煉化企業(yè)旋轉(zhuǎn)機組不斷地運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子可能會產(chǎn)生噪聲與振動，這是由轉(zhuǎn)子的不平衡引起的，當(dāng)其超過允許界限時，必會影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，從而引發(fā)一系列的安全事故。據(jù)統(tǒng)計，在旋轉(zhuǎn)機械中約四分之三的機組故障都是由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的，所以定期為轉(zhuǎn)子進行動平衡的校正顯得非常重要。不但確保了設(shè)備的正常運行，而且提高了工作效率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。
　　
　　轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)的原理和特點
　　
　　通過對存在故障的轉(zhuǎn)子進行檢測，得到對應(yīng)不平衡量的大小與角度，并采用校正以消除其不平衡量，從而使轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時沒有產(chǎn)生不平衡離心力的平衡工藝叫做動平衡。
　　
　　根據(jù)力學(xué)特性與工作狀態(tài)的不同，轉(zhuǎn)子可分為撓性轉(zhuǎn)子和剛性轉(zhuǎn)子。其中，前者定義條件為：其臨界轉(zhuǎn)速低于工作轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)子運行的各項參數(shù)都在允許范圍之內(nèi)；后者定義條件為：臨界轉(zhuǎn)速高于工作轉(zhuǎn)速，且轉(zhuǎn)子運行的各項參數(shù)都在允許范圍之內(nèi)。
　　
　　在實際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子類型可根據(jù)工作轉(zhuǎn)速與一階臨界轉(zhuǎn)速的比值來確定，如果工作轉(zhuǎn)速與一階臨界轉(zhuǎn)速的比值大于或等于0.7則為撓性轉(zhuǎn)子，比值小于0.5則為剛性轉(zhuǎn)子，之間數(shù)值則為準剛性轉(zhuǎn)子。針對轉(zhuǎn)子的平衡校正試驗，1940年國際標準化組織制定了ISO1940平衡等級，并將其分為11個等級，從高到低分別為：G0.4，G1，G2.5，G6.3，G16……G4000，單位為g.mm/kg，其等級指的是不平衡量對于轉(zhuǎn)子軸心的偏心距離。
　　
　　一 轉(zhuǎn)子動平衡原理
　　
　　轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)起源于旋轉(zhuǎn)設(shè)備零部件，隨著離心風(fēng)機、泵、發(fā)動機等旋轉(zhuǎn)設(shè)備的廣泛使用，從此動平衡技術(shù)便逐步得到了重視與發(fā)展。對轉(zhuǎn)子進行受力分析，其原理為：假設(shè)轉(zhuǎn)子質(zhì)量為M，角速度為w，O為坐標原點，轉(zhuǎn)軸為Z。對其內(nèi)部任一質(zhì)點

