一、设备动平衡的重要性
引起转子不平衡的因素有很多,如:转子材质不均匀、联轴器不平衡、键槽不对称、转子加工误差、转子运动过程中的腐蚀、磨损和热变形等。这些因素通常是随机的,无法计算。需要通过重力试验(静平衡)和旋转试验(动平衡)进行测量和修正,将其降低到允许范围内。
转子在运行过程中不可避免地会出现不平衡,特别是对于高速旋转的设备。不平衡转子是主要激振力,如风机、水泵电机、汽轮发电机等,不平衡影响设备的其他部件,如轴承、电机等、齿轮等可能造成损坏;因此,转子动平衡是消除旋转设备振动的重要措施。
多年的实践经验和统计表明,高达70%的工频振动是由转子不平衡引起的,约50%的机械振动是由不平衡力引起的。因此,解决转子不平衡问题是减少设备振动和设备故障的有效方法。因此,需要改变旋转机械运动部分的质量,减小不平衡力,即平衡转子。
2、现场动平衡技术
现场动平衡是工矿企业广泛应用的一项实用技术。它利用振动频谱分析,快速判断现场转子的运行状态,分析旋转设备是否存在动平衡故障。如果存在,可以使用系统提供的试重法或影响系数法进行动平衡校正,系统会自动计算出添加(减去)配重的质量大小和角度。这有效地减少了因动平衡不良引起的设备振动异常。
与使用动平衡机进行动平衡相比,动平衡仪具有以下优点:
现场动平衡机可以在不改变设备原有安装条件的情况下,短时间内解决设备转子或轴系动平衡不良的问题,从而大大节省拆卸、运输、安装、维护成本,从而为企业带来明显的经济效益;
现场动平衡仪不仅可以在额定运行转速范围内进行平衡,还可以在负载等各种工况下进行平衡;
现场动平衡仪直观、准确地检查平衡效果和精度。
现场动平衡仪最突出的优点是可以快速确定现场设备的运行状态,无需将转子拆下来放在动平衡机上进行平衡。
目前,大多数现场动平衡仪器一次现场动平衡校正即可消除转子(轴系)90%以上的不平衡量。
三、现场动平衡仪与动平衡机的优缺点比较
使用动平衡机测试时,系统干扰小,平衡精度高,效率高。特别适用于生产过程中旋转机械零件的单独平衡。目前,动平衡机在动平衡领域发挥着非常重要的作用,这种平衡方法常用于汽轮机和航空发动机。
但应用动平衡机进行动平衡存在以下问题:
(1)平衡时转速与工作转速不一致,导致平衡精度下降,不能有效防止转子高速时变形引起的不平衡;
(2)平衡机(特别是高速立式平衡机)价格昂贵;
(3)在动平衡机上平衡好的转子安装后很难保证其平衡精度。因为动平衡时的支撑条件与转子在实际工况下的支撑条件不同,转子与平衡装置的配合也不同于转子与自身轴的配合,即使已经过动平衡机在出厂前就达到了高精度平衡转子在经过运输、重新组装等工序后,在使用前其平衡精度必然会有所下降。当以工作速度运行时,仍可能产生不允许的振动。
(4)有些转子受到尺寸和重量的限制,很难甚至不可能在平衡机上进行平衡。例如,大型发电机、汽轮机等特大型转子、大型高温汽轮机转子等,显然无法使用平衡机进行平衡;
(5)必须拆卸转子进行动平衡,停机时间长,平衡速度慢,经济损失大;
现场动平衡仪采用整机现场动平衡方法,使上述问题得到更好的解决——
组装好的旋转机械在现场安装状态下的平衡作业称为整体现场平衡。
现场动平衡仪以机器作为动平衡基础,通过传感器测得的转子相关部位的振动信息进行数据处理,确定转子各平衡校正面上的不平衡情况及其方位,并消除或增加重量。消除不平衡量,实现高精度平衡。
由于整机现场动平衡直接与整机相连,不需要动平衡机,只需要一套价格低廉的测试系统,因此更加经济。另外,由于转子是在实际工况下进行平衡的,因此无需装配等工序,整机在工况下即可达到较高的平衡精度。
当然,现场动平衡仪器的使用还存在一些不足。例如,有些转子由于支撑原因无法在现场进行动平衡;有些转子含有油污、物料、灰尘等,在高速旋转时造成很大的污染。但省时、高效确实是现场动平衡仪将逐渐取代动平衡机的主要原因。