CN113358281B

CN113358281B - 一种离心风机叶轮动平衡校正方法

Info

Publication number: CN113358281B
Application number: CN202110616888.1A
Authority: CN
Inventors: 欧阳立志
Original assignee: Liansheng Paper Industry Longhai Co ltd
Current assignee: Liansheng Paper Industry Longhai Co ltd
Priority date: 2021-06-03
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2041-06-03
Also published as: CN113358281A

Abstract

本发明涉及一种离心风机叶轮动平衡校正方法，其包括步骤：测量离心风机的初始振动值a，测量4个方位加试重块后的振动值，通过公式tgθ＝(c₂ ²‑c₄ ²)/(c₃ ²‑c₁ ²)求出θ值，即得需要加配重块的方位，在此方位加上配重块，使离心风机的叶轮达到平衡，从而实现对离心风机的叶轮的动平衡校正，能够大大节约成本，而且简单易行、快速有效。本发明的离心风机叶轮动平衡校正方法可以现场在工作风机上进行动平衡校正，无需拆装风机叶轮，缩短了动平衡校正时间，使风机在短时间内即可恢复运行，保证生产的正常进行。

Description

一种离心风机叶轮动平衡校正方法

技术领域

本发明涉及风机维修领域，尤其涉及一种离心风机叶轮动平衡校正方法。

背景技术

风机在长时间运行后，由于水垢、粉尘颗粒的积累、腐蚀、变形，经常会出现风机叶轮的动平衡被破坏的情况，导致整台风机震动大，风机支架反复断裂，需要反复补焊，进而造成长期的设备隐患，从而影响企业的正常生产。

目前，一般利用动平衡机对风机的动平衡进行校正，这种方法在校正过程中存在以下问题:首先，利用动平衡机对风机的动平衡进行校正时，必须把风机拆开，将转子解体，把叶轮放在平衡机上进行校正，校正完成后，再将叶轮安装回风机上，这种风机叶轮的拆装需要花费很长的时间，重新安装上可能还会有对中不良等因素导致的振动大的情况，并且停机修理造成了停工、停产，使生产厂家蒙受了较大的损失。其次，由于动平衡机价格昂贵，很多生产企业都没有配备动平衡机，一旦风机的动平衡被破坏，只能将叶轮拆下来送到风机制造厂进行动平衡校正，并且需要经过专门培训的技术人员进行操作，技术难度大、可操作性不强。再次，风机型号多样，每台风机叶轮逐件更换外送校正动平衡，成本太高且时间太长。

发明内容

针对现有技术存在的不足，需要提供一种离心风机叶轮动平衡校正方法，该方法可以现场在工作风机上进行动平衡校正，无需拆装风机叶轮，缩短了动平衡校正时间，能够大大节约成本，而且简单易行、快速有效。

为实现上述目的，本发明提供了一种离心风机叶轮动平衡校正方法，其包括以下步骤：

S1：关闭所述离心风机，将所述离心风机的叶轮的圆周划分为任意4个等分点，依次标记为第一方位、第二方位、第三方位和第四方位；

S2：在所述第一方位处加试重块，开启所述离心风机，测量所述第一方位处加试重块后的振动值c₁；

S3：关闭所述离心风机，取下所述第一方位处的试重块并加在所述第二方位处，开启所述离心风机，测量所述第二方位处加试重块后的振动值c₂；

S4：以相同的方式重复步骤S4，分别测量所述第三方位和所述第四方位处加试重块后的振动值c₃和c₄；

S5：根据式(I)计算得到θ值，定位得到需要加配重块的方位，记为第五方位，

tgθ＝(c₂ ²-c₄ ²)/(c₃ ²-c₁ ²)，式(I)；

其中，θ为加试重块的方位与所述需要加配重块的方位的夹角；

S6：关闭离心风机，在所述第五方位处加上配重块，使所述离心风机达到平衡。

作为本发明进一步的实施方式，在本发明的离心风机叶轮动平衡校正方法中，步骤S5具体包括：

按数值大小排序，所述c₁、c₂、c₃和c₄包括最大值、第一中间值、第二中间值和最小值；

选取所述第一中间值和所述第二中间值中的任意一个作为第一振动值；

选取所述第一中间值作为第一振动值，根据式(I)计算得到θ值，以所述第一振动值所对应的方位为起点，往所述最大值的方向定位得到与所述第一振动值大小相同的第二振动值所对应的方位；或

选取所述第二中间值作为第一振动值，根据式(I)计算得到θ值，以所述第一振动值所对应的方位为起点，往所述最小值的方向定位得到与所述第一振动值大小相同的第二振动值所对应的方位；

