摘要：三相异步电动机转子动平衡对于整机正常运转是具有非常重要的意义，尤其是电机经过维修之后，对于电机转子动平衡测试更为重要，动平衡合格的电机转子将会大大减小电机的振动，提高电机使用效率，增加电机轴承使用寿命。通过动平衡测试，电机转子能达到整机使用要求，降低电动机故障率，提高电机转子动平衡合格率。
关键词：动平衡；电机；转子测试；转子
1引言
在煤炭开采和转运过程中，三相异步电动机是开采设备最基本的驱动单元和动力输出机构。但是在实际生产使用过程中，电机转子动平衡不合格经常发生，造成转子不平衡的主要原因，是转子设计和制造的差异，转子线圈绕组分布不均匀，端环铸造材料质量分布不均匀，安装过程中存在设计误差和人为差异，使用负载质量分布不均匀等都将造成转子的质心偏离转子的实际中心惯性主轴，从而造成转子在达到工作转速后，出现较大的不平衡现象，不平衡转子工作时，由于转速高，惯性力大，转子的挠曲增大，转子内力也增大，因此转子的不平衡也随之增大，最终使电机产生剧烈的振动，并发出噪声，加快了电机内部零部件的磨损，增加了轴承疲劳强度，缩短了轴承使用时间，降低了电机的精度和使用寿命，严重时会引起电机零部件焊缝的开裂，甚至会造成电机轴承抱死，导致电机无法工作，这样不仅增加了电机维修成本，还影响使用单位现场的正常生产运行，甚至会增加安全事故发生的可能性。本文通过分析动平衡形式、动平衡原理，并通过介绍上海申克HM40U卧式平衡机的测试方法，总结了如何减小三相异步电动机在测试过程中产生的误差。
2动平衡机工作原理
2.1动平衡的定义
凡是只能在转动状态下才能测定转子不平衡重量所在方位，以及确定平衡重量应加的位置与大小，这种找平衡的方法，称为动平衡。动平衡是通过在转子上去重或加配重的方法来改变转子的质量分布，使质心偏心离心力引起的转子振动或作用在轴承上的动载荷减小到允许范围之内，以达到电机平稳运行的目的。
2.2动平衡机工作原理
动平衡机是测量旋转件不平衡量大小和位置的测量设备。任何转子围绕其轴线旋转时，由于相对轴线的质量分布不均匀，而产生离心力，这个离心力就是造成电机振动和噪声的原因，通过传感器来测量离心力大小或离心力造成的振动位移、速度、加速的，以及测出不平衡量的位置相位。把刚性转子安装在动平衡机的弹性支撑架上，使转子转动，质心偏离的转子转动时给支撑一个动载荷，从而造成了支撑的振动，且支撑的振动频率与转子转速一致，振幅和相位也与转子的不平衡量成比例关系，通过转子支撑的状态判断转子的不平衡状态，通过转子的周期性机械振动信号变成电感信号，测量出支撑的振动和支反力。计算出转子的不平衡量，再对转子进行加重或去重，直至平衡量达到计算出的允许剩余不平衡量。转子的平衡包括不平衡量的测量和校正两个步骤，平衡机主要用于不平衡量的测量，而不平衡量的校正则往往借助于手电钻、锉刀和电焊机等其他辅助工具，或用手工方法完成。本文中使用的加载方法是电焊机焊接平衡块。
3三相异步电动机转子动平衡测试方法
3.1转子平衡的力学条件
由于转子材料的不均匀、制造的误差、结构的不对称等诸因素保存转子存在不平衡质量。因此，当转子旋转后就会产生离心惯性力 组成一个空间力系，使转子动不平衡。要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件，合力矢量为零，质量矢量为零。
（1）
这就是转子动平衡的力学条件。
3.2转子平衡精度等级选择及公式
允许剩余不平衡量，单位是g；
M 代表转子自身质量，单位是kg；
G 代表转子平衡精度等级，单位是mm/s；
r 代表转子校正半径，单位是mm；
n 代表转子工作转速，单位是r/min； （2）
3.3平衡转速选择
平衡转速的选择受平衡机传动系统拖动功率、被效验转子质量、支承架承载能力以及系统测量精度相对误差的限制。所以选择平衡转速应满足下列公式的要求：
G-工件转子质量，kg；
n-平衡转速，r/min。 （3）
3.4测试步骤
（1）接通电源后电测箱自动自检；
（2）进入F4界面，新建程序。
（3）在F5界面利用公式（3）计算得到平衡转速并输入数值；时间段内的平均值和时间延迟；滤波时间；角度公差值和标记次数；对转子进行基本情况描述（如名称、功率、电压、序列号以及设备维修单位等）。
