部位

2、多测点振动测量布置

各测定的位置相同，垂直或水平第56页/共75页3:54:30上午1.初步判断振动的原因2.初步确定平衡方案3.准备好测试仪和传感器4.确定测点安装传感器和仪器5.准备好加配重工具第五节、现场动平衡的准备工作第57页/共75页3:54:30上午

A、弧长测量法L=πφR/180R——加重半径

φ——加重相位角

B、参照等分结构法

N=φ/（360/n）n——等圆周等分数

配重基准点加重点Фn配重基准点加重点nR第六节、安装配重块角度的测量方法第58页/共75页3:54:30上午开始去掉试重吗？试运转1转子B校正面加试重初始运转输入试加配重A面输入试加配重B面转子A校正面加试重Y去掉A面试重N不去掉A面试重试运转2Y去掉B面试重N不去掉B面试重转子上加平衡配重打印、存储数据校验运转计算平衡配重去掉试重吗？

结束吗？第七节、现场动平衡的一般程序框图

第59页/共75页3:54:30上午案例：湖南碗米坡水轮机动平衡参数：额定出力：80MW额定转速：100r/min最大飞逸转速：200r/min转动部件重量：355t水轮机重量：105t第60页/共75页3:54:30上午案例：湖南碗米坡水轮机动平衡∑AAФA∑BBФB重量Ф初始运行2419.535266251加试重75Kg220加试重后振动12639第一次校正95Kg239去试重第二次校正34.7Kg2848.44.2398.44.2220难点:只能单面平衡.测点A\B均不能超标第61页/共75页3:54:30上午浙江应村水电站水轮机现场动平衡

参数：额定出力：20000KVA额定转速：750r/min最大飞逸转速：1200r/min水轮机重量：35t第62页/共75页3:54:30上午1、初始运行，获得原始数据

Rpm=365r/minΣA=21μm，A=22μm，Φ=273˚ΣB=21μm，B=22μm，Φ=269˚Rpm=442r/minΣA=40μm，A=42μm，Φ=277˚ΣB=22μm，B=21μm，Φ=273˚Rpm=601r/minΣA=120μm，A=115μm，Φ=278˚ΣB=52μm，B=49μm，Φ=278˚

第63页/共75页3:54:30上午2、加试重，获得被激励的振动数据

在90度位置加试重5.15kg。测试:Rpm=441r/minΣA=36μm，A=37μm，Φ=299˚ΣB=20μm，B=19μm，Φ=284˚Rpm=601r/minΣA=101μm，A=98μm，Φ=300˚ΣB=48μm，B=45μm，Φ=292˚

第64页/共75页3:54:30上午3、计算由于两个测点的相位基本相同，按单面处理计算得：m=13.5kg<147˚4、配重及测试去除试重，在130度位置加重13.5Kg，测试:Rpm=750r/minΣA=30μm，A=25μm，Φ=266˚ΣB=42μm，B=39μm，Φ=292˚Rpm=600r/minΣA=12μm，A=7μm，Φ=263˚ΣB=24μm，B=21μm，Φ=286˚第65页/共75页3:54:30上午5、校验Rpm=750r/minΣA=36μm，A=32μm，Φ=152˚ΣB=24μm，B=23μm，Φ=282˚

由于设备的特殊性，不能双面动平衡，B测点振动较大，需要降低其振动，再配重。在162度位置加重4Kg，测试:第66页/共75页3:54:30上午案例：首钢烧结厂二烧车间三号风机动平衡步骤质量克相位（度）振动值Vrmsmm/s原始振动加试重加试重后振动第一次校正第二次校正第三次校正第一次校验运行第二次校验运行第三次校验运行2543.32702102792.4287.73302130.9(73%）117.32631800.4(88%)231第67页/共75页3:54:30上午中海油南油4号平台3#发电机组

柴油机发电机2134测点1234总振值μm106864254一倍频振值μm/相角度12∠34210∠3467∠3235∠2881、当电机转速为442r/min时

第68页/共75页3:54:30上午测点1234总振值μm474408307259一倍频振值μm/相角度431∠166347∠165264∠178149∠1932、当电机转速为891r/min时

第69页/共75页3:54:30上午

由于发电机为全封闭结构，无法加试重，决定在摩

擦盘上加配重。由于现场条件限制，只进行单面平衡，由于振动很大，加配重需特别小心，采取逐步加重

方法，决定分四次完成。测点1234总振值μm33428228893一倍频振值