所述第一振动值和所述第二振动值的中点即为最小振动值或最大振动值所对应的方位；

所述最小振动值所对应的方位即为所述需要加配重块的方位；

所述最大振动值的反方向所对应的方位即为所述需要加配重块的方位。

作为本发明进一步的实施方式，在本发明的离心风机叶轮动平衡校正方法中，在步骤S1前还包括：

S0：开启离心风机，测量所述离心风机的初始振动值a；

在步骤S6前，还包括：

S51：关闭所述离心风机，取下所述第四方位处的试重块，并在所述第五方位处加试重块，开启所述离心风机，并测量所述第五方位处加试重块后的振动值c₅；其中，所述试重块的质量为M；

S52：根据式(II)计算得到所需加的配重块的质量M’；

M’＝(M/(a-c₅))×a，式(II)。

作为本发明进一步的实施方式，在本发明的离心风机叶轮动平衡校正方法中，所述试重块的质量M满足以下条件：

在所述离心风机的叶轮加上所述试重块后，旋转所产生的离心力等于所述叶轮的重量的百分之一。

区别于现有技术，上述技术方案提供了一种离心风机叶轮动平衡校正方法，通过测量4个方位加试重块后的振动值，利用余弦定理得到的经验公式，即可找出平衡点进行校正，能够大大节约成本，而且简单易行、快速有效。并且，该方法可以现场在工作风机上进行动平衡校正，无需拆装风机叶轮，缩短了动平衡校正时间，使风机在短时间内即可恢复运行，保证生产的正常进行。

附图说明

图1为本发明具体实施方式所述在离心风机上设置配重块的示意图，在图中，R表示离心风机叶轮的半径，θ表示加试重块的方位与需要加配重块的方位的夹角，a表示初始振动值，b表示加试重块所引起的振动值，c表示加试重块后的振动值；

图2为另一具体实施方式所述在离心风机上设置配重块的示意图，在图中，θ表示加试重块的方位与需要加配重块的方位的夹角，区域I表示第一象限，区域II表示第二象限，区域III表示第三象限，区域IV表示第四象限。

图3为本发明具体实施方式所述振动值c²与θ角在一个转动周期内(0-2π)的对应关系图；

图4为本发明实施例1所述在离心风机上设置配重块的示意图。

附图标记说明：

101、第一方位；

102、第二方位；

103、第三方位；

104、第四方位；

201、第五方位；2011、方位a；2012、方位b；2013、方位c；2014、方位d。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。本发明实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

请参阅图1和图2，首先说明本发明提供的离心风机叶轮动平衡校正方法中经验公式(I)的推导过程以及θ角度的计算原理：

tgθ＝(c₂ ²-c₄ ²)/(c₃ ²-c₁ ²)，式(I)。

本发明提供的离心风机叶轮动平衡校正方法，首先停机在离心风机叶轮的圆周任意一点处安装试重块，如图1所示，201为需要加配重块的方位，101为任意方位加的试重块的方位，θ为加试重块的方位与需要加配重块的方位的夹角。

根据余弦定理，建立式(1)：

c₁ ²＝a²+b²-2abcosθ，式(1)；其中，a为初始振动值；b为加试重块所引起的振动值；c为加试重块后的振动值(即a和b的矢量和)。

由式(1)可知，求出θ值后，即可得到需要加配重块的方位。

然而，在式(1)中，有a、b、c和θ共4个未知量。

因此，首先执行步骤S1：

停机，在离心风机叶轮的圆周划分为任意4个等分点，如图2所示，依次标记为第一方位101、第二方位102、第三方位103和第四方位104。

接着，执行步骤S2、S3和S4：

将第一方位101处的试重块依次移至另外3个方位，第二方位102(θ+90°)、第三方位103(θ+180°)和第四方位104(θ+270°)，依次开启离心风机并测量第一方位101、第二方位102、第三方位103和第四方位104的振动值c₁、c₂、c₃和c₄，得到以下四个等式：

c₁ ²＝a²+b²-2abcosθ，式(1)；

c₂ ²＝a²+b²+2absinθ，式(2)；

c₃ ²＝a²+b²+2abcosθ，式(3)；

c₄ ²＝a²+b²-2absinθ，式(4)。

接着，将式(3)减去式(1)，得到c₃ ²-c₁ ²＝4abcosθ，式(5)；

将式(2)减去式(4)，得到c₂ ²-c₄ ²＝4absinθ，式(6)；

将式(6)除以式(5)，即可得到tgθ＝(c₂ ²-c₄ ²)/(c₃ ²-c₁ ²)，式(I)。

接着，执行步骤S5：

将测量得到的振动值c₁、c₂、c₃和c₄代入式(I)中，即可计算得到tgθ的值。

接着，根据公式sin²θ＝tg²θ/(1+tg²θ)，可以得到sin²θ，开方之后可以得到sinθ，然后根据三角函数数值对照表，即可求得角度θ的值，从而得到需要加配重块的方位(第五方位201)。