　　坐標軸各方向矢量為a、b、c，如果質(zhì)點H的矢量為rH，那么

　　則質(zhì)點H的離心力為：

　　轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡量，是因為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線與中心慣性軸發(fā)生偏差，為了校正轉(zhuǎn)子不平衡量，關(guān)鍵要消除轉(zhuǎn)子對軸承的動壓力，讓旋轉(zhuǎn)軸線與其中心慣性軸相重合。
　　
　　為了設(shè)備安全運行、防止事故的發(fā)生，對于出現(xiàn)振動故障的轉(zhuǎn)子，技術(shù)人員必須及時對其進行動平衡校正。轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)校正的工作原理為：根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的振動信號，利用光傳感器將其信號傳送到測量裝置，通過信號的轉(zhuǎn)換，得出該轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的不平衡量大小，以及對應(yīng)的角度。最后，通過對轉(zhuǎn)子進行動平衡校正與修復(fù)，讓其達到符合工業(yè)安全生產(chǎn)的標準。
　　
　　二 轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)的特點
　　
　　這種不平衡離心力作用在轉(zhuǎn)子軸承上會引起振動、產(chǎn)生噪聲和加速軸承磨損，以致嚴重影響產(chǎn)品的性能和壽命。對于旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子存在不平衡量，根據(jù)平衡機檢測的數(shù)據(jù)對其進行校正，可改善轉(zhuǎn)子相對于軸線的質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動或作用于軸承上的振動力減少到允許的范圍之內(nèi)。因此，平衡機是減小振動、改善性能和提高質(zhì)量必不可少的設(shè)備。通常，轉(zhuǎn)子的動平衡包括不平衡量的檢測和校正兩個步驟，平衡機主要用于不平衡量的檢測，而不平衡量的校正則需要借助鉆床、銑床和電焊機等輔助設(shè)備，或用手工方法完成。由于轉(zhuǎn)子的種類非常多，對于不同類型的轉(zhuǎn)子，要綜合考慮其結(jié)構(gòu)與平衡的特點，選取合適的校正裝置、修復(fù)方式與平衡方法。
　　
　　轉(zhuǎn)子進行動平衡校正前，首先應(yīng)確定平衡面，一般將與轉(zhuǎn)子軸線垂直的平面作為平衡面。假設(shè)L為轉(zhuǎn)子的長度，D為轉(zhuǎn)子的外徑尺寸，那么：
　　
　　（1）對于長軸類的轉(zhuǎn)子，也就是長度L/外徑D＞5，那么該類轉(zhuǎn)子平衡可稱為多面平衡、雙面平衡或動平衡，因為其校正是要選取兩個或兩個以上的平衡面；
　　
　　（2）對于薄盤類的轉(zhuǎn)子，也就是長度L/外徑D≤5，那么該類轉(zhuǎn)子平衡可稱為靜平衡或單面平衡，因為其校正只需選取一個平衡面就可以了；
　　
　?。?）對于曲軸類的轉(zhuǎn)子，平衡校正時應(yīng)選用專門的曲軸動平衡機上進行修復(fù)；
　　
　　（4）對于振動大、初始不平衡量過多類的轉(zhuǎn)子，平衡校正時一般先對其進行單面靜平衡，然后再對其進行動平衡校正。
　　
　　轉(zhuǎn)子動平衡技術(shù)的方法
　　
　　轉(zhuǎn)子的不平衡力產(chǎn)生的主要原因為：
　　
　?。?）轉(zhuǎn)子制造時的原始不平衡量；
　　
　　（2）轉(zhuǎn)子長期運轉(zhuǎn)摩擦發(fā)熱造成的彎曲；
　　
　　（3）轉(zhuǎn)子運行時產(chǎn)生漸發(fā)性的不平衡量；
　　
　?。?）轉(zhuǎn)子受到外界的變化影響從而生產(chǎn)轉(zhuǎn)子彎曲。
　　
　　針對轉(zhuǎn)子的不平衡問題，通常采用離線動平衡校正方法和在線動平衡校正方法。前者通常將設(shè)備的轉(zhuǎn)子拆卸下來，然后送至平衡機上進行校正；后者與前者最大的區(qū)別就是轉(zhuǎn)子不用拆卸，而是直接在現(xiàn)場對其進行不平衡量修復(fù)。
　　
　　一 離線動平衡校正法
　　
　　轉(zhuǎn)子離線動平衡，又叫工藝動平衡。它是把待檢測轉(zhuǎn)子裝在平衡機上，將傳感器對準貼在轉(zhuǎn)子上的反射標簽，并將產(chǎn)生的信號反饋到平衡機上，技術(shù)人員通過平衡機上顯示的不平衡量大小與角度，對其進行適當(dāng)?shù)男Ｕc修復(fù)。其主要過程為：
　　
　　首先，將旋轉(zhuǎn)設(shè)備停機并取出故障的轉(zhuǎn)子；接著把轉(zhuǎn)子送至動平衡機上并確定轉(zhuǎn)子軸承位；此時，固定好轉(zhuǎn)子、設(shè)置好參數(shù)并啟動平衡機；
　　
　　然后將待測轉(zhuǎn)子的周期性振動信號轉(zhuǎn)化成電感信號，測出轉(zhuǎn)子校正面對應(yīng)的不平衡量與相位；最后通過去重或加重的方式加以校正與消除其不平衡量，從而達到安全生產(chǎn)的要求。
　　
　　總的來說，離線動平衡校正法是一種使轉(zhuǎn)子本身整體達到平衡的方法。
　　
　　二 在線動平衡校正法
　　
　　在線動平衡，又叫現(xiàn)場動平衡或整機動平衡，顧名思義就是在現(xiàn)場對設(shè)備在工作轉(zhuǎn)速下進行檢測并完成動平衡操作。在線動平衡是指不拆卸機組，在其正常運行情況下對轉(zhuǎn)子進行動平衡，使振動降低的方法。在線動平衡技術(shù)指的是通過對傳感器采集到轉(zhuǎn)子的振動信號，將其不平衡量、相位進行計算與分析，以及利用相關(guān)控制系統(tǒng)輸入量的變化來消除其不平衡量。具體是通過傳感器對轉(zhuǎn)子振動信號的檢測，以設(shè)備機座作為平衡機底座，轉(zhuǎn)子和軸承的振動為線性系統(tǒng)，引起的振動為線性疊加，將采集的振動信息進行處理，確定轉(zhuǎn)子各平衡校正面的不平衡量與角度，最后進行加重或去重的方法來消除不平衡量，從而達到校正的目的。所以說，在線動平衡校正方法具有避免因拆卸與安裝引起的誤差、減少不必要的人力、操作方便、易于自動化、確保機組安全有序地運行等優(yōu)點。因此在線動平衡是消除設(shè)備振動的一項重要措施，同時這也是我國石化行業(yè)、機械設(shè)備等行業(yè)以后的發(fā)展趨勢。
　　
　　總的來說，在線與離線轉(zhuǎn)子動平衡都能夠?qū)D(zhuǎn)子進行不平衡量校正，兩者的校正精度都很高，修復(fù)后都符合安全生產(chǎn)的要求。因此，對一個轉(zhuǎn)子進行動平衡時，我們要結(jié)合實際對其效率、成本等方面進行綜合分析，判斷在線或離線動平衡哪個適合，然后選擇最恰當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行操作。一方面可以大大提高效率；另一方面對轉(zhuǎn)子動平衡操作的精度也有幫助。但是，由于設(shè)備支承結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)子的多樣性，在線動平衡比離線動平衡復(fù)雜很多，加上在線要求在最短的時間內(nèi)達到標準的動平衡效果，其難度很大。因此在線與離線動平衡的區(qū)別為：
　　
　?。?）兩者所使用的測試儀器不一樣；
　　
　?。?）在線動平衡能夠使用的校正面比離線的少；
　　
　?。?）在線動平衡操作時人數(shù)較多；
　　
　?。?）兩者的平衡標準不一樣；
　　
　?。?）兩者在經(jīng)濟與時間要求不同。
　　
　　三 校正方式
　　
　　轉(zhuǎn)子的不平衡量校正方式包括轉(zhuǎn)子動平衡與轉(zhuǎn)子靜平衡兩種。對于不同類型的轉(zhuǎn)子，根據(jù)實際情況綜合考慮選取合適的校正方式。目前，轉(zhuǎn)子動平衡的主要校正方法為加重校正法與去重校正法。
　　
　　①加重校正法
　　
　　對于轉(zhuǎn)子動平衡的加重校正法，其原理為通過轉(zhuǎn)子偏心量的反面配上恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)量塊，到達平衡的作用。加重法比去重法實用范圍更廣，具有優(yōu)良的可操作性。具體實施步驟如下：測量不平衡量、調(diào)整平衡量、檢測調(diào)整后的剩余不平衡量、緊固平衡塊。其中，加重校正法主要分為：焊接與加螺絲、墊片兩種。
　　
　　a）焊接加重法，如圖1所示。

