风机叶轮动平衡测量误差分析(温爱武)

针对风机用户经常提出风机的平衡非常难做，不知是做单面平衡还是双面平衡，有些风机做过平衡后仍有较大振动的问题，笔者就具体的风机平衡误差原因作了分析，得出了结论。

1 辅助芯轴的平衡问题由于风机叶轮在平衡时一般采用的都是辅助芯轴，所以必须考虑芯轴是否满足平衡的要求。

由于芯轴是一个转子，有其自身的不平衡量。

在平衡过程中芯轴已和风机合在一起成为一个转子，所以即使整体放在平衡机上已经平衡了，也仅是一个表面的平衡。

对应转子的校正平面芯轴自身的残余不平衡量应小于转子允许剩余不平衡量的10％，通常芯轴的质量约是叶轮质量的1/10，芯轴自身的不平衡量有可能与叶轮平衡的要求相等，因此会直接影响叶轮平衡的最终结果。

另外芯轴上的键和键槽也是平衡时一个容易被忽略的问题。

有的用户会认为半个键或整键的质量轻，且所在的半径小得可以忽略，实际上键也是有相当质量的，一般有几十克至几百克，芯轴相对于风机叶轮的校正半径要小几倍，相除后仍可能有几十克的不平衡质量附加到风机上。

2 芯轴中心和叶轮中心的平行偏移根据平衡的基本原理U= M e=u r （1）式中U为不平衡量；M为零件的质量；e为回转中心和质量中心的间距；u为不平衡质量；r为校正半径。

如果风机支承位置的中心和芯轴的轴线中心有偏心，根据式（1）该偏心就会产生不平衡量，产生的误差就会直接附加到风机上。

为保持偏心距尽量小，在芯轴加工过程中，要使加工芯轴的基准保持完全一致。

即保证芯轴上轴颈支承位置和叶轮接触位置保证很高的同轴度，为防止芯轴表面的磨损产生新的误差，芯轴在与转子接触的位置与轴颈位置必须得有硬度。

这样生产的芯轴才能满足通常的精度要求。

例如：叶轮的不平衡量要求是40g·mm/kg=40 μm，芯轴的偏心或称作芯轴中心位置与轴颈位置的同心度在4 μm即可。

例如：芯轴偏心距＝6μm需要平衡要求＝20g·mm/kg；允许的剩余不平衡量＝20－6＝14 g·mm/kg；对2个平面的平衡：每个平面的不平衡量＝7 g·mm/kg。

摘要：风机是造纸厂的通用设备，运行过程中经常出现的异常状态大部分是由叶轮的动不平衡故障所引起的，因此，研究与诊断风机叶轮动不平衡故障具有较强的实际意义。

本文分析了风机叶轮动不平衡的故障机理、诊断方法及现场实例解决方案。

关键词：纸厂；风机；转频；动不平衡；离心力；振动值Abstract: The fan is a common equipment in paper mills. The abnormal state that often occurs during operation is mostly caused by the dynamic imbalance of the impeller. Therefore, it is of great practical significance to study and diagnose the dynamic imbalance fault of the fan impeller. This paper analyzes the fault mechanism, diagnosis method and field example solution of fan impeller dynamic imbalance.Key words: paper mill; fan; rotation frequency; dynamic unbalance; centrifugal force; vibration amplitude纸厂风机叶轮动不平衡故障的诊断经验⊙ 李志文（岳阳林纸股份有限公司，湖南岳阳 414002）Experiences in the Dynamic Unbalance Diagnosis for the Fan Impeller in Paper Mills⊙ Li Zhiwen (Yueyang Forestry and Paper Co. Ltd., Yueyang, Hunan 414002, China)中图分类号：TS737+.1文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2023)06-0048-04李志文 先生高级工程师；负责公司设备状态监测及故障诊断工作。

