风机现场动平衡方法

　　一、前言

　　在风机的加工制造过程中,为了减小风机工作时的振动,要在动平衡机上对叶轮进行精心的动平衡。但若由于运输过程中叶轮有磕碰变形,或安装时不同心,或叶轮轴存在弯曲变形等原因,致使风机工作时振动超差,需要做现场动平衡消除振动。在长期实践中发现,悬臂叶轮风机一般情况下采用三元法做单面现场动平衡就可以达到消除振动的目的;但是对两端对称支承的宽叶轮风机,上述单面现场动平衡的方法却往往不能奏效。为此对这类两端对称支承的宽叶轮风机,进行了理论分析和反复试验,提出了具体的现场动平衡方案。

　　二、理论分析

　　由机械动力学分析可知,细长轴在高速旋转时呈柔性状态,在不同转速下可呈现一阶振型、二阶振型等。两端对称支承的宽叶轮风机在高速时的运动规律与柔性转子相似,也有一阶振型和二阶振型。如果芯轴的刚度小于支承刚度,则风机叶轮振动的一、二阶振型如图1a、b所示,如果支承刚度小于芯轴刚度,则风机叶轮振动的一、二阶振型如图1c、d所示。对应于一阶振型,两支承点的振动为同相;对应于二阶振型,两支承点的振动为反相。

　　叶轮两校正面的不平衡量是任意的(其矢量方向为所在半径的方向),但是可以分解为静不平衡量和偶不平衡量,如图2所示,其中

　　可以证明转子的一、二阶振型存在正交性,即静不平衡量只能激起一阶振型的振动,偶不平衡量只能激起二阶振型振动。一阶振型振动和二阶振型振动符合质量—弹簧—阻尼系统的振动规律。所以两支承点振动规律为

　　ωn1、ωn2分别为一、二阶临界角频率;ζ1、ζ2为阻尼;A1、A2为常数,分别正比于MS、MB。其图形如图3所示。由于阻尼比很小,所以临界角频率处的共振峰很大。在ωn1附近振动主要为一阶振型成分,在ωn2附近,振动主要为二阶振型成分。所以应该在ωn1附近做一阶振型平衡去除转子的静不平衡量MS—MS,在ωn2附近做二阶振型平衡去除转子偶不平衡量MB—-MB。

　　三、加试重振型平衡法

　　1.一阶振型平衡

　　在风机两端轴承位置同向安置拾振器和零相位光电传感器,并连至振动矢量测试仪(或动平衡仪)。慢慢升高转速,并同时监测两侧振动量V1、V2。当振幅明显增加,且V1、V2接近同相时,停止升速,测试振动记为V10、V20,转速ω1。

　　停机后,选定两个同为MT的试重,加在两校正面相同角度(0°),再启动风机至转速ω1,测试振动记为V11、V21。