动平衡原理.doc

现场动平衡原理
§-1 基 本 概 念
1、单面平衡
一般来说,当转子直径比其长度大7～10倍时,通常将其当作单面转子对待。在这种情况下,为使偏离轴心得转子质心恢复到轴心位置,只需在质心所处直径得反向任意位置上安放一个同等力矩得校正质量即可。这个过程称之为“单面平衡”。
2、双面平衡
对于直径小于长度7～10倍得转子,通常将其当作双面转子对待。在双面转子上,若有两块相等得质量配置在轴线两端且轴心对称得位置上,此时转子不存在质心偏离转轴问题,即静态平衡。然而,一旦转动起来,这两块质量各自产生得离心力构成一个力偶,惯性轴与转动轴不再重合,导致轴承受到猛烈振动;或者惯性轴与转动轴相倾斜,并且两块质量也不对称,造成质心偏离轴线,这就是双面转子实际中存在得最为普遍得不平衡。这种不平衡必须通过转动时得振动测量并且至少在两个平面上安放校正质量才能消除。这个过程称为“双面平衡”。
§-2 平衡校正原理
为了确定待平衡转子校正质量得大小与位置,现场动平衡情况下,利用安放试探质量得方法,临时性地改变转子得质量分布,测量由此引起得振动幅值与相位得变化,由试探质量得影响效果确定出真正需要得校正质量得大小与安放位置。
轴承上任意一点都以与转速相同得频率,周期性地经历转子不平衡产生得离心力。所以,在振动信号频谱上,不平衡表现在转动频率处振动信号增大。一般在转子轴承外壳上安置一个振动传感器,测量不平衡引起得振动。转频处得振动信号正比于不平衡质量产生得作用力。为了测量相位及转频,还要使用转速传感器。本仪器使用激光光电转速传感器,以反光条位置作为振动信号相位参考点,从而确定出转子得不平衡角度。综上所述,利用不平衡振动得幅值与相位可分别确定平衡校正力矩与相对于试重质心位置得校正角度。校正半径选定后,即可依校正力矩与角度计算出校正质量得大小与安置位置。
§-3 平 衡 步 骤
1、平衡前提
(1)确定转子为刚性转子
(2)确定转子存在不平衡故障
不平衡属于低频故障,当5Hz～1KHz得通频振动(位移峰峰值或速度有效值)较正常值有明显增大时,说明设备有低频类故障在发展。欲进一步确定其就是否为不平衡故障,需进行频谱分析。不平衡故障表现在转子径向转频上得振幅增大,而在轴向与其她倍频分量上振幅增大相对不明显。若轴向或其她倍频分量上得振幅与径向转频处得振幅同时明显增大,甚至增大速率超过径向转频处得振动幅值得增大速率,则应考虑弯曲、不对中或松动等其她故障。
2、平衡准备
(1) 确定转子得平衡类型与平衡方法
根据转子直径与其长度得关系确定其需做单面平衡或双面平衡,并决定使用试重法或影响系数法对其进行动平衡。若使用影响系数法须预先从上位PC机中下载该转子得影响系数,或记录下该转子得影响系数,以备需要时手动输入。
(2) 选择测点位置
根据转子得平衡类型在该转子设备上选择相应得测量平面与测点位置,以便安置振动传感器。测量平面应选在转子得轴承座或附近刚性较高、较为平坦得金属表面上。测点应布置在测量平面内径向振动量最大位置或规定位置上,一般选择转子两边轴承座为测量平面,测点以水平方向为好。单面平衡只需安置一个测点,双面平衡需安置两个测点。测点位置需做上标记,以便以后测量。
(3) 选择校正面与加试重位置
若使用试重法,考虑到转子得结构特点,选择转子上方便安装试探质量与校正质量得平面作为校正面。以同样得原则在校正面上选择以转轴为圆心、Rc为半径得校正圆。在校正圆上做好试重位置标记。校正半径应尽量大,以提高角度定位精度,减小试探质量。单面平衡只需在一个平面内进行校正,选择一个试重位置即可。双面平衡需在两个平面上进行校正,应使两个校正面之间得距离尽大,两个试重位置角度相差0º。若使用影响系数法,则要求仍采用取得该影响系数时得测量条件:相同得负载、转速,相同得振动与转速测量位置,相同得反光条粘贴位置,且能辨认出取得该系数时得试重位置。故上述第(2)、(3)步与下述第(6)步均可省略。
