今日热门!转子动平衡原理图解_汽轮机转子动平衡的基本原理及动平衡技术

不平衡问题种类

为了以最少的启停次数，获得最佳的平衡效果，我们不仅要认识到动不平衡问题的类型（静不平衡、力偶不平衡、动不平衡），而且还要知道转子的宽径比及转速决定了采用单平面、双平面还是多平面进行动平衡操作。同时也要认识到转子是挠性的还是刚性的。

刚性转子与挠性转子

(资料图片)

对于刚性转子，任何类型的不平衡问题都可以通过任选的二个平面得以平衡。

对于挠性转子，当在一个转速下平衡好后，在另一个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首先在低于它的70%第一监界转速下，在它的两端平面内加配重平衡好后，这两个加好的配重将补偿掉分布在整个转子上的不平衡质量，如果把这个转子的转速提高到它的第一临界转速的70%以上，这个转子由于位于转子中心处的不平衡质量所产生的离心力的作用，而产生变形，如图10所示。由于转子的弯曲或变形，转子的重心会偏离转动中心线，而产生新的不平衡问题，此时在新的转速下又有必要在转子两端的平衡面内重新进行动平衡工作，而以后当转子转速降下来后转子又会进入到不平衡状态。为了能在一定的转速范围内，确保转子都能处在平衡的工作状态下，唯一的解决办法是采用多平面平衡法。

挠性转子平衡种类

如果转子只是在一个工作转速下运转，小量的变形不会产生过快的磨损或影响产品的质量，那么可以在任意二个平面内进行平衡，使轴承的振动降低到最小即可。如果一个挠性转子，只是在一个工作转速下工作，但是将转子的变形量降低到最小是极其重要的，这时最好采用多平面动平衡修正。如果一个转子必须在一个宽广的转速范围内都能平稳地工作，即该转子在低转速时是刚性的，在高转速时是挠性的，这时最好采用多平面动平衡修正。

临界转速

当转子的转速达到自身产生弯曲共振时的转速，称为临界转速。

转子经过临界转速时，转子产生的弯曲振型数，取决转子转速与转子自振频率相一致的数量。一般来说转子的转速低于它的自振频率的70%时，认为它是一个刚性转子，而高于它的自振频率的70%时，认为它是一个挠性转子。由于转子的转速升高通过它的自振频率而产生弯曲或变形时，转子的重心就会偏离转子的转子的转动中心线，产生新的不平衡状态。

二如何识别动不平衡问题

不平衡问题的主要特征

振动频谱典型特征：不平衡问题通常是较高的转频振动占主导，一般其转频振动成份大于或等于其通频振动的80%以上。不平衡力具有一定的方向性，离心力在径向基本是均匀的，轴及支承轴承的运动轨迹近似为一个圆，然而，由于轴承座的垂直支承刚度大于水平方向，所以正常的轴及支承轴承的运动轨迹为椭圆，即正常情况下水平方向振动要比垂直方向振动大1.5到2倍，若超出这个范围，可能存在其它问题，特别是可能存在共振问题。径向与轴向振动比较，当是不平衡问题占主导时，径向振动（水平和垂直）要比轴向方向的振动大得多（悬臂转子除外）。悬臂转子不平衡问题的方向性，通常情况下，径向和轴向振动都比较大，它是静不平衡和力偶不平衡同时存在，所以通常情况下需要二平面进行平衡修正。有不平衡振动问题转子，其振动相位是稳定和可重复的。不平衡问题会促使共振幅值增大，如果转子的工作转速比较靠近其系统自振频率处的共振点时，少量的不平衡振动会增大10到50倍。

转子不平衡问题的相位表现，在转子输入、输出端轴承水平方向测量得到的相位差与在转子输入、输出端轴承垂直方向测量得到的相位差基本相等（+/-30°）否则主要问题不是动平衡问题。例如，如果在一个电机的输入、输出端轴承水平方向测量得到的振动相位差为30°，而在其输入、输出端轴承垂直方向测量得到的振动相位差近似为150°，则工程师企图对这个转子实施动平衡操作，似乎是在浪费时间。

引起转子不平衡的原因

装配错误，安装时一个零件的质量中心线与转动中心线不重合。铸造气孔装配误差半键问题转子变形，由于残余应力、受热不均等引起转子变形。转子上有沉积物设计不均称，如电动机转子绕线一侧与另一侧是不均称的。

由以上原因引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小的一门技术，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重。

动平衡操作的重要性

由于动不平衡产生的力，若不予以修正，在转动设备中具有很强的破坏性，不仅对支承轴承产生损坏，也会引起机器基础开裂，焊缝开裂，同时由于不平衡引起的过大的振幅造成产品质量下降。由于不平衡产生的离心力取决于转子的转速和重点的重量。

动平衡仪工作原理

一、现代动平衡仪普遍采用影响系数法，又叫测相平衡法，其步骤为（以单面平衡为例）：

1) 首先测转频的振幅和相位；

2) 加试重;

3) 测取加试重后的振幅和相位；4) 计算出应加重量和位置如设备做过平衡，影响系数已知，则不必再加试重。上述步骤简化为：

a.测转频的振幅和相位；

b.输入影响系数，仪器直接给出应加重量和位置。

二、双面动平衡

当转子的长度(不含轴)大于半径时，可能要进行双面平衡才能达到满意的效果。

双面动平衡时，需选两个加重平面及两个测振点。在其中一个面加试重时，需同时对两个测点的振动进行测量，即要考虑所谓交叉效应。其步骤大致如下：

a.测量两个测点的初始振动

b.第1面加试重，测量两个测点的振动

c.第2面加试重，测量两个测点的振动

d.仪器自动计算出影响系数、两个面上的应加重量和位置

三、动平衡操作过程中的注意事项

确认是否动平衡问题：

a.看频谱和相位

b.相位的计量方向

c.迎着旋转方向看

d.动平衡测量参数的选择:

中低速机器，用位移或速度测量高速机器用速度或加速度测量e试重是否可用的判断及相应措施 :

加试重前后的	幅值差 < 25%	幅值差 > 25%
相位差 < 25度	增大/移动试重	移动试重
相位差 > 25度	测量值可用	测量值可用

试重与最后的修正重量必须具有同一半径转速必须稳定。

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