风机现场三点法动平衡试验【摘要】风机振动值是风机的重要安全参数之一，影响风机振动最主要因素就是风机轴的动平衡。

本文通过运用三点法对风机找平衡试验，在解决风机振动问题的同时并对三点法进行了验证，为现场找平衡提供了一个简单实用的方法。

【关键词】振动；动平衡；三点法1.前言在风机的运行或调试过程中，风机的叶轮由于运输过程中叶轮有磕碰变形，或者安装时不同心，致使风机工作时振动超差，需要做现场动平衡源消除过大振动。

而在实际工作过程中由于各个方面的原因，不能通过精密的仪器来测试风机的不平衡点，因此人们通常用三点法进行风机的现场动平衡。

2.设备参数及试验背景2.1设备参数某新建330MW电厂，用两台轴流式风机作为送风机，其参数如下：2.2试验背景某电厂在调试期间，其送风机B由于运行人员操作失误，风机超负荷运行（电流达到90A）9小时，风机跳闸。

再次启动后发现风机振动高高跳闸，就地测量得振动值为7.4mm/s，超过风机跳闸保护值7.1mm/s。

经确认为风机长时间超负荷运行，导致风机动叶特性改变，原系统平衡状态被破坏，需从新做动平衡试验。

3.方法及原理三点法找平衡试验方法：3.1以工作转速启动转子，测量和记录原始振动幅值为O’。

3.2以O’为半径，画圆，如图1所示。

图13.3 停下转子，在转子上取三个点“A”、“B”和“C”，相隔近似120°。

不一定是很准确的120°，然而三点相隔的角度必须是已知的，在我们的例子中如图2所示，“A”点是起点标注为0°。

其它点标注如图2所示。

图23.4选择一块合适的试重，安装到转子点“A”处，此处可参考计算试加重的公式。

3.5启动转子达到正常工作转速，测量并记录此时的振动幅值记为O’+T1。

图33.6如图3所示，以A点为圆心，以O’+T1为半径做圆。

3.7停下转子，将在A点处所加的试重移到B点处。

3.8启动转子达到正常工作转速，测量和记录新的振动幅值记为O’+T2。

离心风机叶轮在线动平衡检修方法摘要：离心风机的叶轮因输送的介质造成磨损或附着，造成转子动平衡不好或失效，从而引发设备振动，严重则损坏风机设备，影响生产。

大多数运行的风机在生产过程中不允许停机拆卸检修，因为设备解体检修耗费大量时间，影响生产运行。

关键词：离心风机叶轮；在线动平衡检修方法；应用前言电厂承担着发电供热的重要任务，长时间停运风机，将影响锅炉正常运行，导致发电及供热产量迅速下降。

这种情况下，对风机实施在线检修极为关键，介绍离心风机在线动平衡的检修方法，能保证在较短时间内调整叶轮动平衡，恢复风机正常运行，保证装置稳定运行。

1动平衡现状研究现代的动平衡技术是在本世纪初随着蒸汽透平的出现而发展起来的。

随着工业生产的飞速发展，旋转机械逐步向精密化、大型化、高速化方向发展，使机械振动问题越来越突出。

机械的剧烈振动对机器本身及其周围环境都会带来一系列危害。

虽然产生振动的原因多种多样，但普遍认为“不平衡力”是主要原因。

据统计，有50％左右的机械振动是由不平衡力引起的。

因此，有必要改变旋转机械运动部分的质量，减小不平衡力，即对转予进行平衡。

造成转子不平衡的因素很多，例如：转子材质的不均匀性，联轴器的不平衡、键槽不对称、转子加工误差、转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。

这些因素造成的不平衡量一般都是随机的，无法进行计算，需要通过重力试验(静平衡)和旋转试验(动平衡)来测定和校正，使它降低到允许的范围内。

应用最广的平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。

作为整机现场动平衡技术的一个重要分支，在线动平衡技术也正处于蓬勃发展之中，很有前途。

2判断振动来源首先根据风机的运转状态判断振动来源，一般情况下，叶轮动平衡不好表现在风机叶轮侧轴承径向水平振动超标，水平振动反应转子和叶轮的动平衡较差，处于失衡状态。

