CN109406053B - 无去重转子动平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无去重转子动平衡方法，属于转子动平衡技术领域。本发明提出的无去重转子平衡法，只需要两次加重便可平衡，省去了去重过程，使得平衡精度大大提高，降低了平衡成本，提高了平衡效率，避免了事故的发生。本发明实现的步骤为：a.在转子轴承座水平安装振动传感器，拾取振动信号，在转子轴上贴一反光纸，用转速传感器对着反光纸，测得转速信号，用动平衡仪测量出转子的不平衡振动的幅值和相位；b.加上试加重后，再次测出不平衡振动的幅值和相位；c.按照公式求解出不平衡质量的大小和位置，在其对面添加同样大小的矫正质量，即可大大减小振动，实现平衡。

Description

无去重转子动平衡方法

技术领域

本发明属于转子动平衡技术领域，具体涉及一种无去重转子动平衡方法。

背景技术

旋转机械是以转子为主要部件的机械设备，广泛存在于石油化工、航空航天、船舶、汽车、水利等领域。由于制造、安装误差以及运行中的磨损等，转子难免会出现质量分布的不平衡。转子的不平衡是旋转机械的主要激振源,也是许多自激振动的触发因素。不平衡会引起转子的扰曲和内应力,使机器产生振动和噪声,加速轴承、轴封的磨损,降低机器的工作效率。为减小振动,延长机器的使用寿命,必须对转子进行平衡。

转子的平衡一般通过在转子的适当位置配重或者去重实现。平衡可以在动平衡机上进行,也可以在现场对整机实施动平衡。现场整机动平衡是指在工作转速下直接对转子进行平衡。整机动平衡法不需要对机器进行结构改造,就能在现场获得精度较高的平衡效果,因此具有很好的应用价值。本专利基于整机动平衡。

影响系数法是最常见的动平衡方法，动平衡过程中需要在转子上进行试加重，测得转子不平衡量后，又需要将试加重取下来，同时将计算得到的不平衡量焊接到对应的角度上去。工程实际中，加重一般采取焊接，去重则利用气割，因此不可避免地会出现以下问题：

一、转子高速旋转时，试重块会承受很大的离心力，为了防止转子转动过程中被甩出，酿成安全事故，要求将试重块焊接得越牢固越好，但是由于试重块是需要取下来的，试重块焊得太牢固取下来又很麻烦，如何在确保安全的情况下，尽量少焊，一直困扰着动平衡操作人员。

二、加重只需要焊枪，焊条与焊机，去重一般采用火焰气割，过程较为复杂，需要割枪，氧气与乙炔，氧气与乙炔都是爆炸性气体，存在安全隐患。因此既加重又去重的动平衡方法，需要的机器设备多，对工人技术要求高，平衡过程中劳动强度大，平衡时间长，效率低，工程实际中还时常因为缺少氧气或乙炔无法进行动平衡。

在进行去重时，可能减去过多或过少的重量，致使最终的平衡精度降低，另外气割操作不当，容易使转子因为局部过热而发生严重变形破坏转子的平衡。

发明内容

本发明的目的是为了优化动平衡过程，避免去重引发的一系列问题，提出一种不需去重的动平衡方法。

本发明解决其技术问题所采用的具体技术方案如下：

一种无去重转子动平衡方法，它包括如下步骤：

步骤1：在转子轴承座水平方向安装振动传感器，用于拾取振动信号x(t)；在转子轴上贴一反光纸，将转速传感器对着反光纸，用于拾取转子转速信号s(t)，用电缆将振动传感器与转速传感器分别与动平衡仪相连接；

步骤2：启动转子，测得转子原始不平衡振动信号振幅A₁，相位角α₁，并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m₁引起的；

步骤3：在转子半径R处添加试加重m₀，设该试加重所在位置为θ₀＝0；再次启动转子，测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A₂，振动相位为α₂；该不平衡振动是由转子的不平衡质量m₁与试加重m₀两者共同作用转子上引起的；

步骤4：计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置，具体计算方法为：

首先，根据振动矢量合成原理，得式(1)：

然后，由式(2)和(3)分别求得A₀和α₀：

其中A₀为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值，α₀为振动相位；

再后，设m₂为转子不平衡质量m₁和试加重m₀加共同作用后的等效不平衡质量，则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比，不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数，得到式(4)和(5)：

θ₂-θ₀＝α₂-α₀ (5)

最后，由式(2)～(5)求得添加试加重后的不平衡质量m₂为：

m₂在转子上的位置θ₂为：

步骤5：在转子的θ₂+180°处，加上校正质量m₂，使转子达到平衡。

本发明的优点如下：

常规的基于试加重的动平衡方法，在整个动平衡过程中，需要先试加重，再把试加重去掉，这种加重又去重的动平衡方法，需要的机器设备多，对工人技术要求高，平衡过程中劳动强度大，平衡时间长，效率低，且容易引发事故。采用本发明提出的无去重转子平衡法，只需要两次加重便可平衡，省去了去重过程，使得平衡精度大大提高，降低了平衡成本，提高了平衡效率，避免了事故的发生。

