转子的动静平衡与实际现场工作处理经验

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)真空技术论坛 作者:99462325

在现场工作中遇到如下案例,共探讨分享

  某主给水泵电机因非驱动端轴承内一固定螺栓断裂且轴瓦间隙过大(油膜涡动)导致振动超标,缺陷处理完成后连续启停时没有按照规程操作(连续启停间应间隔0.5~1小时以上,以均匀热场),导致塑性弯轴。

  解体检查,转子中间部位弯度约0.5mm。由于受工期限制,直轴困难。经专家讨论,进行动平衡,动平衡块加在轴端的风扇叶轮槽内(原先已经加装了约5kg,后又加装了3kg)。动平衡机上显示残余动不平衡量小于许用动不平衡量。动平衡合格。

  回装再次启动,振动比动平衡前更大,且频谱显示故障特征仍为动不平衡。再次解体检查,安装过程满足要求。原因出在哪呢?再次查找该类型电机的技术说明书,并联系厂家。发现犯了一个致命错误,该电机工作转速约2981Rpm,超过了该转子的一次临界值。当时为了安装方便,动平衡块都集中在了轴的两端,在低速情况下(500rpm),整个转轴是刚性的,根据动平衡理论是能实现动平衡的。但到了工作转速,转子产生了一阶变形,原有的配重(刚好是同向配重),进一步加剧了变形量(向中间拱起)。导致振动比动平衡前更严重。

  解决措施:取消为消除塑性弯轴而加装的配重块,加工同等质量的长纤丝(方便安装在线包槽中),按照原有角度,从轴的两端移至中间部位)。

  完成后,再次启机,振动合格,工作正常。

转子的静平衡和动平衡

1、定义

1)静平衡

  在转子一个校正面上进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内,为静平衡又称单面平衡。

2)动平衡

  在转子两个校正面上同时进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内,为动平衡又称双面平衡。

2、转子平衡的选择与确定

  如何选择转子的平衡方式,是一个关键问题。其选择有这样一个原则:只要满足于转子平衡后用途需要的前提下,能做静平衡的,则不要做动平衡,能做动平衡的,则不要做静动平衡。原因很简单,静平衡要比动平衡容易做,动平衡要比静动平衡容易做,省功、省力、省费用。那么如何进行转子平衡型式的确定呢?需要从以下几个因素和依据来确定:

  1)转子的几何形状、结构尺寸,特别是转子的直径D与转子的两校正面间的距离尺寸b之比值,以及转子的支撑间距等。

  2)转子的工作转速。

  3)有关转子平衡技术要求的技术标准,如GB3215、API610第八版、GB9239和ISO1940等。

3、转子做静平衡的条件

  在GB9239-88平衡标准中,对刚性转子做静平衡的条件定义为:"如果盘状转子的支撑间距足够大并且旋转时盘状部位的轴向跳动很小,从而可忽略偶不平衡(动平衡),这时可用一个校正面校正不平衡即单面(静)平衡,对具体转子必须验证这些条件是否满足。在对大量的某种类型的转子在一个平面上平衡后,就可求得最大的剩余偶不平衡量,并除以支撑距离。如果在最不利的情况下这个值不大于许用剩余不平衡量的一半,则采用单面(静)平衡就足够了。从这个定义中不难看出转子只做单面(静)平衡的条件主要有三个方面:一个是转子几何形状为盘状;一个是转子在平衡机上做平衡时的支撑间距要大;再一个是转子旋转时其校正面的端面跳动要很小。

  对以上三个条件作如下说明:

1)何谓盘状转子

  主要用转子的直径D与转子的两校正面间的距离尺寸b之比值来确定。在API610第八版标准中规定D/b<6时,转子只做单面平衡就可以了;D/b≥6时可以作为转子是否为盘状转子的条件规定,但不能绝对化,因为转子做何种平衡还要考虑转子的工作转速。

2)支撑间距要大

  无具体的参数规定,但与转子校正面间距b之比值≥5以上均视为支撑间距足够大。

3)转子的轴向跳动

  主要指转子旋转时校正面的端面跳动,因为任何转子做平衡试都是经过精加工的,加工后已保证了转子的孔与校正面之间的行为公差,端面跳动很小。

  根据上述转子做单面(静)平衡的条件,再结合有关泵方面的技术标准(如GB3215和API610第八版),只做静平衡的转子条件如下:

  1)对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速<1800转/分时,不论D/b<6或D/b≥6只做静平衡即可。但是如果要求做动平衡时,必须要保证D/b<6,否则只能做静平衡。

  2)对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速≥1800转/分时,如果D/b≥6只做静平衡即可。但平衡后的剩余不平衡量要等于或小于许用不平衡量的1/2。如果要求做动平衡,要看两个校正面的平衡是否能在平衡机上分离开,如果分离不开,则只能做静平衡。

  3)对一些开式叶轮等转子,如果不能实现两端支撑,只做静平衡即可。因为两端不能支撑,势必进行悬臂,这样在平衡机上做动平衡很危险,只能在平衡架上进行单面(静)平衡。

4、转子做动平衡的条件

  在GB9239标准中规定:"凡刚性转子如果不能满足做静平衡的盘状转子的条件,则需要进行两个平面来平衡,即动平衡。只做静平衡的转子条件如下(平衡静度G0.4级为最高精度,一般情况下泵叶轮的动平衡静度选择G6.3级或G2.5):

  1)对单级泵、两级泵的转子,凡工作转速≥1800转/分时,只要D/b<6时,应做动平衡。

  2)对多级泵和组合转子(3级或3级以上),不论工作转速多少,应做组合转子的动平衡。

补充:

  在《离心泵检验和试验规定》,对平衡试验做了如下规定:

3.5 平衡试验

  3.5.1 主要运转部件如叶轮平衡鼓等应单独做静平衡检验

  3.5.2 除静平衡外若属下列工况应做动平衡检验

  (1) 设计流量超过55m3/h且叶轮直径大于150mm 泵设计转速大于1500r/min

  (2) 两级或多级泵且泵设计转速大于1500r/min

  (3) 泵设计转速大于3000r/min

  3.5.3 对于立式泵应通过手动盘车利用千分表在填料箱或机械密封处测量轴或轴套的径向跳动量指示读数不应超过60μm

  3.5.4 转子装配和平衡修正的顺序应遵照GB9239 且应达到G2.5以上。

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