現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)提高企業(yè)設(shè)備維修效率
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡、故障、不平衡、配重。
轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)故障類型之一，同時(shí)也是造成軸承等轉(zhuǎn)子部件過(guò)早損壞的原因之一。在大量使用旋轉(zhuǎn)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、電機(jī)、泵的企業(yè)里由于磨損、結(jié)垢等原因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡的幾率很高。動(dòng)平衡校正是機(jī)械加工業(yè)和設(shè)備維護(hù)中常用的解決旋轉(zhuǎn)部件動(dòng)不平衡的一種方法，人們常常是在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正，如風(fēng)機(jī)廠對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)廠對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子等。
近來(lái)，在排除不平衡故障時(shí)人們?cè)絹?lái)越注意到“現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡”這種技術(shù)，其原因就在于現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1，避免大量拆裝——節(jié)約了拆裝工時(shí)、運(yùn)輸工時(shí)、保存了原有的安裝精度；2，能有效地提高整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的平衡精度。
2001年6月23日，巢湖水泥廠一臺(tái)物料風(fēng)機(jī)振動(dòng)過(guò)大而無(wú)法運(yùn)行。其情況為：德國(guó)制造，直徑3m，額定轉(zhuǎn)速993r/min，空載轉(zhuǎn)速997r/min，由功率1800KW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)圖如（圖1）所示；振動(dòng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為Vrms≤1.9mm/s，振動(dòng)允許上限（連鎖停機(jī)門(mén)坎值）為5.0mm/s。2000年11月制造廠派員安裝振動(dòng)恰好為1.9mm/s，過(guò)3個(gè)月后振動(dòng)超過(guò)5.0mm/s，后隨不斷加大連鎖停機(jī)振動(dòng)門(mén)坎值直至10mm/s（系統(tǒng)設(shè)置的*大量程）。6月23日振動(dòng)達(dá)到10mm/s無(wú)法繼續(xù)帶負(fù)載運(yùn)行而停車。6月24日，我們對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)：靜態(tài)盤(pán)車發(fā)現(xiàn)對(duì)中良好；空載條件下，隨轉(zhuǎn)速的升高，法蘭間距明顯增大從0.5mm增至4mm左右，表現(xiàn)為電機(jī)主軸往后退約4mm，由于風(fēng)機(jī)狀態(tài)良好時(shí)電機(jī)不存在這種現(xiàn)象，所以我們排除了由于電機(jī)磁場(chǎng)**不重合而造成主軸后退這種可能。另一方面，從頻譜分析看表現(xiàn)為較明顯的對(duì)中**故障，結(jié)合靜態(tài)對(duì)中良好的情況，我們初步認(rèn)為，風(fēng)機(jī)可能存在較嚴(yán)重的不平衡故障。動(dòng)態(tài)條件下風(fēng)機(jī)軸出現(xiàn)彎曲從而產(chǎn)生對(duì)中**的現(xiàn)象，電機(jī)主軸后退則很可能是由于**的對(duì)中狀態(tài)下聯(lián)軸器柱銷與柱銷孔產(chǎn)生軸向推力所致。解決的方案是首先解決不平衡問(wèn)題，很可能對(duì)中**、電機(jī)主軸后退等問(wèn)題會(huì)隨著不平衡問(wèn)題的解決而自然解決。
1， 在軸上貼反光條，測(cè)初始振動(dòng)，得通頻振幅Vrms0=10.58mm/s，工頻振幅V0=13.50mm/s，相角φ067o。＝
2， 測(cè)加試重后振動(dòng)，加試重322g，測(cè)得通頻振幅Vrms1=9.52mm/s，工頻振幅V1=11.85mm/s，相角φ187o。自動(dòng)求得動(dòng)平衡解算結(jié)果：在60o加927g＝
3， 測(cè)剩余振動(dòng)，以加試重部位的角度為0o，順著旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)60o并加配重，測(cè)得通頻振幅Vrms2=1.08mm/s，工頻振幅V2=0.83mm/s，相角φ2117o。＝
以上動(dòng)平衡過(guò)程報(bào)表如下：
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步驟
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試重、配重
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轉(zhuǎn)速（r/min）
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基頻振動(dòng)（1X）
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解算配重
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質(zhì)量
(g)
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角度
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幅值(mm/s)
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相位
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質(zhì)量
(g)
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角度
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初始振動(dòng)
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-------
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--------
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997
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13.50
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67o
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-------
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-------
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加試重
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322
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0o
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997
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11.85
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87o
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927
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60o
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剩余振動(dòng)
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930
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60o
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996
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0.85
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117o
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顯然通頻振幅Vrms2=1.08mm/s已經(jīng)滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)Vrms≤1.9mm/s，同時(shí)不對(duì)中現(xiàn)象和電機(jī)軸后竄現(xiàn)象都不再明顯，所以此次故障分析基本正確并且現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正也是非常成功的。從始至終用了一個(gè)半小時(shí)，就可以恢復(fù)正常生產(chǎn)。據(jù)設(shè)備部門(mén)介紹這樣一臺(tái)風(fēng)機(jī)如果拆下來(lái)送出去修理需要一周左右的時(shí)間，直接費(fèi)用包括拆卸、安裝、調(diào)試、運(yùn)輸?shù)燃s4~5千元，但故障停機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)損失為每天14萬(wàn)元?？梢?jiàn)利用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)可以方便而快捷地解決不平衡問(wèn)題，據(jù)筆者了解該廠現(xiàn)場(chǎng)人員已熟練地使用APM-1200現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀做了多次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，效果都非常好。
另一方面，在實(shí)際工作中我們利用動(dòng)平衡機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡校正時(shí)，往往由于轉(zhuǎn)速不夠而造成平衡精度不夠。比如我們?cè)谀称髽I(yè)看到，凡送來(lái)修理的轉(zhuǎn)子不管額定轉(zhuǎn)速是600r/min還是3000 r/min都一律用600 r/min的轉(zhuǎn)速做動(dòng)平衡。大家知道，不平衡質(zhì)量與其造成的動(dòng)反力之間存在如下關(guān)系：F= m×r×ω2。從這個(gè)式子我們可以看出，在相同的測(cè)量精度條件下平衡精度與轉(zhuǎn)速的平方成反比例關(guān)系（指剛性轉(zhuǎn)子），所以動(dòng)平衡機(jī)的轉(zhuǎn)速不夠的話將大大影響動(dòng)平衡的效果?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡由于利用了原有的傳動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)平衡校正時(shí)的轉(zhuǎn)速一般都可以達(dá)到或略超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，所以轉(zhuǎn)速這一問(wèn)題可以不考慮；同時(shí)由于往往是以系統(tǒng)整體的方式來(lái)進(jìn)行的，所以得到的系統(tǒng)總體平衡精度將更高。