簡述現(xiàn)場動平衡技術(shù)的應(yīng)用

1、簡述現(xiàn)場動平衡技術(shù)的應(yīng)用楊 輝 /邢臺鋼鐵有限責(zé)任公司摘要：介紹了現(xiàn)場動平衡技術(shù)的優(yōu)勢、診斷和處理方法，通過具體的實(shí)例分析了應(yīng)用現(xiàn)場動平衡技術(shù)為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞： 通風(fēng)機(jī)；動平衡；診斷；方法中圖分類號： TH113.2 +5文獻(xiàn)標(biāo)識碼： BTheApplicationof DynamicBalanceTechnologyon SiteAbstract: This paper has introduced the adva ntage, the diagnosing and treating method of dynamic balance technology on site. T

2、he econ omical benefit for enterprise is obtained by ap plying dynamic balance technology on site thro ugh the concrete analysis of actual example.Keywords:fan; dynamicbalance;diagnosis;method0 引言現(xiàn)場動平衡技術(shù)是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械在與其工作狀態(tài)相同或相近的轉(zhuǎn)速、安裝條件、支承條件和負(fù)載情況下，對其進(jìn)行振動測量或平衡校正的一種平衡方法。實(shí)踐證明， 50% 以上的機(jī)械振動可以歸結(jié)為 “不平衡 ”造成的。 所以，成

3、功地消除或減小轉(zhuǎn)子不平衡是降低機(jī)械振動的主要手段。質(zhì)量高的現(xiàn)場動平衡總會提高安全性、 延長機(jī)器壽命和提高設(shè)備利用率。因此，平衡不僅是技術(shù)上的要求，也是經(jīng)濟(jì)效益的需要?，F(xiàn)場動平衡的必要性（ 1）安裝在實(shí)際設(shè)備上和安裝在動平衡機(jī)上轉(zhuǎn)子的工況不同。 現(xiàn)場設(shè)備安裝誤差。 設(shè)備安裝誤差有軸承裝配偏差、軸承同心度偏差、轉(zhuǎn)子和軸裝配偏差、轉(zhuǎn)子變形等，這些對機(jī)器不平衡振動都有很大的影響，這和轉(zhuǎn)子在動平衡機(jī)上旋轉(zhuǎn)是完全不一樣的。所以現(xiàn)場動平衡比機(jī)上動平衡精度更高。 在帶負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下， 轉(zhuǎn)子的不平衡會發(fā)生變化。機(jī)器帶負(fù)荷運(yùn)行引起轉(zhuǎn)子不平衡變化的主要原因是熱不平衡， 轉(zhuǎn)子局部熱變形引起的不平衡。 個別零件（如聯(lián)軸

4、器） 未與轉(zhuǎn)子一起進(jìn)行高速動平衡。（ 2）轉(zhuǎn)子在使用過程中發(fā)生變化需要進(jìn)行動平衡補(bǔ)償。這些變化有機(jī)械磨損，例如轉(zhuǎn)子軸頸磨損、軸承磨損、轉(zhuǎn)子葉片磨損。零部件損壞，例如轉(zhuǎn)子葉片損壞，轉(zhuǎn)軸彎曲。設(shè)備修理時，零部件的修改或更換，例如更換吐絲機(jī)的吐絲管和卡環(huán)會破壞轉(zhuǎn)子的動平衡等。（ 3）拆卸機(jī)器和運(yùn)輸轉(zhuǎn)子到適合的動平衡機(jī)做動平衡，有時受條件限制，同時也不經(jīng)濟(jì)。2 不平衡的診斷2.1信號特征（ 1）通頻時域波圖形為近似的等幅正弦波。（ 2）頻譜圖上， 以工頻成分為主， 其它頻率成分相對較小。（ 3）軸心軌跡圖為一個穩(wěn)定的、 長短軸相差不大的橢圓。（ 4）轉(zhuǎn)速一定時，相位穩(wěn)定。（ 5）工頻趨勢圖上， 初始不

