轉(zhuǎn)子的動靜平衡與實際現(xiàn)場工作處理經(jīng)驗

2009-10-13 99462325 真空技術(shù)論壇

在現(xiàn)場工作中遇到如下案例，共探討分享

　　某主給水泵電機因非驅(qū)動端軸承內(nèi)一固定螺栓斷裂且軸瓦間隙過大（油膜渦動）導(dǎo)致振動超標，缺陷處理完成后連續(xù)啟停時沒有按照規(guī)程操作（連續(xù)啟停間應(yīng)間隔0.5～1小時以上，以均勻熱場），導(dǎo)致塑性彎軸。

　　解體檢查，轉(zhuǎn)子中間部位彎度約0.5mm。由于受工期限制，直軸困難。經(jīng)專家討論，進行動平衡，動平衡塊加在軸端的風(fēng)扇葉輪槽內(nèi)（原先已經(jīng)加裝了約5kg，后又加裝了3kg)。動平衡機上顯示殘余動不平衡量小于許用動不平衡量。動平衡合格。

　　回裝再次啟動，振動比動平衡前更大，且頻譜顯示故障特征仍為動不平衡。再次解體檢查，安裝過程滿足要求。原因出在哪呢？再次查找該類型電機的技術(shù)說明書，并聯(lián)系廠家。發(fā)現(xiàn)犯了一個致命錯誤，該電機工作轉(zhuǎn)速約2981Rpm，超過了該轉(zhuǎn)子的一次臨界值。當時為了安裝方便，動平衡塊都集中在了軸的兩端，在低速情況下（500rpm），整個轉(zhuǎn)軸是剛性的，根據(jù)動平衡理論是能實現(xiàn)動平衡的。但到了工作轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生了一階變形，原有的配重（剛好是同向配重），進一步加劇了變形量（向中間拱起）。導(dǎo)致振動比動平衡前更嚴重。

　　解決措施：取消為消除塑性彎軸而加裝的配重塊，加工同等質(zhì)量的長纖絲（方便安裝在線包槽中），按照原有角度，從軸的兩端移至中間部位）。

　　完成后，再次啟機，振動合格，工作正常。

轉(zhuǎn)子的靜平衡和動平衡

1、定義

1）靜平衡

　　在轉(zhuǎn)子一個校正面上進行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在靜態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為靜平衡又稱單面平衡。

2）動平衡

　　在轉(zhuǎn)子兩個校正面上同時進行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，為動平衡又稱雙面平衡。

2、轉(zhuǎn)子平衡的選擇與確定

　　如何選擇轉(zhuǎn)子的平衡方式，是一個關(guān)鍵問題。其選擇有這樣一個原則：只要滿足于轉(zhuǎn)子平衡后用途需要的前提下，能做靜平衡的，則不要做動平衡，能做動平衡的，則不要做靜動平衡。原因很簡單，靜平衡要比動平衡容易做，動平衡要比靜動平衡容易做，省功、省力、省費用。那么如何進行轉(zhuǎn)子平衡型式的確定呢？需要從以下幾個因素和依據(jù)來確定：

　　1）轉(zhuǎn)子的幾何形狀、結(jié)構(gòu)尺寸，特別是轉(zhuǎn)子的直徑D與轉(zhuǎn)子的兩校正面間的距離尺寸b之比值，以及轉(zhuǎn)子的支撐間距等。

　　2）轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速。

　　3）有關(guān)轉(zhuǎn)子平衡技術(shù)要求的技術(shù)標準，如GB3215、API610第八版、GB9239和ISO1940等。

3、轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件

　　在GB9239-88平衡標準中，對剛性轉(zhuǎn)子做靜平衡的條件定義為："如果盤狀轉(zhuǎn)子的支撐間距足夠大并且旋轉(zhuǎn)時盤狀部位的軸向跳動很小，從而可忽略偶不平衡（動平衡），這時可用一個校正面校正不平衡即單面（靜）平衡，對具體轉(zhuǎn)子必須驗證這些條件是否滿足。在對大量的某種類型的轉(zhuǎn)子在一個平面上平衡后，就可求得最大的剩余偶不平衡量，并除以支撐距離。如果在最不利的情況下這個值不大于許用剩余不平衡量的一半，則采用單面（靜）平衡就足夠了。從這個定義中不難看出轉(zhuǎn)子只做單面（靜）平衡的條件主要有三個方面：一個是轉(zhuǎn)子幾何形狀為盤狀；一個是轉(zhuǎn)子在平衡機上做平衡時的支撐間距要大；再一個是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時其校正面的端面跳動要很小。

　　對以上三個條件作如下說明：

1）何謂盤狀轉(zhuǎn)子

　　主要用轉(zhuǎn)子的直徑D與轉(zhuǎn)子的兩校正面間的距離尺寸b之比值來確定。在API610第八版標準中規(guī)定D/b＜6時，轉(zhuǎn)子只做單面平衡就可以了；D/b≥6時可以作為轉(zhuǎn)子是否為盤狀轉(zhuǎn)子的條件規(guī)定，但不能絕對化，因為轉(zhuǎn)子做何種平衡還要考慮轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速。

2）支撐間距要大

　　無具體的參數(shù)規(guī)定，但與轉(zhuǎn)子校正面間距b之比值≥5以上均視為支撐間距足夠大。

3）轉(zhuǎn)子的軸向跳動

　　主要指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時校正面的端面跳動，因為任何轉(zhuǎn)子做平衡試都是經(jīng)過精加工的，加工后已保證了轉(zhuǎn)子的孔與校正面之間的行為公差，端面跳動很小。

　　根據(jù)上述轉(zhuǎn)子做單面（靜）平衡的條件，再結(jié)合有關(guān)泵方面的技術(shù)標準（如GB3215和API610第八版），只做靜平衡的轉(zhuǎn)子條件如下：

　　1）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速＜1800轉(zhuǎn)/分時，不論D/b＜6或D/b≥6只做靜平衡即可。但是如果要求做動平衡時，必須要保證D/b＜6，否則只能做靜平衡。

　　2）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速≥1800轉(zhuǎn)/分時，如果D/b≥6只做靜平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于許用不平衡量的1/2。如果要求做動平衡，要看兩個校正面的平衡是否能在平衡機上分離開，如果分離不開，則只能做靜平衡。

　　3）對一些開式葉輪等轉(zhuǎn)子，如果不能實現(xiàn)兩端支撐，只做靜平衡即可。因為兩端不能支撐，勢必進行懸臂，這樣在平衡機上做動平衡很危險，只能在平衡架上進行單面（靜）平衡。

4、轉(zhuǎn)子做動平衡的條件

　　在GB9239標準中規(guī)定："凡剛性轉(zhuǎn)子如果不能滿足做靜平衡的盤狀轉(zhuǎn)子的條件，則需要進行兩個平面來平衡，即動平衡。只做靜平衡的轉(zhuǎn)子條件如下（平衡靜度G0.4級為最高精度，一般情況下泵葉輪的動平衡靜度選擇G6.3級或G2.5）：

　　1）對單級泵、兩級泵的轉(zhuǎn)子，凡工作轉(zhuǎn)速≥1800轉(zhuǎn)/分時，只要D/b＜6時，應(yīng)做動平衡。

　　2）對多級泵和組合轉(zhuǎn)子（3級或3級以上），不論工作轉(zhuǎn)速多少，應(yīng)做組合轉(zhuǎn)子的動平衡。