最后，执行步骤S6：

关闭离心风机，在所述第五方位处加上配重块，使所述离心风机达到平衡。

根据正弦函数的性质，在一个周期内，函数绝对值一定时，该函数绝对值所对应的角度共有4个，分别在第一象限、第二象限、第三象限和第四象限。因此，在求得角度θ的值后，需要进一步判断需要加配重块的具体方位(第五方位201)。在一个周期内，动平衡值只会出现一个最小值和一个最大值，而最大值的反方向即为最小值所对应的方位。根据求得的角度θ，已知需要加配重块的方位(第五方位201)有可能处于四个象限中的任意一个象限中。故，下面对如何确定需要加配重块的方位(第五方位201)的具体位置进行详细介绍。

根据振动值c²＝a²+b²-2abcosθ，绘制出振动值c²与θ角在一个转动周期内(0-2π)的对应关系图像，如图3所示。

由图3可知，振动值c²的值只有一个最大值和最小值，其余中间值皆关于纵轴线对称(最大值或最小值所处的顶点位置)，因此任意中间值总会有一个与其相对称(数值大小相同)的值。由此可知，当得知两个数值大小相同的振动值所处的方位时，这两个方位的圆弧方向的中点位置即为最大振动值或最小振动值所处的方位。

因此，在本发明进一步的实施例中，步骤S5具体包括：

接着，说明本发明提供的离心风机叶轮动平衡校正方法中经验公式(II)的推导过程以及配重块质量M’的计算原理：

M’＝(M/(a-c₅))×a，式(II)。

在进行动平衡校正之前，首先执行步骤S0：

测量离心风机的初始振动值a并记录。

在确定需要加配重块的具体方位后，执行步骤S51和步骤S52：

根据离心力计算公式：F＝MV²/R，离心力与偏心质量成线性关系，通过在第五方位201处加试重块(重量记为M)，开启离心风机，并测量第五方位处加试重块后的振动值c₅，即可求出所需配重块的重量(M’)。

因此，建立公式(7)：

M/(a-c₅)＝M’/a，式(7)；进而，推导出式(II)。

接着，将测量得到的初始振动值a、加试重块后的振动值c₅以及试重块的重量M代入式(II)中，即可计算得到M’的值。

在本发明进一步的实施例中，所述试重块的质量M满足以下条件：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不用以限制本发明的保护范围。

实施例1离心风机叶轮的动平衡校正

在本实施例中，待校正设备为型号为4-73-14D的离心风机，风量：113760立方/h，风压：5700Pa，转速：1385r/min，功率：200kw。所用的测量设备为测振仪。所用的试重块为厚5mm、长50mm、宽30mm的钢板。

S0：开启离心风机，利用测振仪测出离心风机的初始振动值(叶轮端轴承水平方向振动值)为a＝23mm/s，离心风机的联轴器端轴承水平方向振动值为：15mm/s。在本发明实施例中，以叶轮端轴承水平方向振动值做平衡校正。

S1：关闭离心风机，如图2所示，将离心风机的叶轮的圆周划分为任意4个等分点，依次标记为第一方位101、第二方位102、第三方位103和第四方位104。

S2：在第一方位处加试重块，开启离心风机，利用测振仪测出第一方位101处加试重块后的振动值c₁＝26.5mm/s。

S3：关闭离心风机，取下第一方位101处的试重块并加在第二方位102处，开启离心风机，利用测振仪测出第二方位102处加试重块后的振动值c₂＝4.85mm/s。

S4：关闭离心风机，取下第二方位102处的试重块，分别移动至第三方位103和第四方位104处，并分别利用测振仪测出第三方位103和第四方位104处加试重块后的振动值c₃＝32mm/s和c₄＝41mm/s。

S5：将测量得到的振动值c₁、c₂、c₃和c₄代入式(I)中；

tgθ＝(c₂ ²-c₄ ²)/(c₃ ²-c₁ ²)，式(I)；其中，θ为加试重块的方位与需要加配重块的方位的夹角；

计算出tgθ＝5.15，将tgθ＝5.15代入公式sin²θ＝tg²θ/(1+tg²θ)，求得sin²θ＝0.9816，根据三角函数数值对照表，即求得θ＝79°。

根据正弦函数的性质，在一个周期内，函数绝对值一定时，该函数绝对值所对应的角度共有4个。根据式(I)计算得到的θ＝79°，如图4所示，在本实施例中，需要加配重块的方位(第五方位201)有可能处于第一象限的方位b 2012、在第二象限的方位c 2013、在第三象限的方位d 2014和在第四象限的方位a 2011。

