深圳市亚泰光电技术有限公司

       转子不平衡是旋转机械的常见故障类型之一，同时也是造成轴承等转子部件过早损坏的原因之一。在大量使用旋转设备如风机、电机、泵的企业里由于磨损、结垢等原因而产生转子不平衡的几率很高。动平衡校正是机械加工业和设备维护中常用的解决旋转部件动不平衡的一种方法，人们常常是在动平衡机上进行转子动平衡校正，如风机厂对风机转子、电机厂对电机转子等。
某钢厂防爆交流异步电动机拖动压缩风机为钢厂提供煤气，工作转速在分2300-2600转/分，用变频调速系统控制。长时间以来，该电机拖带风机自启动到2280转/分前，振动都很小。一旦转速升到2400转/分，其振动成倍增长，根本不敢再增速以提高产能和风量，前后调整多次，均无功而返。所以于2011年12月13日邀请深圳亚泰光电技术公司前来救急。
       深圳亚泰光电专家到现场后，了解了电机工作参数：三相交流，防爆隔挡结构，电动机功率800Kw。电机转子轴承为滑动轴承，两轴承间距离约1.7米，轴承直径Ф100，一端带有连接风机用靠背轮，另一端外悬冷却风扇叶轮，并有风扇罩将叶轮全部密封住，令风从电机定子上的管道流向另一头带走热量，电机转子鼠笼和定子上线包全部密封，严格防爆设计，给动平衡配重带来困难。
在了解了现场设备与工作环境后，专家给出了测点布置方案，如下图示：

图1 某钢厂电机测点分布图
测点布置与说明：
 光电转速传感器安装在A侧轴承座c处，转速光电标志做在连接法兰盘的轴颈外表面，非接触测量。
 两只振动传感器水平安装在电动机外壳靠近轴承处，拾取轴承座处的水平径向绝对振动。
12月13日上午，设备停机前，在38Hz转速下用普通测振法对电机两侧测点做总振测量与分析：
表1 停机前38Hz下总振动值
测点 水平 垂直 轴向
A 46-60μm 5.1μm 15μm
B 54-68μm 8.3μm 16μm
       水平振动远大于其它两个方后振动；水平振动信号经FFT分析，主要是1×F＝38Hz的，有一点点2×F、3×F和4×F（B点）的分量，不是主要成分。专家诊断为该设备存在一定程度的不平衡，于是利用YBD-2现场动平衡仪进行动平衡校正。
停机，断开靠背轮连接，只测电机振动并计划先将电机振动处理达标后，再连成实际工作系统再测量处理。安装好光电鉴相/转速传感器并在转轴上作好键相/转速标记，由于两端水平振动最大，所以选择两振动传感器水平安放以获取较大信号，仪器置成矢量滤波和边测边做动平衡方式进行测量和处理。测量数据如下：
表2 单电机振动幅值与相位
测试转速(rpm) A面测点振动(μm)  B面测点振动(μm)
2080 ∑A=5.6，A=4.92∠240 ∑B=5.4，B=4.3∠242
2280 ∑A=21.8，A=20.2∠246 ∑B=16.4，B=15.8∠247
2400 ∑A=41.3，A=39.5∠258 ∑B=37.4，B=36.5∠259
2531 ∑A=93.9，A=92.5∠280 ∑B=88.5，B=87∠281

       显然，电机振动表现出振幅增加，相位变化不很明显的特点，表明呈现出刚性转子。为减少启停机次数，选择快速消振，即同时在左侧靠背轮轴套外面加60g∠324和右侧风扇叶轮上加31g∠0（其试重半径约是左侧1倍）的试验质量，一次重启重测振动，数据如下：
表3 单电机加试重后振动幅值与相位
测试转速(rpm) A面测点振动(μm)  B面测点振动(μm)
2080 ∑A=7.8，A=5.9∠236 ∑B=5.4，B=5.2∠242
2280 ∑A=13.3，A=10.3∠241 ∑B=12.5，B=9.4∠246
2400 ∑A=27.7，A=26.9∠255 ∑B=25.4，B=24.5∠258
2531 ∑A=75.1，A=74.0∠278 ∑B=71.4，B=70.4∠280

    根据文中试重质量矢量与试重前后所获得的同频振动矢量组， YBD-2计算后给出永久配重：
           M1＝240g∠319
           M2＝220g∠346
拆下原来试重，按照上述计算值准备永久配重并左右一次加上，第三次启机重测振动：
表4 单电机加永久配重后振动幅值与相位
测试转速(rpm) A面测点振动(μm)  B面测点振动(μm)
2080 ∑A=10，A=9.3∠79 ∑B=5.3，B=4.5∠66
2280 ∑A=13.4，A=12.3∠95 ∑B=6.0，B=4.5∠88
2400 ∑A=13.2，A=10.3∠116 ∑B=5.2，B=4.3∠127
2531 ∑A=7.6，A=6.0∠164 ∑B=7.6，B=5.1∠211

运行并监视一会儿后停机，将左右配重加焊牢固，相当于在原位又增加了一些配重质量，并且和风机连接上构成工作系统，再次启机测量振动，在2400转/分前，振动比前述空载时还好，但在升至2517转/分时振动如下：
表5电机与风机构成工作系统后振动幅值与相位
测试转速(rpm) A面测点振动(μm)  B面测点振动(μm)
2517 ∑A=19.7，A=19.5∠20 ∑B=28.4，B=28.0∠197

再往上升速，振动值增加，且电机右侧本身冷却风机端振动远大于左侧煤气风机端，系统工作状况不好。
可以看出，振动变大，且左右相位反向，A端受前面靠背轮和煤气风机轴承约束，振动增加不大，但B端相对自由，幅值迅速上升，开始摇摆，必需停机检查调整轴系同轴度，或再对轴系做一次现场动平衡。
停机松开靠背轮连接螺栓，打表检查电机轴与风机轴同轴度，发现电机水平偏140μm，而电机轴标高也低于风机轴。调小电机轴水平偏移，并将电机轴中心高垫起50μm，再紧固电机和靠背轮，再次启机，从低速到2600转/分，振动值均小，变化也很平稳，降速后再升，重复性也好，厂方对结果满意，决定不再做整机轴系现场动平衡处理。
据设备部门介绍这样一台电机如果拆下来送出去修理需要三周左右的时间，直接费用包括拆卸、安装、调试、运输等约3~4万元，但故障停机导致生产损失为每天20万元。可见利用现场动平衡技术可以方便而快捷地解决不平衡问题，据笔者了解该厂现场人员已熟练地使用YBD-2现场动平衡仪做了多次现场动平衡，效果都非常好。
现场动平衡技术是一种非常有用又迫切需要的技术；YBD-2现场动平衡仪是一种投入产出比很高的测试仪器。