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利用現場動平衡技術解決風機振動
內容摘要
摘要:介紹了現場動平衡技術的特點和優勢,通過具體事例分析了應用現場動平衡技術為企業帶來的經濟效益。
關鍵詞:現場動平衡、故障、不平衡、配重。
轉子不平衡是旋轉機械的常見故障類型之一,同時也是造成軸承等轉子部件過早損壞的原因之一。在大量使用旋轉設備如風機、電機、泵的企業里由于磨損、結垢等原因而產生轉子不平衡的幾率很高。動平衡校正是機械加工業和設備維護中常用的解決旋轉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子動平衡校正,如風機廠對風機轉子、電機廠對電機轉子等。
近來,在排除不平衡故障時人們越來越注意到“現場動平衡”這種技術,其原因就在于現場動平衡具有兩個優點:1,避免大量拆裝——節約了拆裝工時、運輸工時、保存了原有的安裝精度;2,能有效地提高整個轉子系統的平衡精度。
某水泥廠一臺物料風機振動過大而無法運行。其情況為:直徑3m,額定轉速993r/min,空載轉速997r/min,由功率1800KW的電機驅動,結構圖如(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。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(系統設置的最大量程)。后來振動達到10mm/s無法繼續帶負載運行而停車。6月24日,我們對風機進行了監測:靜態盤車發現對中良好;空載條件下,隨轉速的升高,法蘭間距明顯增大從0.5mm增至4mm左右,表現為電機主軸往后退約4mm,由于風機狀態良好時電機不存在這種現象,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,從頻譜分析看表現為較明顯的對中不良故障,結合靜態對中良好的情況,我們初步認為,風機可能存在較嚴重的不平衡故障。動態條件下風機軸出現彎曲從而產生對中不良的現象,電機主軸后退則很可能是由于不良的對中狀態下聯軸器柱銷與柱銷孔產生軸向推力所致。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。
于是我們利用現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,順著旋轉方向轉過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
轉速(r/min)
基頻振動(1X)
解算配重
質量
(g)
角度
幅值(mm/s)
相位
質量
(g)
角度
初始振動
-------
--------
997
13.50
67º
-------
-------
加試重
322
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已經滿足驗收標準Vrms≤1.9mm/s,同時不對中現象和電機軸后竄現象都不再明顯,所以此次故障分析基本正確并且現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。據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、調試、運輸等約4~5千元,但故障停機導致生產損失為每天14萬元。可見利用現場動平衡技術可以方便而快捷地解決不平衡問題,據筆者了解該廠現場人員已熟練地使用現場動平衡儀做了多次現場動平衡,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子進行動平衡校正時,往往由于轉速不夠而造成平衡精度不夠。比如我們在某企業看到,凡送來修理的轉子不管額定轉速是600 r/min還是3000 r/min都一律用600 r/min的轉速做動平衡。大家知道,不平衡質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速的平方成反比例關系(指剛性轉子),所以動平衡機的轉速不夠的話將大大影響動平衡的效果。現場動平衡由于利用了原有的傳動系統,動平衡校正時的轉速一般都可以達到或略超過額定轉速,所以轉速這一問題可以不考慮;同時由于往往是以系統整體的方式來進行的,所以得到的系統總體平衡精度將更高。
總之,現場動平衡技術是一種成熟、實用的維修技術;現場動平衡儀是一種投入產出比很高的測試儀器。

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