一种现场修正烧结机转子平衡状态的方法*

袁 博/西安陕鼓动力股份有限公司

温广瑞/西安交通大学

一种现场修正烧结机转子平衡状态的方法*

袁 博/西安陕鼓动力股份有限公司

温广瑞/西安交通大学

0 引言

烧结风机转子为单叶轮双支撑结构，转子叶轮直径可以做到3～4m，工作转速一般为1 000r/min或1 500r/min。烧结机机组的振动烈度是以壳体的振动速度为度量标准，转子的动平衡精度等级为G4.0，烧结机转子在出厂前，需做低速动平衡校正。

某烧结风机转子在现场的长期运行过程中，在叶轮的盖盘处出现了磨损和隐形裂纹。为了保证该转子能够长期、安全、可靠运行，需在现场对该转子进行修复处理。在具体的修复处理过程中，需要拆掉盖盘外圆处的原始平衡块，并在此位置焊接加强圈，当修复完成后，该转子的平衡状态遭到严重的破坏。一般情况下，平衡状态遭到严重破坏的烧结风机转子需返厂或在附近的低速平衡机进行动平衡校正，为了保证检修后能够进行现场动平衡校正，现场实施了转子平衡状态的修正方法。

1 动平衡原理

凡是只能在转动状态下才能测定转子不平衡质量所在方位，以及确定平衡重量应加的位置和大小，这种方法称为动平衡。动平衡不但能消除动不平衡的力偶，而且还能消除静不平衡的离心力，所以，它可以适用于找各种转子的平衡。如离心压缩机的转子、大型电动机的转子等。

惯性力矢量和为零，同时惯性力产生的力矩矢量和也为零，即：式中，F为转子惯性力；Fb为所加的平衡惯性力；为转子本身的惯性力矢量和；M为转子惯性力产生的力矩；Mb为所加平衡力产生的力矩；为转子本身的惯性力产生的力矩矢量和。

转子动平衡条件为：

动平衡测量时要求转子能在支承系统上被驱动而旋转，支承系统必须有必要的自由度，以保证支承系统在转子离心力的作用下产生与转子不平衡量成正比的有规律振动。这样，转子与支承系统就组成了一定形式的质量-弹簧系统，通过测量支承的振动而获得转子校正平面上的不平衡量大小和相位，进而实施校正（去重或加重），这就是动平衡的基本原理[1]。

2 方法介绍

烧结风机转子属于刚性转子，在转子出厂前，会对转子进行低速动平衡校正，较正面一般选择两端盖盘并靠近叶轮外圆的位置。双面低速动平衡校正技术，平衡效果非常明显。转子在现场实际运行工程中，相比单面低速动平衡校正，双面低速动平衡校正后的转子在现场的实际运行中，更加稳定。另外，双面动平衡校正的平衡块，一侧盖盘布置一块平衡块。

转子动平衡状态的修正预处理，具体措施是在转子两个校正面上同时进行结构平衡校正，控制校正后的转子残余不平衡量，以保证转子在运转状态的残余动不平衡量是在许用范围内，该动平衡方法属于一种修正的双面平衡。

该套烧结风机组（图1）是由烧结风机、膜片联轴器及电机组成，转子的额定转速为1 500r/min，属于刚性转子。为了不破坏转子原始的平衡状态，修正后所加平衡块所产生的惯性力必须与原始平衡块所产生的惯性力相同，并且所加的位置不变，即：保持相同。

双面平衡修正的计算公式如下：

式中：Pa，Pb为A，B两面盖盘的加重重量，g；W为被平衡转子的重量，kg；RA，RB为A，B两面盖盘的加重半径，mm；为A，B两面盖盘的加重质量的变化量，可为正数、负数或零，g；为转子质量W的变化量，可为正数、负数或零，kg。

3 现场应用

3.1准备

3.1.1 查阅图纸，确定相关参数

转子工作转速n=1 500r/min

叶轮直径D=2 910mm

转子重量W=7 585kg

动平衡精度等级G=4.0

3.1.2 现场测量相关数据

现场测量叶轮盖盘A，B两面初始平衡块的焊接半径RA，RB，现场称重叶轮盖盘A，B两面平衡块的重量Pa，Pb，现场测量修正后叶轮盖盘A，B两面的加重半径变化量，结合实际焊接焊条的数量计算出转子重量的变化量。各相关参数的数据如下：

