康登电气浅谈动平衡测量中的若干问题

点击次数：3082 更新时间：2019-01-12

动平衡测量中的若干问题

7.1、确认转子设备是否有不平衡引起振动

首先要确认转子设备是否存在不平衡引起振动。现场设备的振动是复杂的，一般混频振动。只有在不平衡振动分量占混频总振动量的80%以上，使用本仪器才能看到效果。具体说运用本仪器的“信号分析”里“FFT分析”功能，对振动信号进行频谱分析。通过频谱分析，如果基频的振动量很大，其他倍频振动量都很小，甚至没有。运用本仪器的操作就能达到令人满意的效果。将振动测量中振动量值，与动平衡测量中振动量值进行比较，当动平衡测量中振动量值接近振动测量中振动量值，认为不平衡量值占总振动量值的百分比大，动平衡测量效果明显。否则测量效果会不尽人意。

7.2、动平衡仪对设备的基本要求

动平衡仪对机器设备的基本要求：①在工作转速范围内，能够进行多次启停机运转。具动体说用试重法，对单面平衡至少需要开机3次，对双面平衡至少需要开机4次，才能看到动平衡的效果。②能够方便在现场对转子进行加重或去重工作。一切封闭的旋转转子或轴系或不允许在转子校正平面上加重或去重，是无法进行动平衡操作。③现场能方便安装传感器，单面平衡需求安装一个转速传感器和一个振动传感器，双面平衡需求安装一个转速传感器和二个振动传感器。这些都是动平衡仪测量的先决条件。

7.3、如何提高动平衡仪测量精度

动平衡仪不同于动平衡机。动平衡机既有电控部分，又有支撑转子运转的机械部分。动平衡仪只有电控部分，其支撑转子运转的机械部分是由各家用户提供的；现场有进口设备；有国产设备；有各厂自己生产的设备；有临时焊接的设备，各种设备机械加工的精度各不相同，差别很大。另外现场测试环境也是不同的有的干扰大，有的干扰小。这就造成平衡仪到各厂家测量精度的不同，无法给出一个同一的测量精度标准。在本仪器中只有一个技术指标，不平衡量减少率≥８5％，这个指标也是比较笼统的。在进口设备；国产设备中能够达到这个指标，对各厂自己生产的设备只能接近这个指标，对现场临时焊接的设备则是很难达这个指标。总之动平衡仪测量精度取决于支撑转子运转的设备的精度等级，设备的精度等级越高，动平衡仪测量精度也越高。

7.4、动平衡仪与动平衡机的区别

现场动平衡仪的优点：①现场平衡是在*装配好的机器上进行的，可以补偿装配上的误差。②不必拆卸机器和运输转子到动平衡机。节省时间；降低费用；减少停机损失。③现场动平衡仪可以平衡任何重量和体积大小的转子。动平衡机则对转子重量和尺寸是有一定规定和要求的。④较低的投资成本，动平衡机少则几万多则十几万元，一台便携式动平衡仪一般都在1万元以下。

7.5、三种转速传感器的比较

转速传感器有光电转速传感器，霍尔转速传感器，以及激光转速传感器（选购件）。

本仪器配套发货是光电转速传感器，光电转速传感器的优点是；测量转速时只贴一张白色双面胶反光纸，没有任何附加质量，筒便易行。测量距离为1-30cm,基本上能满足现场测量的需要。缺点是：易受光线的干扰，有时要求反复要调节光电传感器上面白色的灵敏度旋钮，使动作指示灯在不停的闪烁。

霍尔传感器的优点是；输出脉冲好，抗干扰能力强，现场安装简单。对准配套小磁钢后，测量过程中不要做任何调整。缺点是：小磁钢本身有质量对测量精度有影响。小磁钢在高速旋转时会飞出来。如果平面上有孔；有槽；有飞沿，可用502胶水贴牢，工作转速小于1500转以下可以考虑采用。

激光转速传感器近新发展起来一种转速传感器，高转速可以测到60000转，适用于高速测量。其测试方法与光电转速传感器一样。比光电转速传感器抗干扰能力强，测量距离远，不需要做任何调整，读数稳定可靠。缺点是：需要用反光纸。反光纸与被测物体的颜色反差越大，测量结果越好。如反差不明显，建议以涂刷黑漆或粘贴黑色电工胶布等方式增加反差。激光转速传感器需要单独购买。

