摘要：现场动平衡技术是解决风机振动、保障风机连续稳定运行的好方法。现场动平衡技术是对旋转机械进行振动测量和平衡校正的一种方法。在振动测量和平衡校正时， 旋转机械的转速、安装条件、支承条件和负载情况等与其工作状态相同或接近。
关键词：现场动平衡技术；风机检修；应用；
该项技术在检修风机是的工作原理是:首先,需要采用安放试探质量来改变风机中转子的质量分布情况, 然后对其中轴承振动的大小以及相位变化进行全面测量,最后在采用试探质量来了解需要校正的位置, 然后通过动平衡技术来对风机设备进行维修。
一、现场动平衡故障的识别
旋转机械在运行时发生故障的原因有很多, 安装不当以及人为破坏因素等都会使其发生运行故障。但排除人为因素之外,75%的故障起因都是由转子不平衡而引起。下面就转子不平衡因素对旋转机械运行的影响作详细介绍。一般来说, 在校检某一设备的性能与质量时, 首要工作都是对设备进行故障判断, 识别出故障类型。因此, 相关维修人员在进行风机检修时,要先检查风机设备的运行故障,依次排查转动设备的轴弯曲、部件松动以及轴裂缝等机械故障。如果排查的结果显示为无, 那么该设备可使用现场动平衡技术进行最后的性能校验, 如果排查结果为有, 则不可以。事实上, 风机校验时, 只有在转子保持不平衡状态时才可利用动平衡技术对其进行校验, 并获得最佳的校验结果。这是因为,当转子保持不平衡状态时,它将产生一个均匀的旋转力,但始终作用在径向方向。因此,轴和支承轴承趋向于以某一圆周轨道运动。然而由于轴承的垂直方向比水平方向刚性强．所以通常振动响应是一定程度的椭圆轨迹。
二、现场动平衡技术在风机检修中的应用
1.相位及相位测量。相位是相对于基准位置的量，是简谐振动的三要素之一。从广义上讲，相位是指两个事件之间的时间差。在旋转机械的振动测量中，相位是指键相脉冲与振动正峰值之间的时间差。由基频振动的相位和转子的机械滞后角可以确定不平衡的角度。实际应用中最重要的是测量基频振动的相位。为了测量相位，必须在转子轴上用反光带作一个基准，还要有一个接收基准信号的传感器（称为键相器），每当反光条经过键相器时，键相器的电压就会输出产生一个脉冲信号，该脉冲与1 倍频谐波信号第一个正峰值之间的时间差定义为相位。将一个周期的时间划分为360 等分，称为360°，相位单位“°”表示。例如：相位为45°，说明从键相器脉冲到第一个正峰值经过了1/8 个转动周期的时间。用“°”表示相位的优点在于它与转子转动的角度是一致的。因此，相位也可以看作是键相脉冲到振动信号第一个正峰值期间转子转动的角度。由相位可以确定理转子上的高点：当键相器对准反光条时，高点在位置；高点转动到探头对应下面振动的正峰值，因此将轴上的反光条对准键相器，由振动传感器的位置逆向转动角，即高点位置。由高点位置和滞后角就可以知道不平衡的角度。滞后角一般是指机械滞后角。在一定的转速下，转子重点（即转子不平衡矢量和的位置）和高点之间的夹角称为机械滞后角。由于系统存在阻尼，高点和重点不在同一个角位置，在时间上高点滞后于重点一个角度就是滞后角。对同一台机组而言，转速一定时其滞后角是不变的。由高点的位置顺着转速的方向加上滞后角，就是转子的重点。重点是指某一断面处转子不平衡向量的角位置，实际上是转子质心的角位置。不平衡质量位置、原始不平衡的振动相位、滞后角三者关系配重块的位置在不平衡质量位置的反面。如果设配重块的位置滞后角确定，用仪器对转子原始不平衡进行测试，然后再用矢量法对转子进行动平衡操作，求得配重块的位置，再根据配重块的位置和原始不平衡振动相位，即可确定滞后角大小。