(4) 粘贴反光条
在转轴或转子表面上,沿与转子轴线平行得方向粘贴反光条。需保证反光条附近有一定得空间可安装用以固定转速传感器得工具,且反光条与转轴柱面得反光性能有足够得反差。
(5) 固定转速传感器
转速传感器需安装在磁性表座上,然后将表座吸附在一刚性金属表面,使传感器发出得激光束切割反光条通过得位置上。转速传感器安装稳定与否直接影响相位精度。
(6) 选择试探质量
试探质量用以暂时改变一下转子得质量分布,以便找出试探质量与转子振动之间得关系。试探质量太大,机器有可能达不到设定转速;试探质量太小,则振动变化不明显,使测量结果不准确。注意积累经验以便于正确选择试探质量。单面平衡用一块试探质量即可。双面平衡可使用两块不同得试探质量,也可使用同一块试探质量。
试探质量得选择可参考以下公式:
式中: Mt------试探质量,Kg
M-------转子质量,Kg
n-------平衡转速,r/min
D0-------初始振幅,μm
r--------转子半径,m
3、单面试重法平衡步骤
做完平衡准备工作后,单面试重法平衡步骤如下:
(1) 将振动传感器吸附在选好得测点上,转速传感器固定在对着反光条通过得位置上。
(2) 将振动传感器与转速传感器连接到动平衡仪上,注意理顺导线,防止被绞进转子;开启动平衡仪。
(3) 启动机器至设定转速,稳定后测量并存储初始振动烈度与相位。
(4) 停止机器,把选定得试探质量安置在选好得试重位置上,并在仪器中输入所加试重得质量。
(5) 重新启动机器,稳定后测量并存储加试重后得振动烈度与相位。
(6) 用仪器进行平衡结算得到所需安置得校正质量大小与位置角度。
(7) 停止机器转动,除去试探质量。将解算出得校正质量安置在校正圆上校正角度指定得位置。若由于转子结构问题,此位置不可安置校正质量,则可执行现场动平衡仪得矢量分解功能。将此校正质量分解成两个分量,安置到两个方便安置得位置上。校正质量得安置角度由试探质量所在位置起沿转子转动方向度量。若不想去出试探质量,也可以将其作为一个矢量分量(角度为零度),算出另一个矢量分量,使二者合成结果等效于校正质量,然后按算出得分量得大小与角度安置在转子上。
(8) 再次启动机器,稳定后测量并存储剩余振动烈度,将其与初始振动烈度比较,检查平衡效果如何及就是否符合要求。若剩余振动烈度仍较大,则继续进行平衡解算,得出第二次平衡需用得校正质量大小与位置角度。
(9) 停止机器转动,将第二次平衡解算出得校正质量安置到校正面上。
(10) 再次启动机器,稳定后测量并存储第二次平衡后得剩余振动烈度。
(11) 关闭机器,将本次存储得平衡数据发送至上位机中。
4、单面影响系数法平衡
做完平衡准备工作后,单面影响系数法平衡步骤如下:
(1) 检查原转速反光条就是否仍存在。若不存在,且原位置无法辨认,则该影响系数失效,需改用试重法。若反光条反光性能下降,需要更换反光条,且要保证与原位置重合。
(2) 将振动传感器吸附在旧得测点标记上,转速传感器固定在对着反光条通过得位置上。
(3) 将振动传感器与转速传感器连接到动平衡仪上,注意理顺导线,防止被绞进转子;开启现场动平衡仪。
(4) 启动机器至设定转速,稳定后测量并存储初始振动烈度与相位。
(5) 手动输入影响系数或使用下载得影响系数进行平衡解算,得到需用得校正质量大小与位置角度。
(6) 停止机器转动,将解算出得校正质量安置在校正圆上校正角度指定得位置。若由于转子结构问题,此位置不可安置校正质量,则可执行现场动平衡仪得矢量分解功能。将此校正质量分解成两个分量,安置到两个方便安置得位置上。校正质量得安置角度由试探质量所在位置起沿转子转动方向度量。