5、平衡時， 初次開車后振動值就大；漸發(fā)性不平衡時，振動值逐步參差緩慢增大（其間有時可能有所降低），相位同時產(chǎn)生較小的相應(yīng)變化；突發(fā)性不平衡時，振幅突然顯著增大，相位也同時突變。（ 6）轉(zhuǎn)子的渦動方向?yàn)橥秸M(jìn)動。（ 7）旋轉(zhuǎn)方向上 （徑向）各點(diǎn)的振動存在相位差。（ 8）支承轉(zhuǎn)子的兩個軸承同一方向上測點(diǎn)的振動相位，純靜失衡時為同相，純偶失衡時為反相，動失衡時存在 0180的相位差。（ 9）轉(zhuǎn)子外伸段， 特別是懸臂轉(zhuǎn)子不平衡時會同時，產(chǎn)生較大的軸向振動，支承轉(zhuǎn)子的兩軸承的軸向振動相位相同。2.2方向性由于不平衡振動是由離心慣性力所引起的橫向振動，因此徑向振動大。2.3敏感參數(shù)2.3.1轉(zhuǎn)速不平衡振動

6、的振幅值大小與轉(zhuǎn)速范圍的變化密切相關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于臨界轉(zhuǎn)速時，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加而明顯上升；當(dāng)轉(zhuǎn)速等于或接近臨界轉(zhuǎn)速時，將產(chǎn)生共振，振幅急劇上升并達(dá)到最大峰值；當(dāng)轉(zhuǎn)速越過并遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速時，振幅隨轉(zhuǎn)速的增加反而減小，并趨向于一個較小的穩(wěn)定值。2.3.2相位除了與轉(zhuǎn)速存在上述類似關(guān)系（即低于臨界轉(zhuǎn)速時相位隨轉(zhuǎn)速而變；通過臨界轉(zhuǎn)速時發(fā)生大的翻轉(zhuǎn)變化；遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速后趨向于一個穩(wěn)定值）外，不平衡振動的相位還存在一個非常重要的敏感信息，這就是只要是發(fā)生了不平衡( 無論是突發(fā)性、還是漸發(fā)性) ，原質(zhì)量偏心距的方位（重點(diǎn)）肯定要發(fā)生變化，工頻的相位必然要隨之發(fā)生變化。因此，在轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的情況下，如果振幅、工頻相位同

7、時發(fā)生變化，基本上可以斷定是發(fā)生了轉(zhuǎn)子不平衡故障。2.4故障甄別由于不平衡故障的特征頻率是工頻，而旋轉(zhuǎn)機(jī)械主要振動頻率成分是工頻的各類故障有 10 類 26 種之多。因此，單憑工頻成分這一特征是無法做出轉(zhuǎn)子不平衡結(jié)論的，這就需要綜合考慮方向性、轉(zhuǎn)速、相位等因素，進(jìn)行區(qū)分、甄別。2.4.1彎曲類如軸彎曲、裂紋引起的彎曲，剛性聯(lián)軸器的角度不對中也可歸入此類。與不平衡的主要區(qū)別點(diǎn)是彎曲類振動還存在較大的軸向工頻振動。此外，轉(zhuǎn)速變化時，永久性彎曲相位不變，臨時性彎曲相位變化不明顯；角度不對中時，聯(lián)軸器兩側(cè)徑向振動相位相同。2.4.2偏心類如軸承偏心（間隙過大、合金磨損、軸頸與軸承偏心、軸承座剛度差異過

8、大等）、轉(zhuǎn)動部件（聯(lián)軸器、齒輪、葉輪等）偏心、電機(jī)氣隙不均等。與不平衡的主要區(qū)別點(diǎn)是偏心類振動其振動值隨負(fù)荷而變化、對轉(zhuǎn)速變化不敏感，此外在相位、軸心軌跡等方面也有所不同。2.4.3變形類如機(jī)殼、支座及基礎(chǔ)的變形，松動，裂紋等。此類振動的工頻幅值與負(fù)荷、 轉(zhuǎn)速的關(guān)系均不明顯。變形類故障使機(jī)組的支撐剛度在某一方向上明顯削弱。因此，相關(guān)各點(diǎn)的振動均在此方向上明顯較大、相位一致，而不平衡引起的振動，同一軸承的不同測點(diǎn)和兩端軸承的同方向測點(diǎn)都存在相位差。2.4.4共振類如基礎(chǔ)共振和工作在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)等?；A(chǔ)共振使機(jī)組各點(diǎn)都以同一頻率、同一相位進(jìn)行振動，而不平衡造成的振動各點(diǎn)都存在相位差。通過波特圖和極聯(lián)