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2.动平衡常数。动平衡常数即转子灵敏度，即风机每mm/s应加配重重量。振动幅值正比于不平衡量，从而由给定不平衡量会引起多大的振动，用矢量法将最终的动平衡修正重量被原始的振动幅值来除，即可得到风机转子的动平衡常数。在风机转轴合适的位置贴上反光条作为相位测量基点，架好键相器，将传感器与振动数据采集器连接好。启动设备，用振动数据采集器（VB7 振动分析仪器）采集不平衡振动数据，即振幅和相位。轴承的水平方向和垂直方向的振动相位基本相同，是典型的动不平衡。根据现场经验，只要计算水平方向的相位就能完全满足动平衡要求。在实际操作过程中， 加试重是个看似随意但又很讲究的过程。如果试重加的位置较为准确， 开风机后振动大幅下降， 甚至可以免做加配重的步骤，这样不但能减少电机启动次数， 减少停车时间， 而且还可以降低对大型电机使用寿命的影响； 如果试重加的位置偏差较大， 开风机后振动会大幅上升，甚至可以超出动平衡仪的测量范围， 这样不但增加了电机启动次数， 延长了停车时间， 而且还影响到大型电机的使用寿命。在风机转子空转时， 测到的振动量即振幅和相位， 都是风机各轴承座反映出来的叶轮的振动和相位， 测不到不平衡质量的大小和相位， 但是空转测得的振动向量与实际不平衡质量之间存在一种特定规律。这个试重的质量大小对后续工序很重要， 因此有必要摸索出确定最佳的试重质量的规律。
3.平衡面线性相关问题的处理。在多平面的影响系数法平衡技术中, 平衡面的选择成为影响机组现场动平衡的重要因素之一。常常由于平衡面选择不当, 引起平衡面之间线性相关而导致平衡失败。对于动平衡问题而言, 线性相关问题是指影响系数矩阵为病态矩阵, 该矩阵的某列与其它列存在线性相关性, 即某列可以被其它列的线性组合所近似代替。这表明某一平衡面是和其它平衡面线性相关的, 是多余的, 即可由其它面所代替。此时最小二乘法结果不稳定, 求得的校正质量可能非常大, 不符合实际情况, 而且, 对测量中产生的误差过于敏感, 细微的系统误差有可能导致大幅度波动的计算结果。为此, 必须消除多余的平衡面, 或选择与其它平衡面线性无关的截面作为平衡面。由于事先无法知道平衡面之间是否存在线性相关, 因此, 只有在通过测量和计算, 得到影响系数矩阵后才能进行判断。线性相关平衡面出现的情况主要有以下几种 :( 1) 平衡面相隔太近, 这些平衡面对转子振动影响相似。由于相距较近的平衡面振动响应的相似性, 在影响系数矩阵中将出现相似列, 形成线性相关平衡面。( 2) 影响系数偏小造成线性相关平衡面。这不是完全意义上的平衡面线性相关。它主要有两种可能致因: 一是试重质量太小, 背景噪声和高阶分量的影响使得影响系数发生畸变, 造成虚假的平衡面; 二是由于所选取的平衡面离测振点相距太远, 或是选取的平衡面离节点太近, 使得影响系数很小。( 3) 转子复杂振型的影响。当转子跨越多支承和多阶临界转速时, 转子的振型为多阶模态的迭加, 其形状为复杂的空间曲线。在轴系平衡和高速平衡时, 若选取的平衡面较多, 容易出现线性相关平衡面。(4) 平衡转速的影响。柔性转子的振型随着转速的变化而变化, 所以平衡面之间的相关性会随着转子转速的不同而发生变化。在某一转速下不线性相关的平衡面有可能在另一转速下发生相关。
虽然在进行现场动平衡操作时有固定的程序，但在生产系统中风机工况复杂,要求各异，必须具有丰富的经验才能做到一次成功。风机在运行过程中极易出现振动问题,导致整个生产系统无法正常运行,为了解决这一问题,我们采用了现场动平衡技术进行检修。但是在实际工作中,应该如何科学的采用这一技术是技术人员关注的重点问题。通过该项技术能够较快检测到风机故障问题,能够缩短风机检修的时间,提高其运行效率。
参考文献：
[1]陆庆华.频谱与相位分析在设备故障诊断中的应用[J].设备管理与维修,2018(6).
[2]张建奎, 郝木明. 透平压缩机组振动故障的诊断及修复[J].化工机械,2018(4).
[3]王维民， 高金吉， 江志农， 等. 旋转机械无试重现场动平衡原理与应用[J] . 振动与冲击， 2018 （2） .
论文作者:李峰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：转子论文; 相位论文; 动平衡论文; 风机论文; 不平衡论文; 位置论文; 线性论文; 《电力设备》2019年第6期论文;