CN102539071B - 一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法，包括以下步骤：(1)三圆开口法判断风机转子不平衡的类型：在风机振动偏大的轴径一侧，用“划针”在机壳与轴承座之间的轴径处划三个圆，圆与圆间距选择2mm；停机后，依据圆的开口判断转子是单面不平衡还是双面不平衡—当单开口时则为单面不平衡，当双开口时则为双面不平衡；(2)消除单面不平衡的操作流程；(3)消除双面不平衡的操作流程。本发明在风机在线的情况下，将力的平行分解原理引入到风机的动平衡找正中，形成了一套在线动平衡找正方法；方法具有平衡效率高、平衡精度高、操作流程化和计算公式化等特点，一线设备维护人员非常容易掌握。
Description
技术领域
本发明涉及机械振动技术领域，尤其涉及一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法。
背景技术
风机广泛应用于钢铁企业，目前，酒钢主线厂矿大量使用了风机作为完成生产工艺的关键设备，这些风机一旦发生故障将使整个生产线被迫停产，损失巨大。振动的大小是衡量风机运行正常与否的主要参数，风机在长时间的运行中，转子会被侵蚀、磨损以及粘结灰尘，这些都会破坏风机的动平衡。风机的动平衡被破坏后，风机振动会增高，导致报警或停机事故的发生。处理风机转子动平衡失衡问题，一般采取离线动平衡的方式，即把风机转子拆下后在动平衡机上进行动平衡试验，通过动平衡机上的检测数据，在风机转子上增加或去除配重达到平衡的目的。因离线动平衡在时间和费用上会造成大量的损失，在有些工况下，不允许长时间停机，使用受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使用方便、有效提高生产效率的基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法。
为解决上述问题，本发明所述的一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法，包括以下步骤：
(1)三圆开口法判断风机转子不平衡的类型：在风机振动偏大的轴径一侧，用“划针”在机壳与轴承座之间的轴径处划三个圆，圆与圆间距选择2mm；停机后，依据圆的开口判断转子是单面不平衡还是双面不平衡——当单开口时则为单面不平衡，当双开口时则为双面不平衡；
(2)消除单面不平衡的操作流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得停机前的水平振动位移值a，并按照测得的水平振动位移值a，在记录册上画直径为100倍水平振动位移值a的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为M的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中M根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次水平振动位移值b；
⑤以三次水平振动位移值b的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：m轻点为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；M为标准配重块的质量，单位克；S水平为所述步骤②测得的水平振动位移值a，单位毫米；lop为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块m轻点的相位角θ；
⑨根据相位角θ的大小，找出转子最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固；
⑩开机检测振动位移值即可；
(3)消除双面不平衡的操作流程：
消除双面不平衡是在转子大、小两端面顺序分别执行一次以下各流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得转子定位前的轴向振动位移值a，并按照测得的轴向振动位移值a，在记录册上画直径为100倍轴向振动位移值a的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为M的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中M根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次轴向振动位移值b；
⑤以三次水平振动位移值b的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：m轻点为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；M为标准配重块的质量，单位克；S轴向为所述步骤②测得的轴向振动位移值a，单位毫米；lop为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；4为修正系数；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块m轻点的相位角θ；
