動平衡技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用及分析

趙萬春

(撫順新鋼鐵有限責(zé)任公司，遼寧 撫順 113001）

根據(jù)不完全的統(tǒng)計(jì)，很多旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動出現(xiàn)問題都是由于轉(zhuǎn)子不平衡而導(dǎo)致的，這也是引起旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)機(jī)械振動的最為重要的原因。針對線性系統(tǒng)而言，由失衡引起的振動頻率大概為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率。如果系統(tǒng)是非線性的，那么就必然會導(dǎo)致失衡進(jìn)而出現(xiàn)一系列的高階諧波成分的振動。這就需要采取一些措施保證能夠消除失衡而引起的振動，所以就要應(yīng)用動平衡技術(shù)。不同的生產(chǎn)有不同的需求，不可能有很長的時間將轉(zhuǎn)子從殼體中取出,所以需要到外廠進(jìn)行相關(guān)的操作，保證平衡。在很多情況下，可以對狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，保證進(jìn)行頻譜的分析,并根據(jù)動平衡技術(shù)保證在不拆卸機(jī)器的情況下，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行有效的動平衡研究。

1 動平衡技術(shù)簡介

動平衡就是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械處于工作的狀態(tài)下，并對振動進(jìn)行分析，保證能夠?qū)崿F(xiàn)平衡校正。這樣的實(shí)驗(yàn)方法有很大的優(yōu)勢，例如不需要拆卸機(jī)器，就可以吊出轉(zhuǎn)子,同時也不需要平衡機(jī)或是類似于實(shí)驗(yàn)臺等相關(guān)的設(shè)備,就能夠避免進(jìn)行拆卸或是進(jìn)行重裝而導(dǎo)致出現(xiàn)的誤差。在必要的情況下，可以使用微量補(bǔ)償從而保證轉(zhuǎn)子不被腐蝕和磨損。但是需要指出的是，動平衡的指標(biāo)是失衡能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)振動，如果能夠?qū)⑵淇刂圃谠试S的范圍內(nèi)，就可以在一定程度上消除平衡。但是往往由于測量的誤差等其他因素，要想達(dá)到完全平衡是不可能的[1]。對于現(xiàn)場的動平衡技術(shù),可以使用影響系數(shù)法，才能保證技術(shù)的使用條件。主要的思想就是通過轉(zhuǎn)子與軸承兩者組成的系統(tǒng)，并保持一定程度的平衡，這樣的振動響應(yīng)會導(dǎo)致不平衡的出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致振動響應(yīng)出現(xiàn)線性疊加,這樣就將其稱為影響系數(shù)。而動平衡的現(xiàn)場應(yīng)用就是在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行平衡量的轉(zhuǎn)換，讓平衡量的測試保證在影響系數(shù)范圍內(nèi)，并因此而求得加(減)的平衡校正量。

