水泥厂旋转设备动平衡对本体以及相关设备的影响

摘要：随着现代化工业的迅猛发展，旋转机械在工业中的地位不断增强，质量要求也不断提高。转子不平衡是旋转机械中的常见问题，也是诱发转子系统故障的主要原因之一。本文便从动平衡技术出发，着重研究水泥厂旋转设备动平衡对本体以及相关设备的影响。

关键词：水泥厂；旋转设备；动平衡；影响

一、动平衡基本概念

1.动平衡的定义

动平衡是转子动力学的一个研究内容，是指确定转子转动时产生的不平衡量的位置和大小并加以消除的操作。不平衡量会引起转子的横向振动 ，并使转子受到不必要的动载荷，这不利于转子正常运转。所以，大多数转子应该进行动平衡。在机器制造或维修中，动平衡成为一道工序。一般来说，动平衡可以进行如下分类：

2.动平衡的作用

一个不平衡的转子在其旋转过程中对其支承结构和转子本身产生一个压力，并导致振动。因此，对转子的动平衡是十分必须的。平衡机就是对转子在旋转状态下进行动平衡校验，动平衡的主要作用有：（1）提高转子及其构成的产品质量；（2）减小噪声；（3）减小振动；（4）提高支承部件（轴承）的试用寿命；（5）降低使用者的不舒适感；（6）降低产品的功耗。

二、对旋转设备动平衡的分析

1.旋转设备动平衡不良或故障

旋转设备动平衡不良或故障通常是指旋转机械的转子部件质量相对于旋转轴的轴心发生偏心时所引起异常振动。动平衡不良表现出来的特征及动平衡不良对设备的影响有如下几个方面：（1）降低设备的预期使用寿命，特别表现在轴承的早期损坏；（2） 缩短设备的保养周期；（3）增加设备维护成本；（4）影响产品质量；（5）恶化工作环境等。

2.动平衡不良时的注意事项

既然动平衡不良对设备有如此严重的影响，在设备存在动平衡不良时，我们就必须对其进行动平衡矫正，但在动平衡矫正前，分析鉴别引起动平衡不良原因是我们进行动平衡矫正的首要步骤，以下从不平衡的振动特征和一些已经验证过的分析技巧来论述如何鉴别不平衡：（1）频谱的一倍转速振幅大且谐波非常小；（2）重大振幅中不夹带其他峰值；（3）运用高解析度放大或用时间同步平均方法证实精确的一倍转速特征；（4）一倍转速频率的振幅在水平和垂直方向没有巨大差异，除非在结构上存在不对称的钢性特征；

3.引起不平衡的基本原因

随着科学技术的发展，为满足机械在高速度、高能量和高应力状态下的工作要求，控制机械振动己成为机械设计、制造及使用中的重要课题。而机器中回转体的质量分布不平衡是引起机器振动的主要原因之一。引起不平衡的基本原因，可归结为如下四个方面：

（1）设计方面：旋转体几何形状设计的不对称，或尺寸参数选择的不合理；旋转体上有未加工的毛面（质量面不均匀）；结构上用挠性轴，因微小不平衡引起弹性弯曲变形，或因局部受热（磨碰）引起的热弯曲破坏原有的平衡。

（2）材料方面：组织不均匀（铸造缩孔等）；性能差，因变形磨损，疲劳断裂造成零件飞落。

（3）制造工艺：加工误差造成重心偏移；装配造成质量偏心，或引起松动；整机安装时，轴承偏心引起旋转轴线偏移。

（4）运转中平衡状态的改变：叶片上附着物或不均匀腐蚀，组织不均匀，热膨胀不均匀；组装件松动或裂纹造成热阻不均匀，受热不均匀或冷却不均匀；热弯曲；零件松动、飞落。

由以上原因引起的转子不平衡，附加动载荷将通过轴承传到机器上，轻则引起整个机器的振动，产生噪音，加速轴承的磨损，降低机器寿命，重则使机器失控，发生严重事故，不平衡的转动质量所引起的剧烈振动还将使地脚螺栓过载和断裂，使工业建筑的楼板受到破坏，使机器基础下沉不均，使操作人员收到伤害以及发生各类重大事故。在生产中，许多旋转机械如风机、高速水泵、发电机组等都对振动有严格的要求。

三、旋转设备不平衡常用的校正方法

平衡试验中测得的不平衡，是通過测量后的校正操作加以消除。一般采用加减部分重量来实现，极少数情况如风扇叶片可以通过叶片的弯曲，也就是改变转子的形状来达到平衡。增重和去重常见的各有如下几种机械加工方法：

1.在不平衡的相反方向上配置校正重块

（1）焊接。通过焊接的方法进行平衡校正时，一般采用凸焊。使用的焊板有一定的宽度和厚度，长度随不平衡量的大小而定。平衡时，应将焊接头设在平衡机的校正平面上，以便不平衡测量结束后立即进行校正。

（2）锡焊。平衡小型电机转子，有时采用锡焊。焊锡的大小要由不平衡量来选定，也可以预先准备不同的焊锡。

（3）铆接。即把铆钉当作平衡块来使用，比锡焊等方法比，一般能做到准确校正。校正时，在转子上先预打铆钉孔，一般为三个以上，少时采用分力校正法，多则采用极坐标法。

（4）专用校正块。根据转子的形状和结构，有时可以在线槽的燕尾槽中，按不平横的大小插入或者拧入不同的长度方铜。

2.在不平衡方向上去重

（1）钻孔。该方法容易使校正作业简单又准确。钻孔时一般使用一定直径的钻头，钻孔深度则按不平衡量的大小来改变。

（2）锁削。校正效果与钻孔相同，该方法用于不平衡量非常大的大型减速齿轮的粗平衡中，在精密平衡中则几乎不被使用。

（3）铣削。是目前自动去重比较常见的方法。铣削法克服了钻削法的缺点，而且提高了电机性能。

四、旋转设备动平衡对相关设备的影响

旋转设备不平衡会对其相关设备造成较大的影响。以吸尘罩为例，对旋转设备吸尘罩的设计，首先要充分了解旋转设备的气流情况。旋转设备运转时产生涡流，当材料加工和转轮旁设置吸尘罩时，气流将变得更复杂。没有吸尘罩空转的磨轮产生的气流是流向磨轮的侧表面，由于离心力的作用，空气被抛向四周，从而形成边缘弥漫的扁平射流。在磨轮周围表面产生边界层，形成涡流后沿着切线方向离开磨轮。此外，还得充分熟悉产生有害物的特性及其散发情况，了解旋转设备的结构及其使用操作特点等，再确定吸尘罩的型式。

五、总结语

总之，水泥厂旋转设备的动平衡问题不容忽视，旋转设备如果产生不平衡问题，必然会对本体和其他相关设备产生重大的影响，甚至会影响到整个集团的发展，所以，必须严格排查不平衡问题，确保旋转设备的正常运转。

参考文献：

[1] 路平，谢志坤，史科科，刘伯聪. 《动平衡机平衡摆动部件分析与优化》 [J].沈阳集团设计研究院有限公司，2013，9

[2] 张超群.《全自动动平衡去重机去重策略研究》 浙江大学硕士学位论文[J].2004.2

[3] 张健.《动平衡测量的若干关键技术问题研究》 浙江大学机械工程学系[J].2010.7

作者简介：梅玉亮，1984年7月，专科，洛阳理工学院 内蒙古通辽市开鲁县