因此，接下来需要进一步判断需要加配重块的具体方位(第五方位201)是上述方位a～d中的具体哪一个。

按照数值大小排序，c₁、c₂、c₃和c₄包括最大值c₄＝41mm/s、第一中间值c₃＝32mm/s、第二中间值c₁＝26.5mm/s和最小值c₂＝4.85mm/s。因此，第一中间值c₃＝32mm/s和第二中间值c₁＝26.5mm/s必然存在与其相对称(数值大小相同)的值。

选取第一中间值c₃＝32mm/s作为第一振动值，根据式(I)计算得到的θ＝79°，如图4所示，以第一振动值c₃＝32mm/s所对应的方位(第三方位103)为起点，往最大值(c₄＝41mm/s，第四方位104)的方向定位得到与第一振动值c₃＝32mm/s大小相同的第二振动值所对应的方位(如图4所示的A点处)。第一振动值c₃＝32mm/s和第二振动值A点的中点(方位c2014)即为最大振动值所对应的方位,该最大振动值的反方向所对应的方位(方位b 2012)即为所述需要加配重块的方位。

此外，也可以选取第二中间值c₁＝26.5mm/s作为第一振动值，根据式(I)计算得到的θ＝79°，如图4所示，以第一振动值所对应的方位(第一方位101)为起点，往所述最小值(c₂＝4.85mm/s，第二方位102)的方向定位得到与第一振动值c₁＝26.5mm/s大小相同的第二振动值所对应的方位(如图4所示的B点处)。第一振动值c₁＝26.5mm/s和第二振动值B点的中点(方位b 2012)即为最小振动值所对应的方位,该最小振动值所对应的方位(方位b2012)即为所述需要加配重块的方位。

S51：关闭离心风机，取下第四方位104处的试重块，并在第五方位(如图4所示的方位b 2012)处加试重块。需要注意的是，此处所加的试重块可以是步骤S2和S3中所使用的同一试重块，也可以是另取一块试重块(比步骤S2和S3中所使用的试重块的质量更轻)。

在本实施例中，选取了一块厚5mm、宽30mm、长40mm的钢板焊接到方位b 2012处。接着，开启离心风机，并测量方位b 2012处加试重块后的振动值c₅＝14mm/s。

需要注意的是，在本实施例中是根据试重块的长度来代替公式(II)中的质量M去测量配重块的长度。因为在厚和宽都相同的情况下，根据测量得到的长度，可以在同一块密度均匀的大钢板上切割得到作为配重块使用的钢板。采用此种方式，只需要采用长度计量工具(例如直尺)即可任意切割得到所需的试重块、配重块，从而可以省略天平称等复杂的称重过程。

S52：将试重块的长度40mm代替M，代入式(II)中，计算得到配重块的长度＝(40/(23-14))×23＝102mm。根据计算得到的长度，从同一块密度均匀的大钢板上切割得到厚5mm、宽30mm、长102mm的钢板作为配重块。

S6：关闭离心风机，在方位b 2013处加上步骤S52中切割得到的配重块。把离心风机开机起来后测得叶轮端轴承振动为2.2mm/s，离心风机达到平衡。另外联轴器端轴承的振动值也从15mm/s下降到了2.4mm/s，符合离心风机的平衡要求。

本发明提供的离心风机叶轮动平衡校正方法的有益效果在于：相比于现有技术，本发明的离心风机叶轮动平衡校正方法通过测量4个方位加试重块后的振动值，利用余弦定理得到的经验公式，即可找出平衡点进行校正，能够大大节约成本，而且简单易行、快速有效。接着，根据离心力计算公式，通过在平衡点加试重块，并测量此时的振动值即可求出所需配重块的重量。该方法可以现场在工作风机上进行动平衡校正，无需拆装风机叶轮，缩短了动平衡校正时间，使风机在短时间内即可恢复运行，保证生产的正常进行。

需要说明的是，在本发明的具体实施例中，试重块和配重块均是通过焊接的方式固定在离心风机叶轮的圆周上。

最后，需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims

1.一种离心风机叶轮动平衡校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

tgθ＝(c₂ ²-c₄ ²)/(c₃ ²-c₁ ²)，式(I)；

步骤S5具体包括：

所述最大振动值的反方向所对应的方位即为所述需要加配重块的方位；

2.根据权利要求1所述的动平衡校正方法，其特征在于，在步骤S1前还包括：

S0：开启离心风机，测量所述离心风机的初始振动值a；

在步骤S6前，还包括：

S52：根据式(II)计算得到所需加的配重块的质量M’；

M’＝(M/(a-c₅))×a，式(II)。

3.根据权利要求2所述的动平衡校正方法，其特征在于，所述试重块的质量M满足以下条件：