2 動平衡計(jì)算分析

動平衡的計(jì)算需要建立在對動平衡技術(shù)有所了解的情況下，這樣才能保證轉(zhuǎn)子的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。一旦轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速比較低，與一階臨界的轉(zhuǎn)速無法進(jìn)行比較,就可以將其稱為剛性轉(zhuǎn)子,反之就可以稱為撓性轉(zhuǎn)子。它們在動力學(xué)方面會有很大的特性差別，因而表現(xiàn)為對應(yīng)不同的平衡方法。動平衡計(jì)算主要包括單面和雙面的動平衡計(jì)算，不同的轉(zhuǎn)子與其對應(yīng)的動平衡也有所不同。不同的轉(zhuǎn)速會由于離心慣性不一致而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)不同程度的偏差，轉(zhuǎn)子在彎曲的過程中會改變之前的質(zhì)量分布,進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)離心力的分布[2]。轉(zhuǎn)子的不平衡狀態(tài)是由轉(zhuǎn)速變化所導(dǎo)致的，也就是說轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)子會因?yàn)檗D(zhuǎn)速的變化而打破原有的平衡狀態(tài)。理論上來講，轉(zhuǎn)子會有無窮多個平面，之后對轉(zhuǎn)子的各個平面進(jìn)行校正，保證轉(zhuǎn)子能夠達(dá)到平衡。只有在這樣的狀況下，轉(zhuǎn)子能夠在達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速下保持原有的平衡，但是這種平衡并不會實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，電測技術(shù)已經(jīng)成功推動了動平衡技術(shù)的發(fā)展，很多學(xué)者也因此研究了與動平衡相關(guān)的計(jì)算算法。對于動平衡的試驗(yàn),可以讓風(fēng)機(jī)的振動有比較大幅度的降低,這樣才能取得較為滿意的效果。動平衡計(jì)算還可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號的處理，并對轉(zhuǎn)子現(xiàn)場進(jìn)行平衡測試，保證能夠給出多種校正方式。此外由高校師生共同研究的現(xiàn)場動平衡測試系統(tǒng),也能夠應(yīng)用相關(guān)分析的方法對動平衡進(jìn)行分析，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明可以這個系統(tǒng)能夠取代硬件儀器資源,并縮短時間周期和節(jié)約成本。但是也能夠方便地進(jìn)行維護(hù)，方便使用，鑒于這些廣闊的應(yīng)用前景，因此可以進(jìn)行大力的推廣。

3 動平衡技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用及分析

動平衡的現(xiàn)場應(yīng)用可以體現(xiàn)在多個方面，但是對于一些比較重要的設(shè)備，還需要保證其能夠進(jìn)行長時間的工作，這樣才能有良好的表現(xiàn)性能。但是因?yàn)殚L時間的工作會導(dǎo)致機(jī)器出現(xiàn)熱變形或是磨損，從而讓轉(zhuǎn)子的平衡遭到破壞，這時就需要一種轉(zhuǎn)子在線動平衡技術(shù)。動平衡技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)子在線動平衡技術(shù)上，可以對振動傳感器進(jìn)行利用，保證能夠在工作狀態(tài)下對不平衡的量進(jìn)行處理。通過手動或自動的方式控制平衡機(jī)構(gòu)的工作,能夠保證對平衡量進(jìn)行校正，從而讓轉(zhuǎn)子保持平衡。如果對平衡方法進(jìn)行探究，那么轉(zhuǎn)子可以分為兩種，一是通過直接在轉(zhuǎn)子上進(jìn)行加重，保證能夠進(jìn)行校正，這是直接的方法，還可以利用轉(zhuǎn)子來保證不平衡量的測定。例如電磁式在線動平衡機(jī)構(gòu)的原理,就是根據(jù)機(jī)構(gòu)所需進(jìn)行必要的執(zhí)行操作，能夠設(shè)計(jì)出一種高速的主軸驅(qū)動器，保證能夠控制平衡環(huán)，并達(dá)到高速主軸的在線動平衡。通過這樣的系統(tǒng)和方法驗(yàn)證，可以讓不同方向的任意轉(zhuǎn)盤進(jìn)行移動控制，從而減少時間，提高經(jīng)濟(jì)效益。

自從上個世紀(jì)起，動平衡技術(shù)已經(jīng)朝向成熟的方向發(fā)展，而且日趨完備,人們能夠?qū)悠胶饧夹g(shù)進(jìn)行研究，并保證能夠隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步而改良轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以及精密度。但是全新的動平衡技術(shù)研究仍需努力，對動平衡的現(xiàn)場研究需要保證可以試用到不同的范圍之中。各種動平衡技術(shù)都有全新的發(fā)展空間，可以隨著傳感器的精度而提高一體化技術(shù)。動平衡技術(shù)需要引起廣泛的重視，保證有較高的平衡系統(tǒng)造價，這是未來發(fā)展的主要問題。

[1] 饒金陽.汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子高速動平衡時支承方式的研究[J].科技信息，2010(01).

[2] 祁乃斌,袁奇,饒金陽.長外伸段轉(zhuǎn)子高速動平衡時支承方式的研究[J].熱能動力工程，2008(04).