摘要：在线动平衡在烧结主抽风机中的应用，解决了常规检修风机转子时间长、劳动强度大、效率低等问题。
关键词：主抽风机；转子；在线动平衡
某铁厂烧结区现有4台烧结机，与其配套的主抽风机有6台，各类鼓风机和除尘风机数十台。由于风机转子材质不均匀、制造加工安装误差、运行条件发生变化、转子结垢、磨损等原因，不可避免存在质量偏心，引起转子的不平衡而产生振动。机组振动是十分复杂的问题，原因是多方面的，但主要还是与转子本身的不平衡有关，是质量不平衡引起的。
一、主轴在线动平衡简介
主轴的动平衡究其根源就是通过改变主轴本身的质量分布，来达到其主惯性轴与旋转轴相重合的工艺过程。在线动平衡能够在转子正常运行状态下，实时监控转子振动，并随时消除运行过程中出现的不平衡，整个动平衡过程无需停车。对大型旋转设备而言，提高一次动平衡精度，对于减少设备的起停机和加重次数、提高设备的利用率、减少经济损失有重要的影响。因此，如何提高在线一次平衡，并开发出相应完善的主轴在线平衡系统，已经成为主轴在线平衡技术中的一个重要研究内容。从动平衡的角度来说，主轴的平衡大体分为离线衡和在线平衡两大类。在离线平衡中，又根据主轴系统实际运转情况的不同，分为刚性主轴平衡和柔性主轴平衡两大类。其中刚性主轴平衡包括单面平衡（含矢量相位法和四次开机法）和双面平衡（含矢量法和静态耦合法）。在在线平衡中，包括了被动平衡方法和主动平衡方法，主动平衡方法包括了适用于变速旋转平衡中的影响系数法、时变观察法和最小矩阵估计三种方法。其中，影响系数法和修正后的影响系数法只需要一次开机就可以完成平衡过程M o，速度快，模型准确，方法可靠性高，应用范围广，是目前动平衡方法中比较先进的方法之一。
二、在线转子动平衡技术
不论是刚性转子动平衡、挠性转子动平衡，还是现场动平衡都需要在至少开关机数次的情况下进行，但是有一些特别重要的设备，必须保证不间断地连续工作而不能停机，但是长期工作积累下来的热变形、磨损和尘垢、物料的不均匀堆积等因素都会使转子的平衡性遭受破坏，为了保证转子的正常工作，就需要一种不停机就可对转子进行平衡的方法，这就是转子在线动平衡技术。转子在线动平衡技术是利用振动传感器和电气检测装置，在线检测出工作状态下转子的不平衡量的大小及相位，然后根据此信息，再手动或自动控制平衡机构的工作，使其产生相应的校正平衡量，从而使转子及时得到平衡。在线动平衡具有避免频繁开关机，高平衡效率和精度，同时可实现旋转机械工作过程中的自动平衡等优点。从平衡方法来说，转子在线动平衡大致可分为两种：一是通过直接在转子上加重或去重来校正不平衡量的，称为直接法；二是用平衡头来校正转子不平衡量，即平衡头法。直接法是直接在转子上加重或去重的平衡方法，具有简便、迅速、易于控制等优点。主要有激光去重法和高速热喷射加重法两种。激光去重法由于直接在工件表面进行操作，容易留下烧痕，产生飞边，毛刺和氧化物，这不仅使转子材料疲劳极限降低、影响转子使用寿命，还会影响平衡质量。而高速热喷射加重法虽然不同于激光去重法那样影响转子材料疲劳强度，但仍会对转子的表面质量造成一定程度的影响。另外，喷射的动量会使转子受到很大的横向冲击，影响转子运转，甚至导致转子损坏。平衡头法就应用得比较广泛用。所谓平衡头就是一种可在线调整校正平衡量的装置。平衡头法就是将平衡头装在旋转轴上，根据测得的转子振动信息，通过控制系统在平衡头内调整质量的大小和方位，使其产生校正平衡量，并与原始不平衡量相抵消，达到平衡转子的目的。这种方法调整灵活，平衡迅速，且便于在线应用。平衡头一般分为机械式和喷液式平衡头。机械式平衡头包含两个可沿周向或径向移动的平衡质量块，通过调整它们之间的相对位置来获得校正平衡量，它具有调整灵活，平衡速度快，效率高等优点。喷液式平衡头是十几年前出现于美国的一种动态液体平衡装置，该装置有4个互不相通信号的扇形空腔，各自对应一个喷嘴，在振动信号和象限信号的共同作用下，控制平衡机构的工作，将平衡介质喷射到空腔中实现平衡。
