CN106033018A - 一种无需试加重量的现场动平衡方法及实现该方法的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无需试加重量的现场动平衡方法及实现该方法的系统。所述方法包括按如下公式计算需配重的大小：及如下公式计算需配重的相位：θ＝Φ‑Φ₁‑Φ₂+180°。实现所述方法的系统包括振动传感器、键相传感器、放大/滤波电路、A/D转换器、中央处理器和显示单元。通过多次实际机组的现场动平衡验证表明，采用本发明所述公式可直接计算得到需要配重的大小和相位，省去了现有方法中必须试加重量的步骤，不仅简化了现场动平衡操作，关键是减少了一次设备的停/开机过程，可给企业带来极大的经济效益，具有显著性进步。

Description

一种无需试加重量的现场动平衡方法及实现该方法的系统

技术领域

本发明涉及一种现场动平衡技术，具体说，是涉及一种无需试加重量的现场动平衡方法及实现该方法的系统。

背景技术

工业生产中转子不平衡是旋转设备产生振动、噪声和引起故障的主要原因，所以，转子动平衡是旋转设备必须解决的一个基本问题。现场动平衡技术就是一项在现场依托旋转设备本身的支撑环境、采用专用测量系统进行现场测量、计算加(减)重量的大小和位置、然后在转子上加减重量达到转子平衡、减小设备振动的技术。目前，现场动平衡方法，至少需要经过如下5个步骤：

1)测量设备的初始振动和相位；

2)停机，在适当位置加试重；

3)开机，测量加试重后的振动和相位；

4)停机，计算加(减)重量的大小和位置并完成加(减)重；

5)开机运行。

也就是说，现有技术要完成一项现场动平衡工作，至少要经过两次停/开机以完成试加重量和加/减重操作，不仅给现实生产中的设备维护和维修带来诸多不便，而且降低了生产效率，尤其对大型、高温设备，因停/开机一次产生的直接经济损失和间接经济损失相当大，譬如：某炼油厂催化车间能量回收机组的烟气轮机，功率10000kw，转速5800rpm，烟气温度650℃，若按照现有技术完成现场动平衡，至少需要两个停/开机过程，而每个停/开机过程都需要降温冷却/升温暖机至少需要48小时；也就是说，如果能减少一次停/开机，即可提前48小时投入运行，其直接经济效益可回收48万度电能，而提前48小时投入生产的间接经济效益则更是巨大，因此，研究一种可减少停/开机次数的现场动平衡方法将具有非常显著的经济价值和工业化意义。

发明内容

针对现有技术所存在的上述问题和需求，本发明的目的是提供一种无需试加重量的现场动平衡方法及实现该方法的系统，以减少现场动平衡所需停/开机的次数。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无需试加重量的现场动平衡方法，包括如下步骤：

1)按如下公式计算需配重的大小：

$Q=\frac{A_0{Q}_1{R}_1}{{\mathrm{AR}}_2};$

式中：Q是配重物的重量；

A₀是初始振动幅值，由振动传感器测量得到；

Q₁是轴承载荷，由对应转子的设计说明书提供；

R₁是转子质心的许用偏心距，可根据转速及要求的动平衡精度由动平衡标准查询得到；

A是实现平衡后的目标振动幅值，可根据转速及要求的动平衡精度由动平衡标准查询得到；

R₂是配重位置的半径；

2)按如下公式计算需配重的相位：

θ＝Φ-Φ₁-Φ₂+180°

式中：Φ为工频信号相位，由键相传感器测量得到；

Φ₁为转子系统的滞后角，由如下公式计算得到：

其中：

ω为动平衡测量转速；

ω₁为临界转速，由对应转子的设计说明书提供；

Φ₂为测量系统(包括传感器、采集系统)的滞后角，需事先进行标定得到。

作为一种优选方案，所述的现场动平衡方法，包括如下步骤：

a)计算每个通道的转频振动幅值和通频振动幅值，并判断是否为平衡故障；

b)当判断为是平衡故障时，计算需配重的大小和相位；

c)根据计算结果进行配重，完成现场动平衡。

作为进一步优选方案，当转频振动幅值/通频振动幅值≥0.5时，判断为是平衡故障。

一种实现本发明所述现场动平衡方法的系统，包括振动传感器、键相传感器、放大/滤波电路、A/D转换器、中央处理器和显示单元，所述振动传感器的信号输出端与放大/滤波电路的信号输入端相连接，所述放大/滤波电路的信号输出端及键相传感器的信号输出端均与A/D转换器的信号输入端相连接，所述A/D转换器的信号输出端与中央处理器的信号输入端相连接，所述中央处理器的信号输出端与显示单元的信号输入端相连接。