叶轮侧轴承径向垂直振动，一般都是轴承间隙过大或轴承质量问题造成，这种情况下则建议更换轴承。

若判断振动来源并非转子动平衡失效，则在线动平衡检修法效果不显著，但有时通过叶轮动平衡法也可以缓解因其他原因引发的风机振动。

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一、实验目的
1、理解流体机械能量转换的原理.
2、了解测试系统的设计
3、了解各参数的测量方法
4、熟悉实验所使用的测量仪器
5、掌握实验误差分析方法
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二、实验内容
1、测量风机的全压。

2、测量风机的流量。

3、测量风机的输入功率。

4、测量风机的转速。

5、测量室内温度。

6、测量误差分析
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三、实验设备
1、风机装置一台。

2、参数测试仪（下位机）一台。

3、压力传感器二个。

4、光电转速计一个。

5、电阻温度计一个。

6、电脑（上位机）一台。

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风机特性实验
四、实验原理
gpQ
P out ρ=1、风机的输出功率：2、风机的输入功率：m m in P P η⋅=3、风机的效率：
m
m in out P gpQ
P P ηρη==
4、将额定转速下的P －Q 、p －Q 、
η－Q 等关系绘制成曲线，即风机
特性曲线。

七、注意事项：1
风机特性实验THAT’S ALL
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钢厂风机现场动平衡校正异常实例分析商孝鹏;尤凌祎【摘要】钢厂配备了大量的风机,振动故障严重影响风机的安全运行.转子不平衡故障是引起风机振动的最常见因素.简单阐述了影响系数法的原理,总结了试重质量及滞后角的选取经验.并针对几起异常情况,提出了影响系数修正法,可为今后的工作提供参考.【期刊名称】《风机技术》【年(卷),期】2014(056)005【总页数】5页(P84-87,92)【关键词】风机;振动;现场动平衡;影响系数;修正【作者】商孝鹏;尤凌祎【作者单位】鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司;鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司【正文语种】中文【中图分类】TH4320 引言钢铁厂配备了大量的风机，风机在球团、烧结、冶炼等工序运行中起着极为重要的作用。

例如，烧结主抽风机是影响生产工艺的重要风机，一旦风机发生故障，将制约整个烧结机的稳定运行，甚至会造成严重的事故。

风机运行中，常常由于各种原因而引起振动，如不平衡、不对中、松动、碰磨、旋转失速等，其中转子不平衡是最常见的振动故障。

通过现场动平衡校正可有效地降低风机的振动，而其中最常用的方法就是使用基于影响系数法的现场动平衡仪来实施动平衡的校正。

现场动平衡仪的操作虽简单，但完全依靠仪器所给的数据进行平衡，往往达不到最佳的效果，偶尔也会造成平衡校正失败。

本文将介绍几起异常的现场动平衡案例，并结合实践对风机的平衡方法进行分析及总结。

1 影响系数法原理影响系数法是根据线性振动理论，求得影响系数并计算出校正质量。

以单面现场动平衡为例，其理论上的计算步骤如下（所有角度均以键相位置为起点，逆转速方向计量）：设风机的不平衡量M；初始振值；试重质量；加试重后的振值；加一次配重后振值根据线性叠加原理计算影响系数：原始不平衡量：则：去试重的配重Q 为原始不平衡量M 的反方向；不去试重的配重为的反方向；不去试重的二次配重P2为的反方向；上述计算步骤可在EXCEL 表中编制相应的计算小程序。

现场动平衡的影响系数法关键在于找到一组较为合适的数据来准确计算转子的不平衡量及加重量对固定轴承座测点的振动影响系数，理论上讲应该是经过一次配重即能达到较好的平衡效果。

风机叶轮动平衡试验（实例）
以2017年8月28日试验数据为例（变频开度以85%为准）：
一、试验步骤
1、原始振动值为7丝
2、启动风机转动后自由转动至叶轮静止，将自由停止后的顶端定为B点（大体为配重块的安装位置），将叶轮三等分后，顺时针定出A、B、C点。

