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利用現場動平衡技術提高企業設備維修效率-風機振動
日期：2024-05-03 16:39
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摘要：
利用現場動平衡技術提高企業設備維修效率-風機振動
轉子不平衡是旋轉機械的常見故障類型之一，同時也是造成軸承等轉子部件過早損壞的原因之一。在大量使用旋轉設備如風機、電機、泵的企業裡由於磨損、結垢等原因而產生轉子不平衡的幾率很高。動平衡校正是機械加工業和設備維護中常用的解決旋轉部件動不平衡的一種方法，人們常常是在動平衡機上進行轉子動平衡校正，如風機廠對風機轉子、電機廠對電機轉子等。
近來，在排除不平衡故障時人們越來越注意到“現場動平衡”這種技術，其原因就在於現場動平衡具有兩個優點：1，避免大量拆裝——節約了拆裝工時、運輸工時、保存了原有的安裝精度；2，能有效地提高整個轉子係統的平衡精度。
2001年6月23日，巢湖水泥廠一台物料風機振動過大而無法運行。其情況為：德國製造，直徑3m，額定轉速993r/min，空載轉速997r/min，由功率1800KW的電機驅動，結構圖如（圖1）所示；振動驗收標準為Vrms≤1.9mm/s，振動允許上限（連鎖停機門坎值）為5.0mm/s。2000年11月製造廠派員安裝振動恰好為1.9mm/s，過3個月後振動超過5.0mm/s，後隨不斷加大連鎖停機振動門坎值直*10mm/s（係統設置的*大量程）。6月23日振動達到10mm/s無法繼續帶負載運行而停車。6月24日，我們對風機進行了監測：靜態盤車發現對中良好；空載條件下，隨轉速的升高，法蘭間距明顯增大從0.5mm增*4mm左右，表現為電機主軸往後退約4mm，由於風機狀態良好時電機不存在這種現象，所以我們排除了由於電機磁場中心不重合而造成主軸後退這種可能。另一方麵，從頻譜分析看表現為較明顯的對中**故障，結合靜態對中良好的情況，我們初步認為，風機可能存在較嚴重的不平衡故障。動態條件下風機軸出現彎曲從而產生對中**的現象，電機主軸後退則很可能是由於**的對中狀態下聯軸器柱銷與柱銷孔產生軸向推力所致。解決的方案是*先解決不平衡問題，很可能對中**、電機主軸後退等問題會隨著不平衡問題的解決而自然解決。
於是我們利用HG-3538現場動平衡儀進行動平衡校正。分3個步驟。
1， 在軸上貼反光條，測初始振動，得通頻振幅Vrms0=10.58mm/s，工頻振幅V0=13.50mm/s，相角φ067º。＝
2， 測加試重後振動，加試重322g，測得通頻振幅Vrms1=9.52mm/s，工頻振幅V1=11.85mm/s，相角φ187º。自動求得動平衡解算結果：在60º加927g＝
3， 測剩餘振動，以加試重部位的角度為0º，順著旋轉方向轉過60º並加配重，測得通頻振幅Vrms2=1.08mm/s，工頻振幅V2=0.83mm/s，相角φ2117º。＝
以上動平衡過程報表如下：
步驟 | 試重、配重 | 轉速（r/min） | 基頻振動（1X） | 解算配重 | |||
質量 (g) | 角度 | 幅值(mm/s) | 相位 | 質量 (g) | 角度 | ||
初始振動 | ------- | -------- | 997 | 13.50 | 67º | ------- | ------- |
加試重 | 322 | 0º | 997 | 11.85 | 87º | 927 | 60º |
剩餘振動 | 930 | 60º | 996 | 0.85 | 117º | ||
顯然通頻振幅Vrms2=1.08mm/s已經滿足驗收標準Vrms≤1.9mm/s，同時不對中現象和電機軸後竄現象都不再明顯，所以此次故障分析基本正確並且現場動平衡校正也是非常成功的。從始*終用了一個半小時，就可以恢複正常生產。據設備部門介紹這樣一台風機如果拆下來送出去修理需要一周左右的時間，直接費用包括拆卸、安裝、調試、運輸等約4~5千元，但故障停機導致生產損失為每天14萬元。可見利用現場動平衡技術可以方便而快捷地解決不平衡問題，據筆者了解該廠現場人員已熟練地使用HG-3538現場動平衡儀做了多次現場動平衡，效果都非常好。
另一方麵，在實際工作中我們利用動平衡機對轉子進行動平衡校正時，往往由於轉速不夠而造成平衡精度不夠。比如我們在某企業看到，凡送來修理的轉子不管額定轉速是600r/min還是3000 r/min都一律用600 r/min的轉速做動平衡。大家知道，不平衡質量與其造成的動反力之間存在如下關係：F= m×r×ω2。從這個式子我們可以看出，在相同的測量精度條件下平衡精度與轉速的平方成反比例關係（指剛性轉子），所以動平衡機的轉速不夠的話將大大影響動平衡的效果。現場動平衡由於利用了原有的傳動係統，動平衡校正時的轉速一般都可以達到或略超過額定轉速，所以轉速這一問題可以不考慮；同時由於往往是以係統整體的方式來進行的，所以得到的係統總體平衡精度將更高。
總之，現場動平衡技術是一種成熟、實用的維修技術；現場動平衡儀是一種投入產出比很高的測試儀器。