亞泰光電現場動平衡技術在某鋼廠應用實例

來源：深圳市亞泰光電技術有限公司 2012年08月13日 15:31

轉子不平衡是旋轉機械的常見故障類型之一，同時也是造成軸承等轉子部件過早損壞的原因之一。在大量使用旋轉設備如風機、電機、泵的企業里由于磨損、結垢等原因而產生轉子不平衡的幾率很高。動平衡校正是機械加工業和設備維護中常用的解決旋轉部件動不平衡的一種方法，人們常常是在動平衡機上進行轉子動平衡校正，如風機廠對風機轉子、電機廠對電機轉子等。

某鋼廠防爆交流異步電動機拖動壓縮風機為鋼廠提供煤氣，工作轉速在分2300-2600轉/分，用變頻調速系統控制。長時間以來，該電機拖帶風機自啟動到2280轉/分前，振動都很小。一旦轉速升到2400轉/分，其振動成倍增長，根本不敢再增速以提高產能和風量，前后調整多次，均無功而返。所以于2011年12月13日邀請深圳亞泰光電技術公司前來救急。

深圳亞泰光電專家到現場后，了解了電機工作參數：三相交流，防爆隔擋結構，電動機功率800Kw。電機轉子軸承為滑動軸承，兩軸承間距離約1.7米，軸承直徑Ф100，一端帶有連接風機用靠背輪，另一端外懸冷卻風扇葉輪，并有風扇罩將葉輪全部密封住，令風從電機定子上的管道流向另一頭帶走熱量，電機轉子鼠籠和定子上線包全部密封，嚴格防爆設計，給動平衡配重帶來困難。

在了解了現場設備與工作環境后，專家給出了測點布置方案，如下圖示：

圖1 某鋼廠電機測點分布圖

測點布置與說明：

l 光電轉速傳感器安裝在A側軸承座c處，轉速光電標志做在連接法蘭盤的軸頸外表面，非接觸測量。

l 兩只振動傳感器水平安裝在電動機外殼靠近軸承處，拾取軸承座處的水平徑向振動。

12月13日上午，設備停機前，在38Hz轉速下用普通測振法對電機兩側測點做總振測量與分析：

表1 停機前38Hz下總振動值

測點	水平	垂直	軸向
A	46-60μm	5.1μm	15μm
B	54-68μm	8.3μm	16μm

水平振動遠大于其它兩個方后振動；水平振動信號經FFT分析，主要是1×F＝38Hz的，有一點點2×F、3×F和4×F（B點）的分量，不是主要成分。專家診斷為該設備存在一定程度的不平衡，于是利用YBD-2現場動平衡儀進行動平衡校正。

停機，斷開靠背輪連接，只測電機振動并計劃先將電機振動處理達標后，再連成實際工作系統再測量處理。安裝好光電鑒相/轉速傳感器并在轉軸上作好鍵相/轉速標記，由于兩端水平振動zui大，所以選擇兩振動傳感器水平安放以獲取較大信號，儀器置成矢量濾波和邊測邊做動平衡方式進行測量和處理。測量數據如下：

表2 單電機振動幅值與相位

測試轉速（rpm）	A面測點振動（μm）	B面測點振動（μm）
2080	∑A=5.6，A=4.92∠240	∑B=5.4，B=4.3∠242
2280	∑A=21.8，A=20.2∠246	∑B=16.4，B=15.8∠247
2400	∑A=41.3，A=39.5∠258	∑B=37.4，B=36.5∠259
2531	∑A=93.9，A=92.5∠280	∑B=88.5，B=87∠281

顯然，電機振動表現出振幅增加，相位變化不很明顯的特點，表明呈現出剛性轉子。為減少啟停機次數，選擇快速消振，即同時在左側靠背輪軸套外面加60g∠324和右側風扇葉輪上加31g∠0（其試重半徑約是左側1倍）的試驗質量，一次重啟重測振動，數據如下：

表3 單電機加試重后振動幅值與相位

測試轉速（rpm）	A面測點振動（μm）	B面測點振動（μm）
2080	∑A=7.8，A=5.9∠236	∑B=5.4，B=5.2∠242
2280	∑A=13.3，A=10.3∠241	∑B=12.5，B=9.4∠246
2400	∑A=27.7，A=26.9∠255	∑B=25.4，B=24.5∠258
2531	∑A=75.1，A=74.0∠278	∑B=71.4，B=70.4∠280

根據文中試重質量矢量與試重前后所獲得的同頻振動矢量組， YBD-2計算后給出*配重：

M1＝240g∠319

M2＝220g∠346

拆下原來試重，按照上述計算值準備*配重并左右一次加上，第三次啟機重測振動：

表4 單電機加*配重后振動幅值與相位

測試轉速（rpm）	A面測點振動（μm）	B面測點振動（μm）
2080	∑A=10，A=9.3∠79	∑B=5.3，B=4.5∠66
2280	∑A=13.4，A=12.3∠95	∑B=6.0，B=4.5∠88
2400	∑A=13.2，A=10.3∠116	∑B=5.2，B=4.3∠127
2531	∑A=7.6，A=6.0∠164	∑B=7.6，B=5.1∠211

運行并監視一會兒后停機，將左右配重加焊牢固，相當于在原位又增加了一些配重質量，并且和風機連接上構成工作系統，再次啟機測量振動，在2400轉/分前，振動比前述空載時還好，但在升至2517轉/分時振動如下：

表5電機與風機構成工作系統后振動幅值與相位

測試轉速（rpm）	A面測點振動（μm）	B面測點振動（μm）
2517	∑A=19.7，A=19.5∠20	∑B=28.4，B=28.0∠197

再往上升速，振動值增加，且電機右側本身冷卻風機端振動遠大于左側煤氣風機端，系統工作狀況不好。

可以看出，振動變大，且左右相位反向，A端受前面靠背輪和煤氣風機軸承約束，振動增加不大，但B端相對自由，幅值迅速上升，開始搖擺，必需停機檢查調整軸系同軸度，或再對軸系做一次現場動平衡。

停機松開靠背輪連接螺栓，打表檢查電機軸與風機軸同軸度，發現電機水平偏140μm，而電機軸標高也低于風機軸。調小電機軸水平偏移，并將電機軸中心高墊起50μm，再緊固電機和靠背輪，再次啟機，從低速到2600轉/分，振動值均小，變化也很平穩，降速后再升，重復性也好，廠方對結果滿意，決定不再做整機軸系現場動平衡處理。

據設備部門介紹這樣一臺電機如果拆下來送出去修理需要三周左右的時間，直接費用包括拆卸、安裝、調試、運輸等約3~4萬元，但故障停機導致生產損失為每天20萬元。可見利用現場動平衡技術可以方便而快捷地解決不平衡問題，據筆者了解該廠現場人員已熟練地使用YBD-2現場動平衡儀做了多次現場動平衡，效果都非常好。

現場動平衡技術是一種非常有用又迫切需要的技術；YBD-2現場動平衡儀是一種投入產出比很高的測試儀器。

版權：深圳市亞泰光電技術有限公司研發中心

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