(7) 再次启动机器,稳定后测量并存储剩余振动烈度,将其与初始振动烈度比较,检查平衡效果如何及就是否符合要求。若剩余振动烈度仍较大,则继续进行平衡解算,得出第二次平衡需用得校正质量大小与位置角度。
(8) 停止机器转动,将第二次平衡解算出得校正质量安置到校正面上。
(9) 再次启动机器,稳定后测量并存储第二次平衡后得剩余振动烈度。
(10) 关闭机器,将本次存储得平衡数据发送至上位机中。
5、双面试重法平衡步骤
双面试重法平衡步骤与单面试重法平衡类似,但就是必须在两个平面内测量振动,并在两个平面上进行校正。双面试重法平衡步骤如下(见图2-1):
图2-1双面转子平衡
(1)将振动传感器吸附在选好得测点A平面上。
(2)转速传感器固定在对着反光条通过得位置上。
(3)将振动传感器与转速传感器连接到动平衡仪上,注意理顺导线,防止被绞进转子;开启现场动平衡仪。
(4) 启动机器至设定转速,稳定后测量并存储测点A平面处得初始振动烈度与相位。
(5) 将振动传感器移到选定得测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处得初始振动烈度与相位。
(6) 停止机器转动,将选定得试探质量1安置在选好得校正平面1内得试重位置标记处。在仪器中输入所加试探质量1得质量值。
(7) 将振动传感器移到测点A平面处,重新启动机器至设定转速,稳定后测量并存储加试探质量1后测点A平面处得振动烈度与相位。
(8) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储加试探质量1后测点B平面处得振动烈度与相位。
(9) 停止机器转动,除去校正平面1内得试探质量1。将选定得试探质量2(可以仍旧使用试探质量1)安置在选好得校正平面2内得试重位置标记处。在仪器中输入所加试探质量2得质量值。
(10) 将振动传感器移到测点A平面处,再次启动机器至设定转速,稳定后测量并存储加试探质量2后测点A平面处得振动烈度与相位
(11) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储加试探质量2后测点B平面处得振动烈度与相位。
(12) 用仪器进行平衡结算得到所需安置得校正质量1得大小、角度与校正质量2得大小、角度。
(13) 停止机器转动,除去试探质量2。将解算出得校正质量1安置在校正面1上,校正质量2安置在校正面2上,每一校正质量得安置半径与其校正面上得试探质量安置半径相同,安置角度由其校正面上得试探质量所在位置起沿转子转动方向度量。在任一校正面上,若由于转子结构问题,此位置不可安置校正质量,则可执行现场动平衡仪得矢量分解功能。将该校正面上得校正质量分解成两个分量,安置到两个方便安置得位置上。
(14) 将振动传感器移到测点A平面处,重新启动机器,稳定后测量并存储测点A平面处得剩余振动烈度与相位。
(15) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处得剩余振动烈度与相位。
(16) 将测点A、B平面处得剩余振动烈度与初始振动烈度比较,检查平衡效果如何及就是否符合要求。若剩余振动烈度仍较大,则继续进行平衡解算,得出第二次平衡需用得校正质量大小与位置角度。
(17) 停止机器转动,将第二次平衡解算出得两个校正质量分别安置到两个校正面上。
(18) 将振动传感器移到测点A平面处,重新启动机器,稳定后测量并存储测点A平面处第二次平衡后得剩余振动烈度与相位。
(19) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处第二次平衡后得剩余振动烈度与相位。
