基于多传感信息的转子无试重现场动平衡方法研究

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1、45.基于多传感信息的转子无试重现场动平衡方法研究´温广瑞1刘石2张西宁1李兵1（1西安交通大学机械工程学院，陕西省西安市，7100492广东电力科学研究院，广东省，广州市，510080）摘要:针对目前转子动平衡技术需多次试重起车的不足,研究了转子在无试重起车情况下进行动平衡的实用方法-一次加重平衡法。该方法综合采用了影响系数法和模态平衡法的思想,基于多传感信息融合，测取转子在选定测点及转速上的实际振动值,根据机组自身参数选取合适的配重及加重角度,使转子在选定测点及转速上的残余振动量达到要求。动平衡实例表明,该方法能有效地降

2、低转子残余不平衡振动量,在转子现场动平衡中有广阔的应用前景.关键词:振动；转子；试重；动平衡45.1引言实践表明，不平衡是导致转子振动量增大的主要因素，因此转子现场动平衡是高速旋转机械消振的关键技术之一。目前，多数动平衡方法都要求转子多次试重起车，先在各平衡面加试重，测量各平面加试重后的振动，由此计算影响系数，建立平衡方程组，最后解此方程组得出校正质量的大小和角度，从而确定合理的平衡配重及方位，这无疑加大了实际的平衡时间和费用，因而研究转子在起车及工作转速情况下进行现场动平衡的理论和方法，就成为目前平衡技术发展的主要方向之一

3、。长时间P.Gniellka[1]和P.G.Morton[2]均以模态平衡法为基础，在无试重起车的情况下，直接通过对转子模态不平衡量的识别，达到降低转子振动量的目的。本文依据影响系数平衡法和模态平衡法的基本思想，提出了通过一次加重降低转子残余振动量为平衡目标的思路，对转子无试重平衡法进行了新的探索。因此，试加重量的选取成为动平衡过程中一个重要的环节，试加的成功与否关系到平衡的成败。试加质量是个矢量，它包括大小和角度两方面要素，试加的效果综合反映了这两方面选择的准确程度。45.2试重大小和方位估计原理45.2.1试重大小估计试

4、加质量的选取非常关键，既不能选取太大，也不能选取太小，试重的大小通常与转子的结构、重量、加重半径等参数有关。试重选取的过大，试重所加的激振力可能导致机组振动加剧，造成机组运行情况进一步恶化；同时，试重选取的过小，则不能激起机组的振动响应，一方面机组进行一次起停车造成的经济损失，另一方面振动变化太小，给进一步的配重调整带来困难。因此，试加重的选取应该尽可能达到这样的目标：1）力求振动有改善，至少不能增大。2）振动有明显变化[3]。目前，对于不平衡量（或试重）的大小，估计方法有式（2-1）、式（2-2）和式（2-3）所示的三个经

5、验公式可供选择：GgM=A(2-1)——加重半径/m；0rs2S式中：M——转子某一平衡面上试加重量/kg；A0——转子某一轴承处的原始振幅/um；rs——平衡时转子角速度/(rad/s)；G——转子质量/kg；g——重力加速度/(m/s2)；S——灵敏度系数，根据机组类型及轴承座动刚度取不同的值。MX0(10~15)·r·(n3000)2m=(2-2)t式中：mt——试重/g；M——转子质量/Kg；X0——初始振幅/um；r——试重安装半径/mm。**由国家973计划项目（2009CB724405）和陕西省工业攻关项目（2

6、008K05-03）资助90Mmt=(r·n·2)1000(2-3)式中：mt——试重/g；M——转子质量/Kg；r45.2.2不平衡方位估计——试重安装半径/m。在振动相位已知的条件下，试加质量的角度由机械滞后角确定[4]。由于系统阻尼的存在，转子上的不平衡引起的振动在相位上落后于不平衡60角，在振动研究中，将60角称为机械滞后角。不平衡的位置称为重点，动挠度的位置称为高点。如果沿着转动方向观察，重点在前，高点在后。高点由振动的相位确定，由高点顺转向转动60角，就是重点的位置（也就是不平衡的位置），试加重量就在它的相反方向

7、[5]。我们可以将转子振动响应的相位和物理上的转子不平衡方位联系起来。因此，在现场动平衡过程中，如果我们已事先知道机械滞后角，就可以通过振动响应的相位判断出转子不平衡的方位。传统的通过单方向传感器的机械滞后角法如图1所示，以X方向传感器为例，机械滞后角法估计不平衡方位的步骤如下：1、测量X方向振动响应表示为x=Acos(st-þ)，A为幅值，þ为相位；2、以X方向传感器逆转向标出相位þ获得振动高点；3、由于振动落后于激振力60角，由振动高点顺转向60角为激振力方位，即不平衡方位，计算出转子键槽顺转向到不平衡方位的角度F；记键

8、相传感器顺转向到X方向传感器的角度为$x，则不平衡方位F可用下式计算F=$x-þ+604、添加平衡配重的方位，即为转子键槽顺转向（F-180°）(2-4)不平衡XY6o振动高点þ键相传感器Fs平衡重量图1利用机械滞后角确定不平衡方位45.2.3机械滞后角的选取由上节可知，不平衡方位确定的关