康登電氣淺談動平衡測量中的若干問題

點擊次數：3537 更新時間：2019-01-12

動平衡測量中的若干問題

7.1、確認轉子設備是否有不平衡引起振動

首先要確認轉子設備是否存在不平衡引起振動。現場設備的振動是復雜的，一般混頻振動。只有在不平衡振動分量占混頻總振動量的80%以上，使用本儀器才能看到效果。具體說運用本儀器的“信號分析”里“FFT分析”功能，對振動信號進行頻譜分析。通過頻譜分析，如果基頻的振動量很大，其他倍頻振動量都很小，甚至沒有。運用本儀器的操作就能達到令人滿意的效果。將振動測量中振動量值，與動平衡測量中振動量值進行比較，當動平衡測量中振動量值接近振動測量中振動量值，認為不平衡量值占總振動量值的百分比大，動平衡測量效果明顯。否則測量效果會不盡人意。

7.2、動平衡儀對設備的基本要求

動平衡儀對機器設備的基本要求：①在工作轉速范圍內，能夠進行多次啟停機運轉。具動體說用試重法，對單面平衡至少需要開機3次，對雙面平衡至少需要開機4次，才能看到動平衡的效果。②能夠方便在現場對轉子進行加重或去重工作。一切封閉的旋轉轉子或軸系或不允許在轉子校正平面上加重或去重，是無法進行動平衡操作。③現場能方便安裝傳感器，單面平衡需求安裝一個轉速傳感器和一個振動傳感器，雙面平衡需求安裝一個轉速傳感器和二個振動傳感器。這些都是動平衡儀測量的先決條件。

7.3、如何提高動平衡儀測量精度

動平衡儀不同于動平衡機。動平衡機既有電控部分，又有支撐轉子運轉的機械部分。動平衡儀只有電控部分，其支撐轉子運轉的機械部分是由各家用戶提供的；現場有進口設備；有國產設備；有各廠自己生產的設備；有臨時焊接的設備，各種設備機械加工的精度各不相同，差別很大。另外現場測試環境也是不同的有的干擾大，有的干擾小。這就造成平衡儀到各廠家測量精度的不同，無法給出一個同一的測量精度標準。在本儀器中只有一個技術指標，不平衡量減少率≥８5％，這個指標也是比較籠統的。在進口設備；國產設備中能夠達到這個指標，對各廠自己生產的設備只能接近這個指標，對現場臨時焊接的設備則是很難達這個指標。總之動平衡儀測量精度取決于支撐轉子運轉的設備的精度等級，設備的精度等級越高，動平衡儀測量精度也越高。

7.4、動平衡儀與動平衡機的區別

現場動平衡儀的優點：①現場平衡是在*裝配好的機器上進行的，可以補償裝配上的誤差。②不必拆卸機器和運輸轉子到動平衡機。節省時間；降低費用；減少停機損失。③現場動平衡儀可以平衡任何重量和體積大小的轉子。動平衡機則對轉子重量和尺寸是有一定規定和要求的。④較低的投資成本，動平衡機少則幾萬多則十幾萬元，一臺便攜式動平衡儀一般都在1萬元以下。

7.5、三種轉速傳感器的比較

轉速傳感器有光電轉速傳感器，霍爾轉速傳感器，以及激光轉速傳感器（選購件）。

本儀器配套發貨是光電轉速傳感器，光電轉速傳感器的優點是；測量轉速時只貼一張白色雙面膠反光紙，沒有任何附加質量，筒便易行。測量距離為1-30cm,基本上能滿足現場測量的需要。缺點是：易受光線的干擾，有時要求反復要調節光電傳感器上面白色的靈敏度旋鈕，使動作指示燈在不停的閃爍。

霍爾傳感器的優點是；輸出脈沖好，抗干擾能力強，現場安裝簡單。對準配套小磁鋼后，測量過程中不要做任何調整。缺點是：小磁鋼本身有質量對測量精度有影響。小磁鋼在高速旋轉時會飛出來。如果平面上有孔；有槽；有飛沿，可用502膠水貼牢，工作轉速小于1500轉以下可以考慮采用。

激光轉速傳感器近新發展起來一種轉速傳感器，高轉速可以測到60000轉，適用于高速測量。其測試方法與光電轉速傳感器一樣。比光電轉速傳感器抗干擾能力強，測量距離遠，不需要做任何調整，讀數穩定可靠。缺點是：需要用反光紙。反光紙與被測物體的顏色反差越大，測量結果越好。如反差不明顯，建議以涂刷黑漆或粘貼黑色電工膠布等方式增加反差。激光轉速傳感器需要單獨購買。