所述的振动传感器可以是加速度式、速度式或位移式。

所述的键相传感器可以是光电式、趋近式或磁敏式。

所述的放大/滤波电路可自动跟踪转速实现带通滤波。

所述的A/D转换器为16位或24位。

所述的显示单元为触摸显示屏。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

通过多次实际机组的现场动平衡验证表明，采用本发明所述公式可直接计算得到需要配重的大小和相位，无需通过试加重量即可完成现场动平衡过程，相对于现有技术，不仅简化了现场动平衡操作，关键是减少了现场设备的停/开机次数，可给企业带来极大的经济效益，具有显著性进步。

附图说明

图1为实现本发明所述现场动平衡方法的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细、完整地说明。

一种无需试加重量的现场动平衡方法，包括如下步骤：

1)按如下公式计算需配重的大小：

$Q=\frac{A_0{Q}_1{R}_1}{{\mathrm{AR}}_2};$

式中：Q是配重物的重量；

A₀是初始振动幅值，由振动传感器测量得到；

Q₁是轴承载荷，由对应转子的设计说明书提供；

R₁是转子质心的许用偏心距，可根据转速及要求的动平衡精度由动平衡标准查询得到；

A是实现平衡后的目标振动幅值，可根据转速及要求的动平衡精度由动平衡标准查询得到；

R₂是配重位置的半径；

2)按如下公式计算需配重的相位：

θ＝Φ-Φ₁-Φ₂+180°

式中：Φ为工频信号相位，由键相传感器测量得到；

Φ₁为转子系统的滞后角，由如下公式计算得到：

其中：

ω为动平衡测量转速；

ω₁为临界转速，由对应转子的设计说明书提供；

Φ₂为测量系统(包括传感器、采集系统)的滞后角，需事先进行标定得到。

作为一种优选方案，所述的现场动平衡方法，包括如下步骤：

a)计算每个通道的转频振动幅值和通频振动幅值，并判断是否为平衡故障；

b)当判断为是平衡故障时，计算需配重的大小和相位；

c)根据计算结果进行配重，完成现场动平衡。

当转频振动幅值/通频振动幅值≥0.5时，判断为是平衡故障。

如图1所示：一种实现本发明所述现场动平衡方法的系统，包括振动传感器、键相传感器、放大/滤波电路、A/D转换器、中央处理器和显示单元，所述振动传感器的信号输出端与放大/滤波电路的信号输入端相连接，所述放大/滤波电路的信号输出端及键相传感器的信号输出端均与A/D转换器的信号输入端相连接，所述A/D转换器的信号输出端与中央处理器的信号输入端相连接，所述中央处理器的信号输出端与显示单元的信号输入端相连接。

所述的振动传感器可以是加速度式、速度式或位移式。

所述的键相传感器可以是光电式、趋近式或磁敏式。

所述的放大/滤波电路可自动跟踪转速实现带通滤波。

所述的A/D转换器为16位或24位。

所述的显示单元为触摸显示屏。

通过多次实际机组的现场动平衡验证表明，采用本发明所述公式可直接计算得到需要配重的大小和相位，无需通过试加重量即可完成现场动平衡过程，相对于现有技术，不仅简化了现场动平衡操作，关键是减少了现场设备的停/开机次数，可给企业带来极大的经济效益，具有显著性进步。

最后有必要在此说明的是：以上内容只用于对本发明技术方案做进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无需试加重量的现场动平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)按如下公式计算需配重的大小：

$Q=\frac{A_0{Q}_1{R}_1}{{\mathrm{AR}}_2};$

式中：Q是配重物的重量；

A₀是初始振动幅值；

Q₁是轴承载荷；

R₁是转子质心的许用偏心距；

A是实现平衡后的目标振动幅值；

R₂是配重位置的半径；

2)按如下公式计算需配重的相位：

θ＝Φ-Φ₁-Φ₂+180°

式中：Φ为工频信号相位；

Φ₁为转子系统的滞后角，由如下公式计算得到：

其中的ω为动平衡测量转速、ω₁为临界转速；

Φ₂为测量系统的滞后角。

2.如权利要求1所述的现场动平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)计算每个通道的转频振动幅值和通频振动幅值，并判断是否为平衡故障；

b)当判断为是平衡故障时，计算需配重的大小和相位；

c)根据计算结果进行配重，完成现场动平衡。

3.如权利要求2所述的现场动平衡方法，其特征在于：当转频振动幅值/通频振动幅值≥0.5时，判断为是平衡故障。

4.一种实现权利要求1至3任一项所述的现场动平衡方法的系统，其特征在于：包括振动传感器、键相传感器、放大/滤波电路、A/D转换器、中央处理器和显示单元，所述振动传感器的信号输出端与放大/滤波电路的信号输入端相连接，所述放大/滤波电路的信号输出端及键相传感器的信号输出端均与A/D转换器的信号输入端相连接，所述A/D转换器的信号输出端与中央处理器的信号输入端相连接，所述中央处理器的信号输出端与显示单元的信号输入端相连接。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的振动传感器为加速度式、速度式或位移式。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的键相传感器为光电式、趋近式或磁敏式。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的放大/滤波电路可自动跟踪转速实现带通滤波。

8.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的A/D转换器为16位或24位。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的显示单元为触摸显示屏。