7.6、安装参考标记反光纸要注意什么

配光电传感器的白色反光纸，配霍尔传感器的小磁钢，配激光传感器的反光纸，均为零相位的标记。安装参考标记应贴在校正平面或转轴上容易看到且角度容易测量的地方。另外观察校正平面有无孔洞，以利于加试重的地方上安放参考标记更好，因为此时既表示计算相角位置为零度，又表示试重位置为零度，给后面输入试重的角度带来方便。

7.7、如何克服小磁钢附加质量的影响

使用霍尔转速传感器，需要配套小磁钢作为标记。小磁钢本身是一个质量块，有一定附加质量，对平衡精度要求高的用户是不容许的。解决的方法是在同半径对面的位置（相差180°位置），反贴一个同样的小磁钢。正贴小磁钢测转速，反贴小磁钢抵消附加质量。另外安放小磁钢半径尽量小一点也可以减少小磁钢附加质量的影响。

7.8、传感器数值稳定是动平衡测量的关键

传感器数值稳定，包括转速数值稳定和振动数值稳定。使用光电转速传感器数值不稳定，需要重新做光电标记，调节光电传感器上灵敏度旋钮。另外还要注意每次设备开机，转速测量值要基本相同。振动传感器测量数值不稳定。解决的方法是：①振动传感器要求安装在轴承座上，并且越靠近轴承座越好。传感器可在任意角度测量，原则是测到振动幅度大，数值稳定的方向测量。②在动平衡莱单图6-6带宽选择中选用带宽窄带滤波，增加抗干扰能力。注意振动传感器一定要安装在垂直于转子轴的位置。 ③对转子旋转的机器设备，增加其刚性支撑，加强设备底脚安装固定。在设备的底部采取减振措施。保证振动的相角读数只在个位上数变化，十位上数基本不变化。传感器数值稳定是动平衡结果重复性好，误差小的关键。

7.9、试重法中试重的重量和角度的确定

试重法动平衡工作需要试加重，根据加重前后的振动变化计算出应加重量与相角。试重块重量大小的选择很重要。试重块重量重了，有可能导致机器振动过大，损坏设备。试重块重量轻了，加重前后的振动变化不大，计算出误差较大。试加重大小可以按加重产生的离心力近似等于1%转子重量的原则来确定。推荐方法是：无论单面或双面平衡，首先记录初始振动的幅值和相角，然后记录加重后振动的幅值和相角。比较前后二次振动的幅值和相角的变化，当幅值大于20%变化，相角大于20°变化，就认为试重块重量是合适。振幅变化与相位变化只要有一个有变化就行，主要是相角变化更加重要。变化不明显，就应加大试重的重量。上述所说是针对着个转子选取试重重量的方法，对于同样尺寸；同样大小第二个转子只要取个转子巳经计算出来不平衡量作为试重块大小就可以了。

7.10、在试重法中如何安装试重块

一般来说，是在反光纸零位处安放试重块，当然也可以在校正平面上任意位置。加试重的大小和位置都是任意的。加试重的目的是引起振动矢量发生变化，以利于以后的平衡计算。安装试重的方法，可以是焊接（重的可以是铁块，轻的可以是焊锡丝）。可以借用校正平面上的孔洞安装螺丝、螺帽、平垫等。设备转子在低速运转安装试重，可以是磁铁，可以是橡皮泥。以及各种夹子之类，也可以捆绑铁条等，所有加试重块前都要先称重。另外加试重块过程中都应该注意安全，保证试重块在设备运转过程中不能掉下来。

7.11、如何在转子的校正面上找准不平衡点的角度

一般通过目测确定不平衡量的角度，误差在10~20°是很正常，如何找准不平衡点的角度，其具体方法：①弧长测量方法，用软卷尺从反光纸处绕转子一圈再到反光纸，既测到了转子周长L L_Φ=Φ×L/360 Φ是需要加重的角度。从反光纸零点位置逆转子旋转方向L_Φ的长度既为不平衡点的角度。②参照等分结构法，利用校正平面附近圆周等结构（如等分孔，等分叶片）计算，加重的等分数：N=360×φ/i i是等分数，③自制角度测量靠板，靠板尺寸大小应与转子的大小而定，角度从转子旋转方向逆方向刻度数。