7.6、安裝參考標記反光紙要注意什么

配光電傳感器的白色反光紙，配霍爾傳感器的小磁鋼，配激光傳感器的反光紙，均為零相位的標記。安裝參考標記應貼在校正平面或轉軸上容易看到且角度容易測量的地方。另外觀察校正平面有無孔洞，以利于加試重的地方上安放參考標記更好，因為此時既表示計算相角位置為零度，又表示試重位置為零度，給后面輸入試重的角度帶來方便。

7.7、如何克服小磁鋼附加質量的影響

使用霍爾轉速傳感器，需要配套小磁鋼作為標記。小磁鋼本身是一個質量塊，有一定附加質量，對平衡精度要求高的用戶是不容許的。解決的方法是在同半徑對面的位置（相差180°位置），反貼一個同樣的小磁鋼。正貼小磁鋼測轉速，反貼小磁鋼抵消附加質量。另外安放小磁鋼半徑盡量小一點也可以減少小磁鋼附加質量的影響。

7.8、傳感器數值穩定是動平衡測量的關鍵

傳感器數值穩定，包括轉速數值穩定和振動數值穩定。使用光電轉速傳感器數值不穩定，需要重新做光電標記，調節光電傳感器上靈敏度旋鈕。另外還要注意每次設備開機，轉速測量值要基本相同。振動傳感器測量數值不穩定。解決的方法是：①振動傳感器要求安裝在軸承座上，并且越靠近軸承座越好。傳感器可在任意角度測量，原則是測到振動幅度大，數值穩定的方向測量。②在動平衡萊單圖6-6帶寬選擇中選用帶寬窄帶濾波，增加抗干擾能力。注意振動傳感器一定要安裝在垂直于轉子軸的位置。 ③對轉子旋轉的機器設備，增加其剛性支撐，加強設備底腳安裝固定。在設備的底部采取減振措施。保證振動的相角讀數只在個位上數變化，十位上數基本不變化。傳感器數值穩定是動平衡結果重復性好，誤差小的關鍵。

7.9、試重法中試重的重量和角度的確定

試重法動平衡工作需要試加重，根據加重前后的振動變化計算出應加重量與相角。試重塊重量大小的選擇很重要。試重塊重量重了，有可能導致機器振動過大，損壞設備。試重塊重量輕了，加重前后的振動變化不大，計算出誤差較大。試加重大小可以按加重產生的離心力近似等于1%轉子重量的原則來確定。推薦方法是：無論單面或雙面平衡，首先記錄初始振動的幅值和相角，然后記錄加重后振動的幅值和相角。比較前后二次振動的幅值和相角的變化，當幅值大于20%變化，相角大于20°變化，就認為試重塊重量是合適。振幅變化與相位變化只要有一個有變化就行，主要是相角變化更加重要。變化不明顯，就應加大試重的重量。上述所說是針對著個轉子選取試重重量的方法，對于同樣尺寸；同樣大小第二個轉子只要取個轉子巳經計算出來不平衡量作為試重塊大小就可以了。

7.10、在試重法中如何安裝試重塊

一般來說，是在反光紙零位處安放試重塊，當然也可以在校正平面上任意位置。加試重的大小和位置都是任意的。加試重的目的是引起振動矢量發生變化，以利于以后的平衡計算。安裝試重的方法，可以是焊接（重的可以是鐵塊，輕的可以是焊錫絲）。可以借用校正平面上的孔洞安裝螺絲、螺帽、平墊等。設備轉子在低速運轉安裝試重，可以是磁鐵，可以是橡皮泥。以及各種夾子之類，也可以捆綁鐵條等，所有加試重塊前都要先稱重。另外加試重塊過程中都應該注意安全，保證試重塊在設備運轉過程中不能掉下來。

7.11、如何在轉子的校正面上找準不平衡點的角度

一般通過目測確定不平衡量的角度，誤差在10~20°是很正常，如何找準不平衡點的角度，其具體方法：①弧長測量方法，用軟卷尺從反光紙處繞轉子一圈再到反光紙，既測到了轉子周長L L_Φ=Φ×L/360 Φ是需要加重的角度。從反光紙零點位置逆轉子旋轉方向L_Φ的長度既為不平衡點的角度。②參照等分結構法，利用校正平面附近圓周等結構（如等分孔，等分葉片）計算，加重的等分數：N=360×φ/i i是等分數，③自制角度測量靠板，靠板尺寸大小應與轉子的大小而定，角度從轉子旋轉方向逆方向刻度數。