（4）进入F6界面，选择平衡模式（包括动态、静态）；校正面位置的选择；电机转子几何结构参数，测量并记录距离a（左侧支撑点至左侧加载面距离）、距离b（左右加载面距离）、距离c（右侧加载面至右侧支撑点距离）、两侧加载半径；公差面选择。
（5）F7界面选择平面值是否相等，如不相等，需要分别选择两平面的分布（极坐标、相等距离、固定位置）。
（6）F8界面选择去重和加重模式。
（7）F9界面属于定标界面，数据默认，定期对平衡机进行效验时，需要在此界面进行调试，本文中不对平衡机定标方法进行详细讲解。
（8）参数选择完毕后，再次进入F4界面，选择保存键，对本次测试数据进行保存，然后进入F10测试界面。
（9）选择与转子轴输出端轴径一致的轴套和相匹配的平键，并将轴套与驱动万向节用螺栓紧固，调节支撑架高度，并与支撑位置轴颈相同，保证转子保持水平状态。
（10）锁紧左、右支撑架调节锁紧装置，调节并固定左侧轴防护滚轮架，落下右侧防护架。
（11）使用百分表测量转子轴各个位置圆跳动量，在0.02mm变动范围内方可进行转子动平衡测试。
（12）左、右两侧支撑滚轮与轴接触位置加润滑油。
（13）人员撤出动平衡测试区并关闭防护门，选择转动方向、加速时间档位，驱动电机频率降到最低，开启测试区照明灯，启动平衡机，调节驱动电机频率旋钮，从0转达到平衡转速，在正常运转保持相对稳定后，进入测试状态，待测试数据稳定后，保存并停车。
（14）利用公式（2）计算出允许不平衡量，将允许不平衡量除以2，分别平分在两侧加载面上。
（15）对测试转子的试验数据与理论计算允许不平衡量数值进行比较，如果数值在允许剩余不平衡量 数据范围内，符合标准要求就停止动平衡试验，如果不符合要求就要去加重或去重，直至电机转子测量数值达标准允许剩余不平衡数值内，测试合格，记录测试结果，出测试报告结论，签字入档，在测试转子上标记动平衡合格标志。
4三相异步电动机转子动平衡测试误差产生原因
（1）平衡机支撑滚轮调节高度刻度值与转子轴实际支撑位置轴径值不一致；
（2）转子存在圆跳动量并超过正常使用标准值，轴弯曲变形；
（3）转子与支撑滚轮接触面有凹凸点或明显的振动；
（4）平衡机支撑滚轮锁紧装置未锁紧，防护滚轮架锁紧力超过自由转动能力，影响到轴惯性力测量；
（5）左、右两侧传感器连接松动，造成数据记录不完整；
（6）轴键槽补偿量与实际值有差异；
（7）限位螺栓重量不一样，不对称或者不在180°相互位置上；
（8）实际平衡块焊接位置与理论测量剩余不平衡量位置不一致；
（9）转子本身存在不固定零部件（配重盘连接键松动，风叶与轴配合键松动，）。
（10）转子附着的润滑油、密封胶、磨损残留铁屑未清理干净等。
5三相异步电动机转子动平衡测试误差减小方法
（1）转子在动平衡测试前要去除附着的残留物并清洗干净，同时保证转轴机械配合尺寸合格；
（2）保证轴与轴套配合限位螺栓保持位置一致（相差180°），重量一致；
（3）测试前确认支撑滚轮调节高度与转子轴支撑位置轴径相同，接触位置没有凹凸点和明显振动；
（4）检查两侧传感器完好，线路无损坏，无松脱现象；
（5）使用补偿键时要保证没有缺肉、重量相等，完全配合；
（6）检查转子自身配件的紧固配合，不得有松动；
（7）转子轴各处圆跳动不得超过0.02mm；
（8）平衡块焊接位置严格按照测量结果显示位置进行焊接，焊接重量略小于测量显示重量，并考虑焊点重量；
（9）多次测试，对比测试数据，出现较大变动，需要从新检查（1）至（7）项目内容，直到测试结果准确。
参考文献：
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[7]杨国安.转子动平衡实用技术[M].北京：中国石化出版社，2012
作者简介：
张冬，男，1988出生，汉族，内蒙古鄂尔多斯人，助理工程师，2012年毕业于内蒙古科技大学，神华神东煤炭集团工作。联系电话：15047350045；0电子邮箱：362259101@qq.com。
论文作者:张冬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：转子论文; 动平衡论文; 电机论文; 测试论文; 不平论文; 位置论文; 测量论文; 《电力设备》2018年第15期论文;