動平衡技術的現場應用及分析

趙萬春

(撫順新鋼鐵有限責任公司，遼寧 撫順 113001）

根據不完全的統計，很多旋轉機械的振動出現問題都是由于轉子不平衡而導致的，這也是引起旋轉出現機械振動的最為重要的原因。針對線性系統而言，由失衡引起的振動頻率大概為轉子的旋轉頻率。如果系統是非線性的，那么就必然會導致失衡進而出現一系列的高階諧波成分的振動。這就需要采取一些措施保證能夠消除失衡而引起的振動，所以就要應用動平衡技術。不同的生產有不同的需求，不可能有很長的時間將轉子從殼體中取出,所以需要到外廠進行相關的操作，保證平衡。在很多情況下，可以對狀態的數據進行檢測，保證進行頻譜的分析,并根據動平衡技術保證在不拆卸機器的情況下，對轉子進行有效的動平衡研究。

1 動平衡技術簡介

動平衡就是指旋轉機械處于工作的狀態下，并對振動進行分析，保證能夠實現平衡校正。這樣的實驗方法有很大的優勢，例如不需要拆卸機器，就可以吊出轉子,同時也不需要平衡機或是類似于實驗臺等相關的設備,就能夠避免進行拆卸或是進行重裝而導致出現的誤差。在必要的情況下，可以使用微量補償從而保證轉子不被腐蝕和磨損。但是需要指出的是，動平衡的指標是失衡能夠導致出現振動，如果能夠將其控制在允許的范圍內，就可以在一定程度上消除平衡。但是往往由于測量的誤差等其他因素，要想達到完全平衡是不可能的[1]。對于現場的動平衡技術,可以使用影響系數法，才能保證技術的使用條件。主要的思想就是通過轉子與軸承兩者組成的系統，并保持一定程度的平衡，這樣的振動響應會導致不平衡的出現，進而導致振動響應出現線性疊加,這樣就將其稱為影響系數。而動平衡的現場應用就是在此基礎上，進行平衡量的轉換，讓平衡量的測試保證在影響系數范圍內，并因此而求得加(減)的平衡校正量。

2 動平衡計算分析

動平衡的計算需要建立在對動平衡技術有所了解的情況下，這樣才能保證轉子的正常運轉。一旦轉子的工作轉速比較低，與一階臨界的轉速無法進行比較,就可以將其稱為剛性轉子,反之就可以稱為撓性轉子。它們在動力學方面會有很大的特性差別，因而表現為對應不同的平衡方法。動平衡計算主要包括單面和雙面的動平衡計算，不同的轉子與其對應的動平衡也有所不同。不同的轉速會由于離心慣性不一致而導致轉子出現不同程度的偏差，轉子在彎曲的過程中會改變之前的質量分布,進而導致出現離心力的分布[2]。轉子的不平衡狀態是由轉速變化所導致的，也就是說轉速不同的轉子會因為轉速的變化而打破原有的平衡狀態。理論上來講，轉子會有無窮多個平面，之后對轉子的各個平面進行校正，保證轉子能夠達到平衡。只有在這樣的狀況下，轉子能夠在達到一定的轉速下保持原有的平衡，但是這種平衡并不會實現。隨著技術的不斷進步，電測技術已經成功推動了動平衡技術的發展，很多學者也因此研究了與動平衡相關的計算算法。對于動平衡的試驗,可以讓風機的振動有比較大幅度的降低,這樣才能取得較為滿意的效果。動平衡計算還可以利用計算機進行數字信號的處理，并對轉子現場進行平衡測試，保證能夠給出多種校正方式。此外由高校師生共同研究的現場動平衡測試系統,也能夠應用相關分析的方法對動平衡進行分析，經過反復的實驗，結果證明可以這個系統能夠取代硬件儀器資源,并縮短時間周期和節約成本。但是也能夠方便地進行維護，方便使用，鑒于這些廣闊的應用前景，因此可以進行大力的推廣。

3 動平衡技術的現場應用及分析

動平衡的現場應用可以體現在多個方面，但是對于一些比較重要的設備，還需要保證其能夠進行長時間的工作，這樣才能有良好的表現性能。但是因為長時間的工作會導致機器出現熱變形或是磨損，從而讓轉子的平衡遭到破壞，這時就需要一種轉子在線動平衡技術。動平衡技術的現場應用主要表現在轉子在線動平衡技術上，可以對振動傳感器進行利用，保證能夠在工作狀態下對不平衡的量進行處理。通過手動或自動的方式控制平衡機構的工作,能夠保證對平衡量進行校正，從而讓轉子保持平衡。如果對平衡方法進行探究，那么轉子可以分為兩種，一是通過直接在轉子上進行加重，保證能夠進行校正，這是直接的方法，還可以利用轉子來保證不平衡量的測定。例如電磁式在線動平衡機構的原理,就是根據機構所需進行必要的執行操作，能夠設計出一種高速的主軸驅動器，保證能夠控制平衡環，并達到高速主軸的在線動平衡。通過這樣的系統和方法驗證，可以讓不同方向的任意轉盤進行移動控制，從而減少時間，提高經濟效益。

自從上個世紀起，動平衡技術已經朝向成熟的方向發展，而且日趨完備,人們能夠對動平衡技術進行研究，并保證能夠隨著工業技術的不斷進步而改良轉子轉速以及精密度。但是全新的動平衡技術研究仍需努力，對動平衡的現場研究需要保證可以試用到不同的范圍之中。各種動平衡技術都有全新的發展空間，可以隨著傳感器的精度而提高一體化技術。動平衡技術需要引起廣泛的重視，保證有較高的平衡系統造價，這是未來發展的主要問題。

[1] 饒金陽.汽輪機低壓轉子高速動平衡時支承方式的研究[J].科技信息，2010(01).

[2] 祁乃斌,袁奇,饒金陽.長外伸段轉子高速動平衡時支承方式的研究[J].熱能動力工程，2008(04).