⑨根据相位角θ的大小，找出转子大端面最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固，并开机检测振动位移值即可。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明使用“三圆开口法”可以迅速判断风机转子不平衡的类型是单面不平衡还是双面不平衡，可以为下一步消除转子不平衡快速明确方法和步骤。
2、本发明在风机在线的情况下，将力的平行分解原理引入到风机的动平衡找正中，形成了一套在线动平衡找正方法；方法具有平衡效率高、平衡精度高、操作流程化和计算公式化等特点，一线设备维护人员非常容易掌握。
3、本发明使用了创新的配重计算公式，简单容易掌握，利于现场的准确使用，可以实现在线风机振动隐患的快速处理，这一点对于使用大量风机的连续生产线尤为重要。
4、本发明无需使用高精度的检测仪器、仪表，方法流程化，可以在工人队伍中很好的推广，可有效提高工作效率，同时也降低了维护风机的投入。
5、经现场验证效果说明本发明是一项先进的现场适用技术，酒钢主线厂矿现场验证实例如下：
(1)炼轧厂一高线助燃风机振动严重超标，处理时间2011年1月28日，转子不平衡类型是单面不平衡(利用三圆开口法判断)，原始振动位移值：水平0.2mm、垂直0.154mm、轴向0.039mm，利用该技术中关于单面不平衡的流程进行处理后(增加配重60克)，振动位移值：水平0.03mm、垂直0.027mm、轴向0.022mm，满足分机正常运行的振动要求。
(2)酒钢炼铁厂7#高炉煤粉风机振动剧烈无法使用的设备缺陷，处理时间2011年3月6日，转子不平衡类型是双面不平衡，原始振动位移值(由于振动剧烈无法开机，检测数据时按照煤粉风机额定转速的2/3进行测量，即转速1000n/s)：水平0.38mm，垂直0.42mm，轴向0.80mm，利用该技术中关于双面不平衡的流程进行处理，三个步骤中分别增加配重440克、220克、145克，分别测定振动位移值：水平0.04mm、垂直0.037mm、轴向0.056mm；水平0.04mm、垂直0.037mm、轴向0.26mm；水平0.03mm、垂直0.027mm、轴向0.022mm；满足分机正常运行的振动要求。
(3)酒钢炼铁厂二工序除尘风机振动严重超标故障；处理时间2011年3月16日，转子不平衡类型是单面不平衡(利用三圆开口法判断)，原始振动位移值：水平0.12mm、垂直0.03mm、轴向0.042mm，利用该技术中关于单面不平衡的流程进行处理后(增加配重360克)，振动位移值：水平0.019mm、垂直0.011mm、轴向0.022mm，满足分机正常运行的振动要求。
(4)酒钢炼铁厂一工序煤粉风机振动严重超标故障；处理时间2011年6月13日，转子不平衡类型是单面不平衡(利用三圆开口法判断)，原始振动位移值：水平0.12mm、垂直0.027mm、轴向0.020mm，利用该技术中关于单面不平衡的流程进行处理后(增加配重180克)，振动位移值：水平0.021mm、垂直0.019mm、轴向0.011mm，满足分机正常运行的振动要求。
(5)酒钢炼轧厂一高线空气引风机振动严重超标故障；处理时间2011年6月15日，转子不平衡类型是单面不平衡(利用三圆开口法判断)，原始振动位移值：水平0.27mm、垂直0.06mm、轴向0.042mm，利用该技术中关于单面不平衡的流程进行处理后(增加配重75克)，振动位移值：水平0.03mm、垂直0.02mm、轴向0.017mm，满足分机正常运行的振动要求。
(6)酒钢炼铁厂二工序矿槽除尘风机振动严重超标故障；处理时间2011年7月3日，转子不平衡类型是单面不平衡(利用三圆开口法判断)，原始振动位移值：水平0.17mm、垂直0.052mm、轴向0.038mm，利用该技术中关于单面不平衡的流程进行处理后(增加配重840克)，振动位移值：水平0.033mm、垂直0.021mm、轴向0.017mm，满足分机正常运行的振动要求。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明的双开口型。
图2为本发明的单开口型。
图3为本发明的最轻点P的确定演示图。
具体实施方式
一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法，包括以下步骤：
(1)三圆开口法判断风机转子不平衡的类型：在风机振动偏大的轴径一侧，用“划针”在机壳与轴承座之间的轴径处划三个圆，圆与圆间距选择2mm；停机后，依据圆的开口判断转子是单面不平衡还是双面不平衡——当单开口时则为单面不平衡，当双开口时则为双面不平衡。开口的形式如图1、图2所示。
(2)消除单面不平衡的操作流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得停机前的水平振动位移值a，并按照测得的水平振动位移值a，在记录册上画直径为100倍水平振动位移值a的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为M的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中M根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次水平振动位移值b；
