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2020 3 27 BMAINSTRUMENT 现场动平衡技术 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 平衡的方法是可以选择的 机上动平衡现场动平衡 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 2020 3 27 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10 m 而机器安装后 在额定工作转速1350rpm下工作 其振动在30 40 m之间 2020 3 27 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16 m另一端10 m现场动平衡前 装机带负荷 6000rpm振动值一端105 m另一端37 m现场动平衡后 装机带负荷 6000rpm振动值一端36 m另一端25 m 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2 m降到0 3 m后 该机床运行良好 2020 3 27 第二节 平衡的原理 1 产生不平衡的原因 2020 3 27 2 转子平衡的原理 不平衡的描述用不平衡量U表示 2020 3 27 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 2020 3 27 2020 3 27 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 2020 3 27 3 刚性转子的平衡面数及其选择 L D 转子长度 转子直径 2020 3 27 三点作图法两点作图法 4 刚性转子的平衡方法 2020 3 27 三点作图法 五次 2020 3 27 2020 3 27 2020 3 27 2020 3 27 三点作图法 S1 S3 S2 O P 旋转方向 Q AO AS1 P 2020 3 27 旋转方向 五次 2020 3 27 两点作图法 O 四或五次 R 原始振动A0 R 1 在坐标纸上以半径R 原始振动A0画圆 任意两点法 2020 3 27 两点作图法 O O1 R 2 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 2020 3 27 R O2 O1 两点作图法 O 4 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 2020 3 27 R O2 O1 两点作图法 O 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 O 2020 3 27 01 O 1 在坐标纸上以半径R 原始振动A0画圆 180度两点法 2020 3 27 01 O 2 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 2020 3 27 01 O 02 4 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 2020 3 27 01 O 02 0 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 2020 3 27 两点作图法 01 O 1 在坐标纸上以半径R 原始振动A0画圆 90度两点法 2020 3 27 两点作图法 01 O 2 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 2020 3 27 两点作图法 4 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 2020 3 27 Q AO AOO2 P 两点作图法 O 02 01 O 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 2020 3 27 幅值相位法 三次 2020 3 27 影响系数法 两次 Q AO AP P P 0 A0 AP0 AP K AP P Q AO K 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 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 2020 3 27 A 弧长测量法 L R 180 R 加重半径 加重相位角 B 参照等分结构法 N 360 n n 等圆周等分数 第六节 安装配重块角度的测量方法 2020 3 27 第七节 现场动平衡的一般程序框图 2020 3 27 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 2020 3 27 案例 湖南碗米坡水轮机动平衡 A A A B B B 重量 初始运行 24 19 5 352 6 6 251 加试重 75Kg 220 加试重后振动 12 6 39 第一次校正 95Kg 239 去试重 第二次校正 34 7Kg 284 8 4 4 2 39 8 4 4 2 220 难点 只能单面平衡 测点A B均不能超标 2020 3 27 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 2020 3 27 1 初始运行 获得原始数据 Rpm 365r min A 21 m A 22 m 273 B 21 m B 22 m 269 Rpm 442r min A 40 m A 42 m 277 B 22 m B 21 m 273 Rpm 601r min A 120 m A 115 m 278 B 52 m B 49 m 278 2020 3 27 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 min A 36 m A 37 m 299 B 20 m B 19 m 284 Rpm 601r min A 101 m A 98 m 300 B 48 m B 45 m 292 2020 3 27 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 min A 30 m A 25 m 266 B 42 m B 39 m 292 Rpm 600r min A 12 m A 7 m 263 B 24 m B 21 m 286 2020 3 27 5 校验Rpm 750r min A 36 m A 32 m 152 B 24 m B 23 m 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 2020 3 27 案例 首钢烧结厂二烧车间三号风机动平衡 2020 3 27 中海油南油4号平台3 发电机组 1 当电机转速为442r min时 2020 3 27 2 当电机转速为891r min时 2020 3 27 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 第一次加配重 90克 270 说明 2020 3 27 第二次加配重 在240 270 300度处各加170克 第三次加配重 在240 300度处加1600克 2020 3 27 第四