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工廠降溫電站通風機和電動機的現場平衡“百項能效標準推進工程”
電站通風機和電動機的現場平衡
寇勝利/西安熱工研究院有限公司
摘要:介紹了電站通風機和電動機的現場平衡方法，并結合實例做了說明。
關鍵詞:通風機振動現場平衡
Abstract: Field balancing of fan and motor in power station is introduced, and described by examples.
Key words: FanVibrationField balanling
1 引言
轉子的平衡可以采用兩種方式：一種是在平衡機上平衡；另一種是在實際運行狀態下平衡（稱為現場平衡）。后者綜合考慮了各種因素對振動的影響，平衡效果好，而且節省時間。大多數的平衡問題均可以通過這種方式解決。
就現場平衡的方法而言，可以分為測幅平衡和測相平衡。測幅平衡只需要測量振動的大小，用周移法、三點法等方法進行計算。這種方法比較簡單易行，但精度低，啟動次數多；測相平衡采用可同時測量振幅和相位的儀表。平衡時首先在轉子上加一個（或一組）試驗質量，通過加重前后振幅和相位的變化，計算校正質量的大小和方向。這種方法精度高，啟動次數少。本文將介紹用測相法對風機進行的平衡。
2 平衡原理
2.1 不平衡的診斷
一般來說，只要振動成分中基頻占主導地位，就可以認定存在不平衡。基頻的幅值取決于不平衡的大小和支撐工程的剛度，相位與不平衡的角度有關。
2.2 剛性轉子的平衡
所謂剛性轉子，是指轉子的工作轉速低于一階臨界轉速，不平衡離心力較小，由此引起的撓曲變形小得可以忽略。
剛性轉子存在兩種形式的不平衡：靜不平衡和力偶不平衡。從理論上講，在兩個平面平衡可以同時消除這兩種形式的不平衡。
2.3 柔性轉子的平衡
柔性轉子的平衡方法稱為振型法。所謂振型法是根據柔性轉子的振動理論和振型函數的正交性，分別對轉子的各階振型進行平衡的一種撓性轉子平衡方法。
2.4 試驗質量的選擇
測相平衡的步驟：首先測量轉子的原始振動，然后在轉子上加一個（或一組）試驗質量，并測量試加后的振動值。依據試加前后的振動值就可確定校正質量的大小和角度。
如何確定試驗質量的大小和角度是平衡過程的一個重要問題。
由振動相位和機械滯后角可以確定試驗質量的角度。對于剛性轉子而言，從理論上講滯后角接近于零度。當然由于測試誤差的存在，會與零度有一定的偏差，但總的來說偏差不會太大。對于柔性轉子滯后角，需要結合不平衡的性質以及臨界轉速來考慮。
試驗質量的大小主要依靠經驗確定。試驗質量過大，有可能使振動進一步增大，甚至無法啟動；試驗質量過小，引起的振動變化太小，使平衡計算的誤差大。
3 風機的平衡
風機可以看作具有集中質量的單輪盤轉子。平衡時只需要一個校正平面，校正質量安裝在葉輪上。若葉輪有平衡槽，平衡時將校正質量安裝在平衡槽內；若葉輪沒有平衡槽，平衡時將校正質量焊接在輪盤的外緣。
風機平衡如果沒有影響系數時，試驗質量選擇范圍在300~500g。
例1 宣威電廠7A送風機
該風機轉速為1500r/min。運行中風機軸承的振動值達到220μm。振動為基頻，判斷為不平衡引起。風機葉輪有平衡槽，可在此處加重。平衡過程如表1所示。
平衡進行了兩次。第一次平衡后，依據計算結果將平衡角度調整了50°，振動達到滿意水平（見表1）。
表2電動機平衡
序號
摘要
電機軸承振動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 神頭二電廠2號引風機振動的診斷與平衡
山西神頭第二發電廠一號爐2號引風機，軸功率2987kW，額定轉速為1480r/min，葉輪直徑2780mm，風機轉子重約8t。配套電機功率3500kW，轉子重3.5t，平衡槽半徑260mm。支持軸承均為滾珠軸承，軸系示意圖見圖2。
1997年3月，該風機軸承振動值達到400μm，停機檢查發現軸承已損壞。修復軸承后啟動，振動值仍然超標，振動成分以基頻為主。
基頻振動大反映出平衡狀態不佳。不平衡可能在風機葉輪或電機轉子，但考慮到風機轉子的質量比電機轉子的質量大。當大轉子與小轉子連接在一起時，由于前者能量較高，可以將后者激勵起來；而后者對于前者的影響則較小。因此，主要的振源可能在風機一側。
基于上述分析，決定首先對風機側做平衡。平衡后各軸承的振動都明顯改善（見表3）。
表3 風機的平衡
序
摘要
校正質量
g∠（°）
軸承座振動μm∠（°）
電機軸承
風機軸承
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：軸承振動為水平方向。
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