現(xiàn)場動平衡技術提高企業(yè)設備維修效率

摘要：介紹了現(xiàn)場動平衡技術的特點和優(yōu)勢，通過具體事例分析了應用現(xiàn)場動平衡技術為企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益。關鍵詞：現(xiàn)場動平衡、故障、不平衡、配重。轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機械的常見故障類型之一，同時也是造成軸承等轉(zhuǎn)子部件過早損壞的原因之一。在大量使用旋轉(zhuǎn)設備如風機、電機、泵的企業(yè)里由于磨損、結(jié)垢等原因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡的幾率很高。動平衡校正是機械加工業(yè)和設備維護中常用的解決旋轉(zhuǎn)部件動不平衡的一種方法，人們常常是在動平衡機上進行轉(zhuǎn)子動平衡校正，如風機廠對風機轉(zhuǎn)子、電機廠對電機轉(zhuǎn)子等。近來，在排除不平衡故障時人們越來越注意到“現(xiàn)場動平衡"這種技術，其原因就在于現(xiàn)場動平衡具有兩個優(yōu)點：1，避免大量拆裝——節(jié)約了拆裝工時、運輸工時、保存了原有的安裝精度；2，能有效地提高整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡精度。

2001年6月23日，巢湖水泥廠一臺物料風機振動過大而無法運行。其情況為：德國制造，直徑3m，額定轉(zhuǎn)速993r/min，空載轉(zhuǎn)速997r/min，由功率1KW的電機驅(qū)動，結(jié)構圖如（圖1）所示；振動驗收標準為Vrms≤1.9mm/s，振動允許上限（連鎖停機門坎值）為5.0mm/s。2000年11月制造廠派員安裝振動恰好為1.9mm/s，過3個月后振動超過5.0mm/s，后隨不斷加大連鎖停機振動門坎值直至10mm/s（系統(tǒng)設置的zui大量程）。6月23日振動達到10mm/s無法繼續(xù)帶負載運行而停車。6月24日，我們對風機進行了監(jiān)測：靜態(tài)盤車發(fā)現(xiàn)對中良好；空載條件下，隨轉(zhuǎn)速的升高，法蘭間距明顯增大從0.5mm增至4mm左右，表現(xiàn)為電機主軸往后退約4mm，由于風機狀態(tài)良好時電機不存在這種現(xiàn)象，所以我們排除了由于電機磁場中心不重合而造成主軸后退這種可能。另一方面，從頻譜分析看表現(xiàn)為較明顯的對中不良故障，結(jié)合靜態(tài)對中良好的情況，我們初步認為，風機可能存在較嚴重的不平衡故障。動態(tài)條件下風機軸出現(xiàn)彎曲從而產(chǎn)生對中不良的現(xiàn)象，電機主軸后退則很可能是由于不良的對中狀態(tài)下聯(lián)軸器柱銷與柱銷孔產(chǎn)生軸向推力所致。解決的方案是首先解決不平衡問題，很可能對中不良、電機主軸后退等問題會隨著不平衡問題的解決而自然解決。

于是我們利用LC-810現(xiàn)場動平衡儀進行動平衡校正。分3個步驟。1，       在軸上貼反光條，測初始振動，得通頻振幅Vrms0=10.58mm/s，工頻振幅V0=13.50mm/s，相角φ067o。＝2，      測加試重后振動，加試重322g，測得通頻振幅Vrms1=9.52mm/s，工頻振幅V1=11.85mm/s，相角φ187o。自動求得動平衡解算結(jié)果：在60o加927g＝3，      測剩余振動，以加試重部位的角度為0o，順著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過60o并加配重，測得通頻振幅Vrms2=1.08mm/s，工頻振幅V2=0.83mm/s，相角φ2117o。＝  以上動平衡過程報表如下：

  步驟 試重、配重 轉(zhuǎn)速（r/min） 基頻振動（1X） 解算配重 質(zhì)量 （g） 角度 幅值（mm/s） 相位 質(zhì)量 （g） 角度 初始振動 ------- -------- 997 13.50 67o ------- ------- 加試重 322 0o 997 11.85 87o 927 60o 剩余振動 930 60o 996 0.85 117o    

 

顯然通頻振幅Vrms2=1.08mm/s已經(jīng)滿足驗收標準Vrms≤1.9mm/s，同時不對中現(xiàn)象和電機軸后竄現(xiàn)象都不再明顯，所以此次故障分析基本正確并且現(xiàn)場動平衡校正也是非常成功的。從始至終用了一個半小時，就可以恢復正常生產(chǎn)。據(jù)設備部門介紹這樣一臺風機如果拆下來送出去修理需要一周左右的時間，直接費用包括拆卸、安裝、調(diào)試、運輸?shù)燃s4~5千元，但故障停機導致生產(chǎn)損失為每天14萬元。可見利用現(xiàn)場動平衡技術可以方便而快捷地解決不平衡問題，據(jù)筆者了解該廠現(xiàn)場人員已熟練地使用LC-810現(xiàn)場動平衡儀做了多次現(xiàn)場動平衡，效果都非常好。另一方面，在實際工作中我們利用動平衡機對轉(zhuǎn)子進行動平衡校正時，往往由于轉(zhuǎn)速不夠而造成平衡精度不夠。比如我們在某企業(yè)看到，凡送來修理的轉(zhuǎn)子不管額定轉(zhuǎn)速是600r/min還是3000 r/min都一律用600 r/min的轉(zhuǎn)速做動平衡。大家知道，不平衡質(zhì)量與其造成的動反力之間存在如下關系：F= m×r×ω2。從這個式子我們可以看出，在相同的測量精度條件下平衡精度與轉(zhuǎn)速的平方成反比例關系（指剛性轉(zhuǎn)子），所以動平衡機的轉(zhuǎn)速不夠的話將大大影響動平衡的效果。現(xiàn)場動平衡由于利用了原有的傳動系統(tǒng)，動平衡校正時的轉(zhuǎn)速一般都可以達到或略超過額定轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)速這一問題可以不考慮；同時由于往往是以系統(tǒng)整體的方式來進行的，所以得到的系統(tǒng)總體平衡精度將更高。總之，現(xiàn)場動平衡技術是一種成熟、實用的維修技術；現(xiàn)場動平衡儀是一種投入產(chǎn)出比很高的測試儀器。

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