9、圖確定轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，看是否與實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速相接近。2.4.5假象類如渦流傳感器測量軸頸處的機(jī)械偏差（橢圓、不同心、損傷等）和電氣偏差（剩磁）以及工作轉(zhuǎn)速為 3000r/min時的 50Hz 交流電干擾信號等。對于機(jī)械和電氣偏差可通過波特圖、極坐標(biāo)圖或低轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)加以確認(rèn)和排除，而 50Hz交流電干擾信號則是隨機(jī)的沖擊信號?，F(xiàn)場不平衡的處理方法通過測量，當(dāng)已確定振動原因?yàn)椴黄胶夂?，下一步的工作就是要對機(jī)器進(jìn)行現(xiàn)場動平衡校正。筆者從工作實(shí)踐中總結(jié)現(xiàn)場動平衡的關(guān)鍵步驟如下。3.1振動傳感器和光電傳感器的正確安裝現(xiàn)場可以將光電傳感器與振動傳感器安裝在同一角度，這樣校正角度以光電標(biāo)記計(jì)量即可。 否則，必

10、須將光電傳感器對準(zhǔn)光電標(biāo)記后，以振動傳感器的位置為起點(diǎn)計(jì)量校正角度。3.2初始振動矢量分析假設(shè)轉(zhuǎn)子的兩個支承分別為A 和 B,見表 1，根據(jù)初始振動矢量分析1，判斷不平衡的類型。表 1SAO ，SBO 為 A、B 側(cè)軸承的初始振幅夾角 振幅關(guān)系引起振動的主要原消除方法因接近 90 S AO S BO靜、力偶雙面小于 90 S AO S BO靜單（對稱加）接近 180S AO S BO力偶雙面接近 90 S AO S BA 側(cè)不平衡單（ A 側(cè)加）O小于 90 S AO S BOA 側(cè)不平衡單（ A 側(cè)加）接近 180S AO S BA 側(cè)不平衡單（ A 側(cè)加）O3.3試加質(zhì)量和相位角成功與否的

11、判斷標(biāo)準(zhǔn)振幅明顯減小（ 30% ）或相位明顯變化 （60）。若不成功，則需要調(diào)整試重質(zhì)量，因?yàn)樵囍刭|(zhì)量過大或角度偏差過大會引起振幅增大，這對機(jī)組安全不利；而試重質(zhì)量過小，振幅無明顯減小，會引起計(jì)算誤差增大，降低平衡效果，甚至出現(xiàn)錯誤的計(jì)算結(jié)果 2 ，所以試重質(zhì)量的選擇很大程度上依賴經(jīng)驗(yàn)。通?？梢詤⒖冀?jīng)驗(yàn)公式，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)增加或減少試加質(zhì)量。在實(shí)踐中不斷總結(jié)該設(shè)備的加重區(qū)間，同時廣泛收集同類設(shè)備的平衡資料，因試加質(zhì)量和滯后角具有可參考性，可提高試加成功率。關(guān)于試加角度，一般認(rèn)為剛性轉(zhuǎn)子試加角度比振動相位角加上 180的值略小， 撓性轉(zhuǎn)子試加角度比振動相位角的值略大，但實(shí)際現(xiàn)場測量上總是存在偏差

12、，但一般偏差不大。實(shí)踐證明，采用這種方法有時一次加重就可以將機(jī)器振動降低到合格范圍，可節(jié)省檢修時間。3.4判斷動平衡儀分析數(shù)據(jù)是否正確在現(xiàn)場平衡過程中，若按照儀器計(jì)算的結(jié)果校正后，振動沒有明顯改善，且檢查上述三步?jīng)]有問題，可以通過作矢量圖的方法加以驗(yàn)證，排除平衡儀器自身的問題?，F(xiàn)場動平衡效益分析2008 年 11 月 28 日，邢鋼白灰廠套筒窯主抽風(fēng)機(jī)，由于振動過大而無法運(yùn)行。該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子直徑2100mm ，額定轉(zhuǎn)速 1490r/min ，正常工作轉(zhuǎn)速為 1 150r/min ，由功率 250kW 電動機(jī)驅(qū)動， 結(jié)構(gòu)見圖 1,振動驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為Vrms 2.8mm/s。對風(fēng)機(jī)進(jìn)行監(jiān)測，測點(diǎn)3 的振動