　　對于轉(zhuǎn)子葉輪、平衡盤等厚度比較薄，或者葉輪不適宜磨削，或者不平衡量較大時，應(yīng)采用焊接的方法。但需要注意的是，焊接材料跟葉輪、平衡盤等要一致；焊接時不能造成轉(zhuǎn)子的損壞；一般焊接前要預(yù)先用膠泥進行配重。
　　
　　b）加螺絲、墊片加重法，如圖2、圖3所示。

　　對于轉(zhuǎn)子葉輪不能進行加工時，且平衡盤有螺紋孔或者預(yù)留可以裝墊片的柱子，此時應(yīng)采用加螺絲、墊片的方法。在轉(zhuǎn)子動平衡修復(fù)時，轉(zhuǎn)子加重校正法相對比較簡單、速度快、成本低等，所以在機械領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。然而，轉(zhuǎn)子正常工作時，由于工作環(huán)境處在高溫、轉(zhuǎn)速高、磨損、腐蝕、周期長等影響因素，可能會出現(xiàn)轉(zhuǎn)子平衡塊變形、敲擊與掉落等結(jié)果。
　　
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　　對于轉(zhuǎn)子動平衡的去重校正法，其原理為通過轉(zhuǎn)子校正面上去掉多出的質(zhì)量，達到平衡的作用。其中，去重校正法主要分為：磨削與鉆孔兩種。
　　
　　a）磨削去重法，如圖4所示。

　　對于轉(zhuǎn)子葉輪、聯(lián)軸器比較厚，且磨削對其結(jié)構(gòu)不會有影響，平衡量不大時，應(yīng)采用打磨機進行磨削的方法。但需要注意的是，若其直徑較大、厚度較厚時，打磨角度范圍在15°左右；若其直徑較小、厚度較薄時，打磨角度范圍在30°左右，確保減少打磨厚度保證轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強度不受破壞。
　　
　　b）鉆孔去重法，如圖5所示。

　　對于轉(zhuǎn)子的葉輪、對輪等無法進行磨削、加重，或其不平衡量較大時，應(yīng)采用對其進行鉆孔。但注意的是，鉆孔前要先用較小的鉆頭定位；要確定材料的材質(zhì)進行合理的選擇鉆頭；盡量選擇在其根部、厚度較厚處進行鉆。去重校正法，總體來說操作面廣、簡單、容易調(diào)整，有效達到平衡效果，節(jié)約了生產(chǎn)成本。但是，該方法對于厚度比較薄的轉(zhuǎn)子并不適用。