盖盘A面加重半径RA=1 305mm

盖盘B面加重半径RB=1 355mm

盖盘A面加重重量Pa=4 832g

盖盘B面加重重量Pb=2 285g

3.2计算

修正后的叶轮盖盘A，B两面平衡块要焊接到两侧盖盘上所需焊条分别为9根和6根，那么所需焊条重量分别为c=9×20=180g，d=6×20=120g，实际修正后所加的平衡块重量和分别为：

修复完成后，在叶轮盖盘A，B两面分别焊接修正后的平衡块，要求如下：

1）由于轴承箱的壳体振动速度与扰动力的角度差(滞后或超前角)不变，因此修正后的平衡块加重角度与初始平衡块的加重角度保持一致。

2）平衡块的形状与初始平衡块的形状保持一致，均为等腰梯形。

3）测量出修正后平衡块的加重半径，并准确判断出平衡块的重心。

4）准确估算出初始平衡块的重量，估算过程中，需考虑焊接平衡块所需焊条的重量。

3.3操作

现场修正烧结机转子平衡状态的方法，可最大程度的恢复烧结机转子检修前初始平衡状态，避免因平衡状态遭到较大破坏而无法开机进行现场动平衡校正。

在叶轮盖盘A，B两面焊接修正后的平衡块，根据修正后转子平衡状态的实际振动速度，进行现场动平衡校正。表1为修正后和现场动平衡校正后的振动采集仪及DCS显示的各测点的振动速度。图2是现场动平衡校正后，烧结机正式投产运行50小时后的振动数据（轴承箱垂直方向振动速度）。

表1 动平衡校正前后数据对比

4 结论

1）现场修正烧结风机转子平衡状态的方法，最大程度恢复烧结风机转子检修前原始平衡状态，避免了因平衡状态遭到较大破坏而无法开机进行现场动平衡校正的问题。

2）在现场的具体实施过程中，操作人员需准确的计算出平衡块的重量，估算出焊条重量，判断加重半径和角度，尽量减小累积误差对平衡修正效果的影响。

3）平衡状态遭到严重破坏的烧结风机转子，需打开机壳，吊出转子，并且返厂或在附近的低速平衡机进行动平衡校正，校正完后，在现场进行安装等。该方法的应用，极大的缩短了检修周期，降低了检修成本。并且可保障机组正常稳定运行，为客户挽回因检修周期延长而停产所造成的经济损失。

4）该方法是动平衡原理在现场应用上的延伸，并且完全满足了转子动平衡的条件，因此该方法不仅适用于刚性转子，也可适用于柔性转子的现场动平衡状态的修正。

[1]杨建刚.旋转机械振动分析与工程应用[M].北京:中国电力出版社，2007.

：为避免烧结机转子在现场修复过程中平衡状态破坏导致机组振动异常，本文提出一种现场修正烧结机转子平衡状态的方法。该方法综合考虑转子在整体结构、阻尼、支撑刚度、角速度等不变的条件下，轴承箱的壳体振动速度与扰动力的角度不变的特性，运用刚性转子重量、加重半径、加重重量的关系，采用现场动平衡质量校正技术，保障机组可正常稳定运行。

烧结风机；转子；质量校正；不平衡状态

A Method for Correcting the Rotor Ba lance on Site in a Sintered Exhauster

Yuan Bo/Xi'an Shaangu PowerCo.,Ltd
Wen Guang-rui/Xi'an Jiaotong University

sintered exhauster;rotor;mass correction;unbalance

TH432.1；TK05

A

1006-8155（2016）06-0085-03

10.16492/j.fjjs.2016.06.0171

*资助项目：西安市科技计划项目（CXY1402）

Abstract:To avoid a vibration fault caused by an unbalanced rotor inasintered exhauster,this paper presents a method to correct the rotor balance.Themethod dealswith the unbalance faultby calculating the relation equation of the rigid rotor weight,the weighting block radius and weighting block weight,which are under the conditions of structure,damp,support stiffness,and angular velocity of the rotor.The vibration velocity of the bearing box volute and the forcingangleiskeptconstant.