3、根据送风机叶轮直径、转速、振动值，确定初步配重150克。

（相同的振幅，叶轮越大、转速越高，那么增加的配重就越重）
4、分别将配重安装在A、B、C三个位置，自变频开度50%-100%每隔10%测试振动并记录（本次以85%为基准）。

A点——15丝B点——7.6丝C点——15.5丝
5、A、C两个点的振幅应比较接近，说明第2步选择的B点比较准确。

（参照图例）
1）A、C两个点的振幅若相差很大，说明第一步停的位置不准确，
2）若完全一致，说明B点就是增加配重的位置，
3）若A点振幅＜C点振幅，且B点振幅更小，如本次试验7.6＜15＜15.5，有可能是两种情况：一是单纯分析以上3个数据，配重过小，再增加相同的配重使三个点的振幅基本相等，位置在B点附近，方向指向逆时针方向（原因是A点振幅＜C点振幅）；二是综合考虑以上三个数据及原始振动值，配重过大，需要减少配重，也就是说原来B点附近因较轻而振动7丝，现在增加配重后因较重而振动7.6丝，需要
减少新增加配重150克的一半，即减少75克。

本次试验首先考虑了第二个方案，一次减少75克成功。

并且位置由原来的5又1/3处调整至5，振动得以解决。

更多方法参考《三圆幅值法找动平衡原理》。

试验人员：
2017年8月28日。

11 Cement equipment management水泥设备管理 / 技术0 前 言风机叶轮磨损或是叶轮积灰时或导致风机叶轮的动平衡失衡，处理失衡的办法很简单，就是通过动平衡仪来做动平衡即可，但如果问题来的比较仓促，现场又没有动平衡仪，时间紧迫，又不允许设备长时间的停转，在这种情况下该如何才能处理风机叶轮的失衡情况呢? 前不久公司就碰到过这样的事情，使用三圆法计算的方式对风机叶轮进行动平衡找正。

1 情况介绍我公司水泥磨系统为半终粉磨系统，重点设备参数见表1，经过长时间的运行后,利用短暂的停车机会对系统设备进行检查,检查时发现循环风机叶片磨损严重,叶片和叶轮后盘焊接处均出现了磨损现象,好在停磨及时,否则可能出现叶轮飞出的情况,经过分析研究公司决定立即对叶轮进行堆焊，遂于2014年6月24日对水泥粉磨系统的循环风机叶轮进行了耐磨堆焊，风机叶轮堆焊后是必须作动平衡的，因我单位动平衡仪器出现故障无法使用，迫于生产需求只能无动平衡仪器的情况下对叶轮进行动平衡找正。

表1 水泥磨系统设备配置2 方式与步骤2.1 采集数据与绘图（1）不加任何平衡块的情况下启动风机测量其振动值，垂直振动值⊥0.217mm，水平振动值-0.581mm（水平、垂直振动值当中取最大值记为R1）。

（2）绘制出以R1作为半径的圆，即R1=581μm的圆（如图1所示）。

图1 圆的绘制（3） 在风机叶轮上确定三个点位分别以A、B、C作标记（在叶轮上找任意的三个点，但三个点位相互的夹角必须是已知的），图2中所示A点和B点的夹角为72°,A点和C点的夹角为90°。

在图1所绘图上也找到相应的三个点位分别记为A1、B1、C1。

图2 三个点位的确定（4）将同等重量的平衡块（在找正当中本人使用了重量为198.5g的平衡卡，根据风机叶轮的大小选择平衡卡的重量可大可小）加在A、B、C三点上时启动风机，分别记下三个振动值Ra、Rb、Rc。

大型风机三点动平衡找轻点的探索与应用作者：邓斌来源：《科学与信息化》2020年第04期摘要本文介绍了三点动平衡原理，分析了三点动平衡法中用焊接配重方式找轻点存在的问题，通过对问题产生因素的分析与探讨，提出了用卸扣代替焊接配重找叶轮轻点，并通过现场实践，有效解决了用焊接配重方式找轻点存在的问题。