7.12、試重法和影響系數法的運用

對同一轉子或同一外形尺寸、材料及結構的轉子，可以認為其影響系數是不變的。因此，為提高生產效率，對同一轉子或同一外形尺寸、材料及結構的轉子，在使用試重法求得了其影響系數后，就可以使用影響系數法對這些轉子進行平衡。使用影響系數法進行平衡省去了加試重的步驟。對個轉子（新轉子）必須用試重法做動平衡，對于同樣尺寸；同樣大小第二個轉子（老轉子）可以用影響系數法做動平衡，前提是手邊有通過使用試重法求得了其轉子影響系數記錄。試重法適用于大型的單件的轉子做動平衡。影響系數法適用于小型的多批量的轉子做動平衡。

7.13、動平衡測試過程的安全要求

在動平衡測試過程，要時刻注意安全。①振動傳感器下面磁吸座，轉速傳感器軟管支架下的磁力座，吸力都很大，極易夾住手指，操作應十分注意安全。②使用光電傳感器在機器運轉過程中調節傳感器的靈敏度旋鈕時，也要注意安全。③使用霍爾傳感器配套小磁鋼一定要用502膠水將其粘牢。④使用激光轉速傳感器時，眼睛不能直視激光發射管。以免損傷視力。⑤試重采用螺釘連接到轉子，對于將試重焊接在轉子上，一定要焊牢保證運轉時不能掉下來。

7.14、剩余不平衡量的選擇標準

剩余不平衡量的標準：

①對儀器而言，當屏幕上顯示振動信號的上下跳動幅值超過±30%，上下跳動相角超過±30°。動平衡測量就不能進行。此時屏幕顯示的配重M就是轉子的剩余不平衡量。

②如果振動信號選用的是振動烈度mm/s單位，請參照評級標準。

ISO2372評價機器機械振動的評級標準

振動速度均方根值mm/s	I類	II類	III類	IV類
0.28	A	A	A	A
0.45
0.71
1.12	B
1.8		B
2.8	C		B
4.5		C		B
7.1	D		C
11.2		D		C
18			D
28				D
45

機器分類如下：

I類:	發動機和機器的單獨部件。它們完整地聯接到正常運行狀況的整機上（15KW以下的電機是這一類機器的典型例子）。
II類:	無專門基礎的中型機器（具有15～75KW輸出功率的電機），在專門基礎上剛性安裝的發動機或機器（300KW以下）。
III類:	具有旋轉質量安裝在剛性的重型基礎上的大型原動機和其它大型機器，基礎在振動測量方向上相對是剛性的。
IV類:	具有旋轉質量安裝在基礎上的大型原動機和其它大型機器，其基礎在振動測量方向上相對是柔性的（例如輸出功率大于10MW的汽輪發電機組和燃氣輪機）。

評價區域：
區域A：優，新交付使用的機器的振動通常屬于該區域。
區域B：良，通常認為振動值在該區域的機器可不受限制地長期運行。
區域C：較差，通常認為振動值在該區域的機器不適宜于長期持續運行。一般來說，該機器可在這種狀態下運行有*，直到有采取補救措施的合適時機為止。
區域D：差，振動值在這一區域中通常被認為振動劇烈，足以引起機器損壞。

平衡精度等級的合理選與不平衡量的筒化計算公式

精度等級G	轉子類型舉例
G630	剛性安裝的船用柴油機的曲軸驅動件；剛性安裝的大型四沖程發動機曲軸驅動件
G250	剛性安裝的高速四缸柴油機的曲軸驅動件
G100	六缸和多缸柴油機的曲軸驅動件。汽車、貨車和機車用的（汽油、柴油）發動機整機。
G40	汽車車輪、箍輪、車輪整體；汽車、貨車和機車用的發動機的驅動件。
G16	粉碎機、農業機械的零件；汽車、貨車和機車用的（汽油、柴油）發動機個別零件。
G6.3	燃氣和蒸氣渦輪、包括海輪（商船）主渦輪剛性渦輪發動機轉子；透平增壓器；機床驅動件；特殊要求的中型和大型電機轉子；小電機轉子；渦輪泵。
G2.5	海輪（商船）主渦輪機的齒輪；離心分離機、泵的葉輪；風扇；航空燃氣渦輪機的轉子部件；飛輪；機床的一般零件；普通電機轉子；特殊要求的發動機的個別零件。
G1	磁帶錄音機及電唱機驅動件；磨床驅動件；特殊要求的小型電樞。
G0.4	精密磨床的主軸、磨輪及電樞、回轉儀。