13、值達(dá)到11.9mm/s ，經(jīng)過分析診斷，確定風(fēng)機(jī)的故障原因?yàn)椴黄胶?，于是決定對風(fēng)機(jī)做現(xiàn)場動平衡。自始至終用了6h ，就恢復(fù)了正常生產(chǎn)。據(jù)設(shè)備部門介紹一臺這樣的風(fēng)機(jī)如果拆下來修理需要24h ，直接費(fèi)用包括拆卸、安裝、調(diào)試、運(yùn)輸、備件等需要16000 元。但檢修停機(jī)的生產(chǎn)損失，按每噸白灰的效益150 元，每小時生產(chǎn)白灰20t 計(jì)算，則增效為54000 元。可見現(xiàn)場動平衡技術(shù)可以方便而快捷的解決不平衡問題，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？傊F(xiàn)場動平衡技術(shù)是一種成熟、實(shí)用的維修技術(shù)；實(shí)施現(xiàn)場動平衡技術(shù)一定能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1 安勝利 ,楊黎明 .轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動平衡技術(shù) M. 國防工業(yè)出版

14、社 ,2007.2 寇勝利 .汽輪發(fā)電機(jī)組的振動及現(xiàn)場平衡 M. 中國電力出版社 ,2007.其中專業(yè)理論知識內(nèi)容包括：保安理論知識、消防業(yè)務(wù)知識、職業(yè)道德、法律常識、保安禮儀、救護(hù)知識。作技能訓(xùn)練內(nèi)容包括：崗位操作指引、勤務(wù)技能、消防技能、軍事技能。二培訓(xùn)的及要求培訓(xùn)目的安全生產(chǎn)目標(biāo)責(zé)任書為了進(jìn)一步落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，做到“責(zé)、權(quán)、利”相結(jié)合，根據(jù)我公司2015 年度安全生產(chǎn)目標(biāo)的內(nèi)容，現(xiàn)與財(cái)務(wù)部 簽訂如下安全生產(chǎn)目標(biāo)：一、目標(biāo)值：1 、全年人身死亡事故為零，重傷事故為零，輕傷人數(shù)為零。2 、現(xiàn)金安全保管，不發(fā)生盜竊事故。3 、每月足額提取安全生產(chǎn)費(fèi)用，保障安全生產(chǎn)投入資金的到位。4 、安全

15、培訓(xùn)合格率為 100%。二、本單位安全工作上必須做到以下內(nèi)容：1 、對本單位的安全生產(chǎn)負(fù)直接領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，必須模范遵守公司的各項(xiàng)安全管理制度，不發(fā)布與公司安全管理制度相抵觸的指令，嚴(yán)格履行本人的安全職責(zé)，確保安全責(zé)任制在本單位全面落實(shí)，并全力支持安全工作。2 、保證公司各項(xiàng)安全管理制度和管理辦法在本單位內(nèi)全面實(shí)施，并自覺接受公司安全部門的監(jiān)督和管理。3 、在確保安全的前提下組織生產(chǎn)，始終把安全工作放在首位，當(dāng)“安全與交貨期、質(zhì)量”發(fā)生矛盾時，堅(jiān)持安全第一的原則。4 、參加生產(chǎn)碰頭會時，首先匯報(bào)本單位的安全生產(chǎn)情況和安全問題落實(shí)情況；在安排本單位生產(chǎn)任務(wù)時，必須安排安全工作內(nèi)容，并寫入記錄。5 、在公司及政府的安全檢查中杜絕各類違章現(xiàn)象。6 、組織本部門積極參加安全檢查，做到有檢查、有整改，記錄全。7 、以身作則，不違章指揮、不違章操作。對發(fā)現(xiàn)的各類違章現(xiàn)象負(fù)有查禁的責(zé)任，同時要予以查處。8 、虛心接受員工提出的問題，杜絕