附图说明

图1为本发明的试验装置结构示意图；

图2为本发明的振动矢量合成原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种无去重转子动平衡方法，它包括如下步骤：

步骤1：在转子轴承座1水平方向安装振动传感器2，用于拾取振动信号x(t)；在转子轴7上贴一反光纸6，将转速传感器3对着反光纸6，用于拾取转子转速信号s(t)，用电缆5将振动传感器2与转速传感器3分别与动平衡仪4相连接，将振动信号和转子转速信号传输至动平衡仪4中，用动平衡仪测量出转子的不平衡振动的幅值和相位。各部分的安装位置关系如图1所示。

步骤2：启动转子，测得转子原始不平衡振动信号振幅A₁，相位角α₁，并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m₁引起的；暂时停止转子转动。

步骤3：在转子半径R处添加试加重m₀，设该试加重所在位置为θ₀＝0；再次启动转子，测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A₂，振动相位为α₂；该不平衡振动是由转子的不平衡质量m₁与试加重m₀两者共同作用转子上引起的；

步骤4：计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置，具体计算方法为：

首先，根据图2所示的振动矢量合成原理，可得式(1)：

然后，由式(2)和(3)可分别求得A₀和α₀：

其中A₀为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值，α₀为振动相位；

再后，设m₂为转子不平衡质量m₁和试加重m₀加共同作用后的等效不平衡质量，则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比，不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数，可得到式(4)和(5)：

θ₂-θ₀＝α₂-α₀ (5)

最后，由式(2)、(3)、(4)、(5)可求得添加试加重后的不平衡质量m₂为：

m₂在转子上的位置θ₂为：

步骤5：在转子的对面，即θ₂+180°处，加上校正质量m₂，即可使转子达到平衡。

下面基于上述方法，结合实施例对本发明进行进一步说明，以便本领域技术人员更好地理解。实施例中动平衡的基本流程与前述一致，不再赘述，下面仅阐述其具体的数据和结果。

实施例:

用上述的方法和装置对型号为X-231的风机进行动平衡测试，风机额定转速1480r/min，功率为2.2kW，叶片数为10片，用LC801动平衡仪测量不平衡振动的幅值与相位。具体步骤如下：1)启动风机，用动平衡仪测量原始不平衡振动的振幅18.2mm/s，相位123°，关风机；2)在1#叶片上加350g试加重，启动风机用动平衡仪测得试加试重后不平衡振动的振幅14.3mm/s，相位角256°，关闭风机；3)按本发明提出的上述方法，计算出校正质量的大小为167.70g和位置为153.5°。然后按计算结果在风机位置为153.5°位置，加167.70g校正质量，启动风机，用平衡仪测得校正后的不平衡振动大小0.9，相位160°，振动下降率达95.1％。关闭风机，动平衡结束，整个平衡过程，相关数据如表1所示。

表1风机动平衡数据

	大小	相位
			原始振动(mm/s)	18.2	123
试加重(g)	350	0
			试重后振动(mm/s)	14.3	256
平衡结果(g)	167.70	153.5
			平衡后振动(mm/s)	0.9	160
振动下降率(％)	95.1

以上结合具体技术方案对本发明做了详细说明，本领域中的普通技术人员可根据上述说明作出种种变化例。因而，具体技术方案中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种无去重转子动平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：在转子轴承座水平方向安装振动传感器，用于拾取振动信号x(t)；在转子轴上贴一反光纸，将转速传感器对着反光纸，用于拾取转子转速信号s(t)，用电缆将振动传感器与转速传感器分别与动平衡仪相连接；

步骤2：启动转子，测得转子原始不平衡振动信号振幅A₁，相位角α₁，并设此不平衡振动信号振幅是由于转子半径R处的转子的不平衡质量m₁引起的；

步骤3：在转子半径R处添加试加重m₀，设该试加重所在位置为θ₀＝0；再次启动转子，测得试加重后的不平衡振动信号振幅为A₂，振动相位为α₂；该不平衡振动是由转子的不平衡质量m₁与试加重m₀两者共同作用转子上引起的；

步骤4：计算添加试加重后的不平衡质量和其所在位置，具体计算方法为：

首先，根据振动矢量合成原理，得式(1)：

然后，由式(2)和(3)分别求得A₀和α₀：

其中A₀为试加重引起的振动分量的不平衡振动幅值，α₀为试加重引起的振动分量的振动相位；

再后，设m₂为转子不平衡质量m₁和试加重m₀加共同作用后的等效不平衡质量，则根据振动幅值与不平衡质量大小成正比，不平衡振动的相位与不平衡质量的角度之间的相位差为常数，得到式(4)和(5)：

θ₂-θ₀＝α₂-α₀ (5)

最后，由式(2)～(5)求得添加试加重后的不平衡质量m₂为：

m₂在转子上的位置θ₂为：

步骤5：在转子的θ₂+180°处，加上校正质量m₂，使转子达到平衡。