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工厂降温电站通风机和电动机的现场平衡“百项能效标准推进工程”
电站通风机和电动机的现场平衡
寇胜利/西安热工研究院有限公司
摘要:介绍了电站通风机和电动机的现场平衡方法，并结合实例做了说明。
关键词:通风机振动现场平衡
Abstract: Field balancing of fan and motor in power station is introduced, and described by examples.
Key words: FanVibrationField balanling
1 引言
转子的平衡可以采用两种方式：一种是在平衡机上平衡；另一种是在实际运行状态下平衡（称为现场平衡）。后者综合考虑了各种因素对振动的影响，平衡效果好，而且节省时间。大多数的平衡问题均可以通过这种方式解决。
就现场平衡的方法而言，可以分为测幅平衡和测相平衡。测幅平衡只需要测量振动的大小，用周移法、三点法等方法进行计算。这种方法比较简单易行，但精度低，启动次数多；测相平衡采用可同时测量振幅和相位的仪表。平衡时首先在转子上加一个（或一组）试验质量，通过加重前后振幅和相位的变化，计算校正质量的大小和方向。这种方法精度高，启动次数少。本文将介绍用测相法对风机进行的平衡。
2 平衡原理
2.1 不平衡的诊断
一般来说，只要振动成分中基频占主导地位，就可以认定存在不平衡。基频的幅值取决于不平衡的大小和支撑工程的刚度，相位与不平衡的角度有关。
2.2 刚性转子的平衡
所谓刚性转子，是指转子的工作转速低于一阶临界转速，不平衡离心力较小，由此引起的挠曲变形小得可以忽略。
刚性转子存在两种形式的不平衡：静不平衡和力偶不平衡。从理论上讲，在两个平面平衡可以同时消除这两种形式的不平衡。
2.3 柔性转子的平衡
柔性转子的平衡方法称为振型法。所谓振型法是根据柔性转子的振动理论和振型函数的正交性，分别对转子的各阶振型进行平衡的一种挠性转子平衡方法。
2.4 试验质量的选择
测相平衡的步骤：首先测量转子的原始振动，然后在转子上加一个（或一组）试验质量，并测量试加后的振动值。依据试加前后的振动值就可确定校正质量的大小和角度。
如何确定试验质量的大小和角度是平衡过程的一个重要问题。
由振动相位和机械滞后角可以确定试验质量的角度。对于刚性转子而言，从理论上讲滞后角接近于零度。当然由于测试误差的存在，会与零度有一定的偏差，但总的来说偏差不会太大。对于柔性转子滞后角，需要结合不平衡的性质以及临界转速来考虑。
试验质量的大小主要依靠经验确定。试验质量过大，有可能使振动进一步增大，甚至无法启动；试验质量过小，引起的振动变化太小，使平衡计算的误差大。
3 风机的平衡
风机可以看作具有集中质量的单轮盘转子。平衡时只需要一个校正平面，校正质量安装在叶轮上。若叶轮有平衡槽，平衡时将校正质量安装在平衡槽内；若叶轮没有平衡槽，平衡时将校正质量焊接在轮盘的外缘。
风机平衡如果没有影响系数时，试验质量选择范围在300~500g。
例1 宣威电厂7A送风机
该风机转速为1500r/min。运行中风机轴承的振动值达到220μm。振动为基频，判断为不平衡引起。风机叶轮有平衡槽，可在此处加重。平衡过程如表1所示。
平衡进行了两次。第一次平衡后，依据计算结果将平衡角度调整了50°，振动达到满意水平（见表1）。
表2电动机平衡
序号
摘要
电机轴承振动μm∠（°）
1
2
⊥
→
⊥
→
0
平衡前
31∠157
227∠127
36∠176
220∠132
1
平衡后
11∠243
22∠243
14∠253
25∠222
例2 神头二电厂2号引风机振动的诊断与平衡
山西神头第二发电厂一号炉2号引风机，轴功率2987kW，额定转速为1480r/min，叶轮直径2780mm，风机转子重约8t。配套电机功率3500kW，转子重3.5t，平衡槽半径260mm。支持轴承均为滚珠轴承，轴系示意图见图2。
1997年3月，该风机轴承振动值达到400μm，停机检查发现轴承已损坏。修复轴承后启动，振动值仍然超标，振动成分以基频为主。
基频振动大反映出平衡状态不佳。不平衡可能在风机叶轮或电机转子，但考虑到风机转子的质量比电机转子的质量大。当大转子与小转子连接在一起时，由于前者能量较高，可以将后者激励起来；而后者对于前者的影响则较小。因此，主要的振源可能在风机一侧。
基于上述分析，决定首先对风机侧做平衡。平衡后各轴承的振动都明显改善（见表3）。
表3 风机的平衡
序
摘要
校正质量
g∠（°）
轴承座振动μm∠（°）
电机轴承
风机轴承
1
2
3
4
0
平衡前
0
351∠284
227∠275
221∠179
212∠121
1
平衡后
320∠120
77∠201
113∠189
19∠217
74∠29
注：轴承振动为水平方向。
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