⑤以三次水平振动位移值b的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆(分别为1圆、2圆和3圆，如图3所示)；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：m轻点为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；M为标准配重块的质最，单位克；S水平为所述步骤②测得的水平振动位移值a，单位毫米；lop为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块m轻点的相位角θ；
⑨根据相位角θ的大小，找出转子最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固；
⑩开机检测振动位移值即可；
(3)消除双面不平衡的操作流程：
消除双面不平衡是在转子大、小两端面顺序分别执行一次以下各流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得转子定位前的轴向振动位移值a，并按照测得的轴向振动位移值a，在记录册上画直径为100倍轴向振动位移值a的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为M的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中M根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次轴向振动位移值b；
⑤以三次水平振动位移值b的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：m轻点为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；M为标准配重块的质量，单位克；S轴向为所述步骤②测得的轴向振动位移值a，单位毫米；lop为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；4为修正系数；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块m轻点的相位角θ；
⑨根据相位角θ的大小，找出转子大端面最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固，并开机检测振动位移值即可。
Claims (1)
1.一种基于力平行分解原理的风机转子在线动平衡方法，包括以下步骤：
⑴三圆开口法判断风机转子不平衡的类型：在风机振动偏大的轴径一侧，用“划针”在机壳与轴承座之间的轴径处划三个圆，圆与圆间距选择2mm；停机后，依据圆的开口判断转子是单面不平衡还是双面不平衡——当单开口时则为单面不平衡，当双开口时则为双面不平衡；
⑵消除单面不平衡的操作流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得停机前的水平振动位移值a，并按照测得的水平振动位移值a，在记录册上画直径为100倍水平振动位移值a的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次水平振动位移值b；
⑤以三次水平振动位移值b的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；为标准配重块的质量，单位克；为所述步骤②测得的水平振动位移值a，单位毫米；为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块的相位角；
⑨根据相位角的大小，找出转子最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固；
⑩开机检测振动位移值即可；
⑶消除双面不平衡的操作流程：
消除双面不平衡是在转子大、小两端面顺序分别执行一次以下各流程：
①将转子定位，即停机后，转子最高点即为各步骤画图、计算的零点；然后将转子小端面外缘平分三等份，并标注1、2、3序号；
②按照常规方法测得转子定位前的轴向振动位移值a′，并按照测得的轴向振动位移值a′，在记录册上画直径为100倍轴向振动位移值a′的基圆，基圆上标注1、2、3序号，序号与转子上的序号点对应；
③将重量为的标准配重块依次贴在转子小端面外缘1、2、3点处；其中根据转子的重量确定，取50g、100g或150g；
④通电试车，依次测试三次轴向振动位移值b′；
⑤以三次轴向振动位移值b′的100倍为直径，分别以基圆外缘1、2、3点为圆心画三个圆；
⑥连接三个圆的交线，该三个交线相交于一点，即三圆交线交汇点，从基圆的圆心与三圆交线交汇点连线的延伸线与基圆相交于P，交点P即为最轻点；当三圆交线不能交汇于一点而形成一个三角形时，则做三角形的角平分线并交于一点，此点与基圆圆心连线的延伸线与基圆相交，交点即为最轻点；
⑦最轻点配重块质量按下式确定：
式中：为最轻点所需配重块的质量，该配重块的质量包括焊接母材的质量，单位克；为标准配重块的质量，单位克；为所述步骤②测得的轴向振动位移值a′，单位毫米；为三圆交线交汇点与基圆圆心的距离，单位毫米；4为修正系数；
⑧根据所述步骤⑥的结果，利用几何作图法确定并测量出配重块的相位角；
⑨根据相位角的大小，找出转子小端面最轻点的对应点，将计算好的配重块在对应最轻点处焊接牢固，并开机检测振动位移值即可。
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