整机现场动平衡技术是为了解决工艺平衡技术中存在的问题而提出的。
工艺平衡法的测试系统所受干扰小,平衡精度高,效率高,特别适于对生产过程中的旋转机械零件作单体平衡,在动平衡领域中发挥着相当重要的作用,汽轮机、航空发动机普遍采用这种平衡方法。但是,工艺平衡法仍存在以下问题:
(1)平衡时的转速和工作转速不一致,造成平衡精度下降。例如:有不少转子属于二阶临界转速的扰性转子,由于平衡机本身转速有限,这些转子若采用工艺平衡,则无法有效的防止转子在高速下发生变 形而造成的不平衡。
(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,装机后其平衡精度难以保证。因为动平衡时的支承条件不同于转子在实际工作条件下的支承条件,且转子同平衡装置之间的配合也不同于转子与其自身转轴之间的配合条 件,即使出厂前已在动平衡机上达到高精度平衡的转子,经过运输、再装配等过程,平衡精度在使用前难免有所下降,当处于工作转速下运转时,仍可能产生不允许的振动。
(4)有些转子,由于受到尺寸和重量上的限制,很难甚至无法在平衡机上平衡。例如:对于大型发电机及透平一类的特大转子,由于没有相应的特大平衡装置,往往会造成无法平衡;对于大型的高温汽轮 机转子,一般易发生弹性热翘曲,停机后会自动消失,这类转子需进行热动态平衡,用平衡机显然是无法平衡的。
(5) 转子要拆下来才能进行动平衡,停机时间长、平衡速度慢、经济损失大。
为了克服上述工艺平衡法的缺点,人们提出了整机现场动平衡法。
将组装完毕的旋转机械在现场安装状态下进行的平衡操作称为整体现场平衡。这种方法是机器作为动平衡机座,通过传感器测的转子有关部位的振动信息,进行数据处理,以确定在转子各平衡校正面上的不平衡及其方位,并通过去重或加重来消除不平衡量,从而达到高精度平衡的目的。
有于整机现场动平衡是直接接在整机上进行,不需要动平衡机,只需要一套价格低廉的测试系统,因而较为经济。此外,由于转子在实际工况条件下进行平衡,不需要再装配等工序,整机在工作状态下就可获得较高的平衡精度。
平衡的原理
1、产生不平衡的原因
转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障。据统计,旋转机械约有70%的故障与转子不平衡有关。不平衡是各种旋转机械中较普遍存在的故障。引起转子不平衡的原因是多方面的,如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差;运行中联轴器相对位置的改变;转子部件缺损,如:运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢;转子受疲劳应力作用造成转子的零部件(如:叶轮、叶片等)局部损坏、脱落,产生碎块飞出等 [1] 。
2、转子平衡的原理
重新调整转子的质量分布,以使得转子的轴线与其中心主惯性轴线相重合。在转子旋转时,利用仪器测试其转动时的不平衡量存在的位置以及大小然后根据所得数据再相对位置增加或减少重量来实现平衡。
3、不平衡的类型
造成转子不平衡的具体原因很多,按发生不平衡的过程可分为原始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡等几种情况。
(1)原始不平衡:由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的,如出厂时动平衡没有达到平衡精度要求,在投用初期,便会产生较大的振动。
(2)渐发性不平衡:是由于转子上不均匀结垢,介质中粉尘的不均匀沉积,介质中的颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损以及工作介质对转子的腐蚀等因素造成的。其表现为振动值随运行时间的延长而逐渐增大。
(3)突发性不平衡:是由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成,机组振动值突然增大后稳定在一定水平上。
振动精度
振动参数精度5%
转速精度
转速精度1%%
工作温度
-20℃~50℃
环境湿度
95% RH非冷凝
剩余不平衡量
质量为1mg 振动值:速度:0.01mm/s 位移:0.01um
电 源
交/直流供电,直流采用大容量充电电池,充满后,可连续使用8小时以上
存 储
以笔记本电脑为主
采样点数
256、512、1024、2048、4096、8192、16384、32768可选以及长时间连续采集存储。
谱 线 数
100、200、400、800、1600、3200、6400、12800
转速适用范围
标准型:300~60000转/分
低速型:30~60000转/分
高速型:300~180000转/分