关键词风机;轻点;三点法;动平衡;焊接配重;卸扣引言大型风机叶轮转子受物料的影响较大，如：冲击、腐蚀、磨损、结晶等都会对风机的转子造成不平衡故障。

其中有70%的机械振动故障来源于叶轮转子系统的动不平衡。

风机在运行中振动缓慢上升，一般是由于叶片磨损，动平衡破坏后造成的。

此时处理风机振动的问题一般是在停机后做动平衡。

由于叶轮外送专业厂家做动平衡所需周期长、费用高、风机本体拆卸工作量大，甚至影响生产，而现场动平衡避免了烦琐的拆装工作，节省了拆装和运输费用，并保存了原有的安装精度，所以风机的不平衡大部分在现场处理。

三点法动平衡是现场找平衡的常用方法，目前广泛应用于环保、化工等行业的大型风机上。

1 动平衡、轻点定义及危害动平衡是转子动力学的一个研究内容，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。

叶轮轻点指叶轮由于磨损或变形导致在叶轮的动平衡精度被破坏，叶轮上存在一个位置相对于它在同一直线但相反方向的位置质量变轻。

风机不平衡最直接的表现是转子横向振动大，并使转子受到不必要的动载荷。

当转子振动超标时，对风机的危害有：①造成动、静部分摩擦，使机器发热甚至烧毁;②加剧轴承磨损;③造成主轴疲劳;④造成基础松动或地脚螺栓断裂;⑤使风机输送风压不稳定，影响生产[1]。

2 三点法动平衡原理给风机叶轮做动平衡，主要是找出叶轮轻点位置，并计算出所加平衡块重量。

目前我厂主要采用三点法动平衡。

运行中的风机振动偏大后将风机停机，打开人孔，将叶轮沿外圈均匀分为三等份，在每个点加配重块，开机达到正常运行标准（若振动太大可以开到一定转速并保证后面每次转速相同）并记录其振动数值。

现场动平衡应用于除尘风机故障排除与现场修复陈光福【摘要】介绍了烧结溶剂风机磨损后,利用现场动平衡技术排除风机故障的经过及教训,同时探索利用现场动平衡技术进行现场修复风机叶轮,取得了很好的效果.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2016(000)0z1【总页数】3页(P97-98,102)【关键词】除尘风机;现场动平衡;现场修复【作者】陈光福【作者单位】重庆钢铁股份有限公司机动处,重庆 401258【正文语种】中文烧结原加溶剂风机是溶剂运送线上除尘用风机，风机旋转体重2000 kg，叶轮直径2100 mm，转速1000r/min，驱动电机为YKK560-6-W，710 kW，由于在使用中除尘器布袋穿漏，粉尘被抽到风机里，叶片根部磨损严重（如图1），且磨损不均匀，2016年2月4日振动检测较大，基本不能满足生产，而现在环保要求严格，环保设备必须与生产设备同步运行，鉴于此，厂里要求临时停产检修处理，若安排更换叶轮，需要马上组织大量的检修人员，且停产时间需要20 h以上，对生产的影响非常大。

经相关技术人员反复商量，决定利用HY-106B振动测量仪进行现场动平衡试验校正，经检测发现，风机叶轮水平振幅较大，垂直方向和轴向的振幅较小，振幅随着转速的提高而有增加的趋势，检测水平振动时域频谱图如图2，分析发现水平振动时域波形近似为正弦波，水平振动1倍频振动为9.2 mm/s，明显偏大，占主要成分，动平衡测试振动幅值最大为298滋m，相位稳定在97°左右，叶轮失衡特征明显，存在严重不平衡故障。

该叶轮宽W=500 mm，直径D=2100 mm，则W/ D=500/2100=0.23＜0.5，且转速n=1000 r/min≤1000 r/min，决定采用单面现场动平衡，光电相位测量，顺转向分度。

利用HY-106B振动测量仪动平衡功能测试，第一次测得振动矢量为A0=298μm∠97°，根据风机叶轮旋转体重量及初测振幅，初选重量P0=150 g，逆转速方向100°试加配重，启动风机后，测得叶轮水平振动时域波形图和频域波形（如图3），叶轮失衡特征仍明显。