三、风机转子平衡方法的选择与确定
如何选择风机转子的平衡方法，是一个关键问题。各类机械所选择的平衡方法很多：
1.专用平衡机平衡法。其能够较好地对转子本身进行平衡，但是对于转子尺寸较大时，往往需要不同规格尺寸的动平衡机，而且实验时需将转子从机器上拆下来，这样既不经济，又会延长检修时间，影响使用。特别是动平衡机无法消除由于装配或其他元件引发的系统振动。
2.三点平衡法。在转子的圆周上等分三点，分别加同一试重块，用测振仪测出三次振动结果，按比例进行几何作图求出配重块的质量和位置，该方法简单，但平衡的精度不很理想。
3.现场动平衡仪校正法。利用振动和光电传感器现场对转子拾取振动数据，所得数据输入动平衡仪，通过该仪器提供的动平衡应用软件进行数据处理，得出配重块的质量和位置。该方法的试验状态与实际工作状态一致，有利于提高测算不平衡量的精度，降低系统振动，是我们将要采用的技术。
四、风机转子不平衡常规检修方法及存在的问题
目前烧结厂主抽风机转子的主要检修方法是打开风机机壳，更换风机转子，视情况更换风机轴瓦。常规风机检修方法存在的主要问题：
1.更换转子用时较长。以2号烧结机主抽风机更换转子为例，正常情况下，一般需要用时30h以上，如遇到需要更换轴瓦等其他情况则用时更长。
2.人力物力浪费严重。仍以2号烧结机主抽风机更换转子为例，更换一台风机转子需要30余人连续工作，实际用工达到120个工作日，更换风机转子同时不可避免的造成物资材料的消耗。
3.备件运输及修复费用高。风机转子下线后，需要运输到相关专业厂家在平衡机上找动平衡，合格后运回现场作为下次检修备件。转子运输及修复均发生费用。因转子规格较大，一旦存放时间较长，检修前还需将风机转子再次找动平衡。
4.不平衡故障振动特征。时域波形是以转频为周期的近似正弦波；频域中，振动的主要能量集中于转频处；轴心轨迹为椭圆形；相位比较稳定；振动随转速的变化非常明显。
五、在线平衡在主抽风机中的应用
例如某炼铁厂对2号烧结机系统的2号风机主抽风机进行了在线动平衡检修。检修前风机振速4.6mm/s，风机振动较大。按照动平衡程序对风机启动4次进行了动平衡试验。第一次启动风机进行初始振动数据测量后停机，得出试重配重为680g，并在任意角度焊接配重块（该角度视为0。）。第二次启动风机进行试重法的试重振动测量，经数据采集后，停风机去掉配重块，在～108g或者252。焊接配重钢板1580g，第三次风机启动进行残余振动测量，风机电动机各振动数据明显下降，为确保风机在下一步生产中稳定顺行，采集数据停机后，在+105。焊接配重380g。第四次启动风机后，风机及电动机各振动数据又有所下降，达到了风机的运行要求，完成了风机在线平衡的工作。2号风机四次动平衡后振动数据见表1。
在线动平衡技术在炼铁厂风机转子上的应用，取得了良好的经济效益，一次动平衡可节约直接成本32．1万元，现已在全厂得到广泛应用。
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论文作者:李慧琴
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/5
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