水泥廠旋轉設備動平衡對本體以及相關設備的影響

摘要：隨著現代化工業的迅猛發展，旋轉機械在工業中的地位不斷增強，質量要求也不斷提高。轉子不平衡是旋轉機械中的常見問題，也是誘發轉子系統故障的主要原因之一。本文便從動平衡技術出發，著重研究水泥廠旋轉設備動平衡對本體以及相關設備的影響。

關鍵詞：水泥廠；旋轉設備；動平衡；影響

一、動平衡基本概念

1.動平衡的定義

動平衡是轉子動力學的一個研究內容，是指確定轉子轉動時產生的不平衡量的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量會引起轉子的橫向振動 ，并使轉子受到不必要的動載荷，這不利于轉子正常運轉。所以，大多數轉子應該進行動平衡。在機器制造或維修中，動平衡成為一道工序。一般來說，動平衡可以進行如下分類：

2.動平衡的作用

一個不平衡的轉子在其旋轉過程中對其支承結構和轉子本身產生一個壓力，并導致振動。因此，對轉子的動平衡是十分必須的。平衡機就是對轉子在旋轉狀態下進行動平衡校驗，動平衡的主要作用有：（1）提高轉子及其構成的產品質量；（2）減小噪聲；（3）減小振動；（4）提高支承部件（軸承）的試用壽命；（5）降低使用者的不舒適感；（6）降低產品的功耗。

二、對旋轉設備動平衡的分析

1.旋轉設備動平衡不良或故障

旋轉設備動平衡不良或故障通常是指旋轉機械的轉子部件質量相對于旋轉軸的軸心發生偏心時所引起異常振動。動平衡不良表現出來的特征及動平衡不良對設備的影響有如下幾個方面：（1）降低設備的預期使用壽命，特別表現在軸承的早期損壞；（2） 縮短設備的保養周期；（3）增加設備維護成本；（4）影響產品質量；（5）惡化工作環境等。

2.動平衡不良時的注意事項

既然動平衡不良對設備有如此嚴重的影響，在設備存在動平衡不良時，我們就必須對其進行動平衡矯正，但在動平衡矯正前，分析鑒別引起動平衡不良原因是我們進行動平衡矯正的首要步驟，以下從不平衡的振動特征和一些已經驗證過的分析技巧來論述如何鑒別不平衡：（1）頻譜的一倍轉速振幅大且諧波非常小；（2）重大振幅中不夾帶其他峰值；（3）運用高解析度放大或用時間同步平均方法證實精確的一倍轉速特征；（4）一倍轉速頻率的振幅在水平和垂直方向沒有巨大差異，除非在結構上存在不對稱的鋼性特征；

3.引起不平衡的基本原因

隨著科學技術的發展，為滿足機械在高速度、高能量和高應力狀態下的工作要求，控制機械振動己成為機械設計、制造及使用中的重要課題。而機器中回轉體的質量分布不平衡是引起機器振動的主要原因之一。引起不平衡的基本原因，可歸結為如下四個方面：

（1）設計方面：旋轉體幾何形狀設計的不對稱，或尺寸參數選擇的不合理；旋轉體上有未加工的毛面（質量面不均勻）；結構上用撓性軸，因微小不平衡引起彈性彎曲變形，或因局部受熱（磨碰）引起的熱彎曲破壞原有的平衡。

（2）材料方面：組織不均勻（鑄造縮孔等）；性能差，因變形磨損，疲勞斷裂造成零件飛落。

（3）制造工藝：加工誤差造成重心偏移；裝配造成質量偏心，或引起松動；整機安裝時，軸承偏心引起旋轉軸線偏移。

（4）運轉中平衡狀態的改變：葉片上附著物或不均勻腐蝕，組織不均勻，熱膨脹不均勻；組裝件松動或裂紋造成熱阻不均勻，受熱不均勻或冷卻不均勻；熱彎曲；零件松動、飛落。

由以上原因引起的轉子不平衡，附加動載荷將通過軸承傳到機器上，輕則引起整個機器的振動，產生噪音，加速軸承的磨損，降低機器壽命，重則使機器失控，發生嚴重事故，不平衡的轉動質量所引起的劇烈振動還將使地腳螺栓過載和斷裂，使工業建筑的樓板受到破壞，使機器基礎下沉不均，使操作人員收到傷害以及發生各類重大事故。在生產中，許多旋轉機械如風機、高速水泵、發電機組等都對振動有嚴格的要求。

三、旋轉設備不平衡常用的校正方法

平衡試驗中測得的不平衡，是通過測量后的校正操作加以消除。一般采用加減部分重量來實現，極少數情況如風扇葉片可以通過葉片的彎曲，也就是改變轉子的形狀來達到平衡。增重和去重常見的各有如下幾種機械加工方法：

1.在不平衡的相反方向上配置校正重塊

（1）焊接。通過焊接的方法進行平衡校正時，一般采用凸焊。使用的焊板有一定的寬度和厚度，長度隨不平衡量的大小而定。平衡時，應將焊接頭設在平衡機的校正平面上，以便不平衡測量結束后立即進行校正。

（2）錫焊。平衡小型電機轉子，有時采用錫焊。焊錫的大小要由不平衡量來選定，也可以預先準備不同的焊錫。

（3）鉚接。即把鉚釘當作平衡塊來使用，比錫焊等方法比，一般能做到準確校正。校正時，在轉子上先預打鉚釘孔，一般為三個以上，少時采用分力校正法，多則采用極坐標法。

（4）專用校正塊。根據轉子的形狀和結構，有時可以在線槽的燕尾槽中，按不平橫的大小插入或者擰入不同的長度方銅。

2.在不平衡方向上去重

（1）鉆孔。該方法容易使校正作業簡單又準確。鉆孔時一般使用一定直徑的鉆頭，鉆孔深度則按不平衡量的大小來改變。

（2）鎖削。校正效果與鉆孔相同，該方法用于不平衡量非常大的大型減速齒輪的粗平衡中，在精密平衡中則幾乎不被使用。

（3）銑削。是目前自動去重比較常見的方法。銑削法克服了鉆削法的缺點，而且提高了電機性能。

四、旋轉設備動平衡對相關設備的影響

旋轉設備不平衡會對其相關設備造成較大的影響。以吸塵罩為例，對旋轉設備吸塵罩的設計，首先要充分了解旋轉設備的氣流情況。旋轉設備運轉時產生渦流，當材料加工和轉輪旁設置吸塵罩時，氣流將變得更復雜。沒有吸塵罩空轉的磨輪產生的氣流是流向磨輪的側表面，由于離心力的作用，空氣被拋向四周，從而形成邊緣彌漫的扁平射流。在磨輪周圍表面產生邊界層，形成渦流后沿著切線方向離開磨輪。此外，還得充分熟悉產生有害物的特性及其散發情況，了解旋轉設備的結構及其使用操作特點等，再確定吸塵罩的型式。

五、總結語

總之，水泥廠旋轉設備的動平衡問題不容忽視，旋轉設備如果產生不平衡問題，必然會對本體和其他相關設備產生重大的影響，甚至會影響到整個集團的發展，所以，必須嚴格排查不平衡問題，確保旋轉設備的正常運轉。

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作者簡介：梅玉亮，1984年7月，專科，洛陽理工學院 內蒙古通遼市開魯縣