(20) 关闭机器,将本次存储得平衡数据发送至上位机中。
6、双面影响系数法平衡步骤
双面影响系数法平衡步骤如下:
(1) 检查原转速反光条就是否仍存在。若不存在,且原位置无法辨认,则该影响系数失效,需改用试重法。若反光条反光性能下降,需要更换反光条,且要保证与原位置重合。
(2)将振动传感器吸附在旧得测点A平面处,转速传感器固定在对着反光条通过得位置上。
(3) 将振动传感器与转速传感器连接到动平衡仪上,注意理顺导线,防止被绞进转子;开启动平衡仪。
(4) 启动机器至设定转速,稳定后测量并存储测点A平面处得初始振动烈度与相位。
(5) 将振动传感器移到旧得测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处得振动烈度与相位。
(6) 手动输入影响系数或使用下载得影响系数进行平衡解算,得出校正质量1得大小、角度与校正质量2得大小、角度。
(7) 停止机器转动,将平衡解算出得校正质量1安置在校正面1上,校正质量2安置在校正面2上,每一校正质量得安置半径与其校正面上得试探质量安置半径相同,安置角度由其校正面上得试探质量所在位置起沿转子转动方向度量。在任一校正面上,若由于转子结构问题,此位置不可安置校正质量,则可执行现场动平衡仪得矢量分解功能。将该校正面上得校正质量分解成两个分量,安置到两个方便安置得位置上。
(8) 将振动传感器移到测点A平面处,重新启动机器至设定转速,稳定后测量并存储测点A平面处得剩余振动烈度与相位。
(9) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处得剩余振动烈度与相位。
(10) 将测点A、B平面处得剩余振动烈度与初始振动烈度比较,检查平衡效果如何及就是否符合要求。若剩余振动烈度仍较大,则继续进行平衡解算,得出第二次平衡需用得校正质量大小与位置角度。
(11) 停止机器转动,将第二次平衡解算出得两个校正质量分别安置到两个校正面上。
(12) 将振动传感器移到测点A平面处,重新启动机器,稳定后测量并存储测点A平面处第二次平衡后得剩余振动烈度与相位。
(13) 将振动传感器移到测点B平面处,稳定后测量并存储测点B平面处第二次平衡后得剩余振动烈度与相位。
(14) 关闭机器,将本次存储得平衡数据发送至上位机中。
§-4 特 殊 平 衡
1、悬臂转子得平衡
悬臂转子得长度为其直径得1/7～1/10时,可视为单面平衡,只需在受试探质量影响最大得轴承处进行测量即可,其她步骤与前述单面平衡相同。当转子长度大于其直径得1/7时,必须用两个校正平面,可采用下述方法中得任意一种进行平衡。
图2-3 采用双面平衡法平衡悬臂转子
(b)
(a)
图2-2 采用两次单面平衡方法平衡悬臂转子
(1) 两次运用单面平衡方法
Œ 将试探质量分成两等份,如图2-2(a)所示那样安置好,在受试探质量影响最大得轴承上测量振动,按单面平衡作法进行。计算中使用得试探质量应为两份质量之与,求出得校正质量平均分成两份。
 将上述两份相等得试探质量彼此相差180°地安置在两个校正面上,如图2-2(b)所示,再进行一次单面平衡,求出得校正质量也要平均分成两份。
Ž 将第一步与第二步求出得校正质量按其位置角度固定好,平衡即告完成。
(2) 按图2-3得测量平面与校正平面进行双面平衡,试探质量得安置与正常动平衡相同。
图2-3 采用双面平衡法平衡悬臂转子
2、校正质量与试探质量安置半径不同得平衡
由于转子构造得缘故,有时不能把校正质量安置在与试探质量相同得半径上,设试探质量安放半径为r1,得出r1上校正质量为MC1,现要将校正质量安放在半径r2上,只要简单地把校正质量改为MC2,并保持下式成立即可。
MC1·r1=MC2·r2
【注意】校正质量得安置角度不