7.12、试重法和影响系数法的运用

对同一转子或同一外形尺寸、材料及结构的转子，可以认为其影响系数是不变的。因此，为提高生产效率，对同一转子或同一外形尺寸、材料及结构的转子，在使用试重法求得了其影响系数后，就可以使用影响系数法对这些转子进行平衡。使用影响系数法进行平衡省去了加试重的步骤。对个转子（新转子）必须用试重法做动平衡，对于同样尺寸；同样大小第二个转子（老转子）可以用影响系数法做动平衡，前提是手边有通过使用试重法求得了其转子影响系数记录。试重法适用于大型的单件的转子做动平衡。影响系数法适用于小型的多批量的转子做动平衡。

7.13、动平衡测试过程的安全要求

在动平衡测试过程，要时刻注意安全。①振动传感器下面磁吸座，转速传感器软管支架下的磁力座，吸力都很大，极易夹住手指，操作应十分注意安全。②使用光电传感器在机器运转过程中调节传感器的灵敏度旋钮时，也要注意安全。③使用霍尔传感器配套小磁钢一定要用502胶水将其粘牢。④使用激光转速传感器时，眼睛不能直视激光发射管。以免损伤视力。⑤试重采用螺钉连接到转子，对于将试重焊接在转子上，一定要焊牢保证运转时不能掉下来。

7.14、剩余不平衡量的选择标准

剩余不平衡量的标准：

①对仪器而言，当屏幕上显示振动信号的上下跳动幅值超过±30%，上下跳动相角超过±30°。动平衡测量就不能进行。此时屏幕显示的配重M就是转子的剩余不平衡量。

②如果振动信号选用的是振动烈度mm/s单位，请参照评级标准。

ISO2372评价机器机械振动的评级标准

振动速度均方根值mm/s	I类	II类	III类	IV类
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

机器分类如下：

I类:	发动机和机器的单独部件。它们完整地联接到正常运行状况的整机上（15KW以下的电机是这一类机器的典型例子）。
II类:	无专门基础的中型机器（具有15～75KW输出功率的电机），在专门基础上刚性安装的发动机或机器（300KW以下）。
III类:	具有旋转质量安装在刚性的重型基础上的大型原动机和其它大型机器，基础在振动测量方向上相对是刚性的。
IV类:	具有旋转质量安装在基础上的大型原动机和其它大型机器，其基础在振动测量方向上相对是柔性的（例如输出功率大于10MW的汽轮发电机组和燃气轮机）。

评价区域：
区域A：优，新交付使用的机器的振动通常属于该区域。
区域B：良，通常认为振动值在该区域的机器可不受限制地长期运行。
区域C：较差，通常认为振动值在该区域的机器不适宜于长期持续运行。一般来说，该机器可在这种状态下运行有*，直到有采取补救措施的合适时机为止。
区域D：差，振动值在这一区域中通常被认为振动剧烈，足以引起机器损坏。

平衡精度等级的合理选与不平衡量的筒化计算公式

精度等级G	转子类型举例
G630	刚性安装的船用柴油机的曲轴驱动件；刚性安装的大型四冲程发动机曲轴驱动件
G250	刚性安装的高速四缸柴油机的曲轴驱动件
G100	六缸和多缸柴油机的曲轴驱动件。汽车、货车和机车用的（汽油、柴油）发动机整机。
G40	汽车车轮、箍轮、车轮整体；汽车、货车和机车用的发动机的驱动件。
G16	粉碎机、农业机械的零件；汽车、货车和机车用的（汽油、柴油）发动机个别零件。
G6.3	燃气和蒸气涡轮、包括海轮（商船）主涡轮刚性涡轮发动机转子；透平增压器；机床驱动件；特殊要求的中型和大型电机转子；小电机转子；涡轮泵。
G2.5	海轮（商船）主涡轮机的齿轮；离心分离机、泵的叶轮；风扇；航空燃气涡轮机的转子部件；飞轮；机床的一般零件；普通电机转子；特殊要求的发动机的个别零件。
G1	磁带录音机及电唱机驱动件；磨床驱动件；特殊要求的小型电枢。
G0.4	精密磨床的主轴、磨轮及电枢、回转仪。