轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見(jiàn)故障類型之一，同時(shí)也是造成軸承等轉(zhuǎn)子部件過(guò)早損壞的原因之一。在大量使用旋轉(zhuǎn)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、電機(jī)、泵的企業(yè)里由于磨損、結(jié)垢等原因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)子不平衡的幾率很高。動(dòng)平衡校正是機(jī)械加工業(yè)和設(shè)備維護(hù)中常用的解決旋轉(zhuǎn)部件動(dòng)不平衡的一種方法，人們常常是在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡校正，如風(fēng)機(jī)廠對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)廠對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子等。
某鋼廠防爆交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)壓縮風(fēng)機(jī)為鋼廠提供煤氣，工作轉(zhuǎn)速在分2300-2600轉(zhuǎn)/分，用變頻調(diào)速系統(tǒng)控制。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，該電機(jī)拖帶風(fēng)機(jī)自啟動(dòng)到2280轉(zhuǎn)/分前，振動(dòng)都很小。一旦轉(zhuǎn)速升到2400轉(zhuǎn)/分，其振動(dòng)成倍增長(zhǎng)，根本不敢再增速以提高產(chǎn)能和風(fēng)量，前后調(diào)整多次，均無(wú)功而返。所以于2011年12月13日邀請(qǐng)深圳亞泰光電技術(shù)公司前來(lái)救急。
       深圳亞泰光電專家到現(xiàn)場(chǎng)后，了解了電機(jī)工作參數(shù)：三相交流，防爆隔擋結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)功率800Kw。電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承為滑動(dòng)軸承，兩軸承間距離約1.7米，軸承直徑Ф100，一端帶有連接風(fēng)機(jī)用靠背輪，另一端外懸冷卻風(fēng)扇葉輪，并有風(fēng)扇罩將葉輪全部密封住，令風(fēng)從電機(jī)定子上的管道流向另一頭帶走熱量，電機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠和定子上線包全部密封，嚴(yán)格防爆設(shè)計(jì)，給動(dòng)平衡配重帶來(lái)困難。
在了解了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與工作環(huán)境后，專家給出了測(cè)點(diǎn)布置方案，如下圖示：

圖1 某鋼廠電機(jī)測(cè)點(diǎn)分布圖
測(cè)點(diǎn)布置與說(shuō)明：
? 光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在A側(cè)軸承座c處，轉(zhuǎn)速光電標(biāo)志做在連接法蘭盤的軸頸外表面，非接觸測(cè)量。
? 兩只振動(dòng)傳感器水平安裝在電動(dòng)機(jī)外殼靠近軸承處，拾取軸承座處的水平徑向絕對(duì)振動(dòng)。
12月13日上午，設(shè)備停機(jī)前，在38Hz轉(zhuǎn)速下用普通測(cè)振法對(duì)電機(jī)兩側(cè)測(cè)點(diǎn)做總振測(cè)量與分析：
表1 停機(jī)前38Hz下總振動(dòng)值
測(cè)點(diǎn) 水平 垂直 軸向
A 46-60μm 5.1μm 15μm
B 54-68μm 8.3μm 16μm
       水平振動(dòng)遠(yuǎn)大于其它兩個(gè)方后振動(dòng)；水平振動(dòng)信號(hào)經(jīng)FFT分析，主要是1×F＝38Hz的，有一點(diǎn)點(diǎn)2×F、3×F和4×F（B點(diǎn)）的分量，不是主要成分。專家診斷為該設(shè)備存在一定程度的不平衡，于是利用YBD-2現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀進(jìn)行動(dòng)平衡校正。
停機(jī)，斷開(kāi)靠背輪連接，只測(cè)電機(jī)振動(dòng)并計(jì)劃先將電機(jī)振動(dòng)處理達(dá)標(biāo)后，再連成實(shí)際工作系統(tǒng)再測(cè)量處理。安裝好光電鑒相/轉(zhuǎn)速傳感器并在轉(zhuǎn)軸上作好鍵相/轉(zhuǎn)速標(biāo)記，由于兩端水平振動(dòng)最大，所以選擇兩振動(dòng)傳感器水平安放以獲取較大信號(hào)，儀器置成矢量濾波和邊測(cè)邊做動(dòng)平衡方式進(jìn)行測(cè)量和處理。測(cè)量數(shù)據(jù)如下：
表2 單電機(jī)振動(dòng)幅值與相位
測(cè)試轉(zhuǎn)速(rpm) A面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(μm)  B面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(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

       顯然，電機(jī)振動(dòng)表現(xiàn)出振幅增加，相位變化不很明顯的特點(diǎn)，表明呈現(xiàn)出剛性轉(zhuǎn)子。為減少啟停機(jī)次數(shù)，選擇快速消振，即同時(shí)在左側(cè)靠背輪軸套外面加60g∠324和右側(cè)風(fēng)扇葉輪上加31g∠0（其試重半徑約是左側(cè)1倍）的試驗(yàn)質(zhì)量，一次重啟重測(cè)振動(dòng)，數(shù)據(jù)如下：
表3 單電機(jī)加試重后振動(dòng)幅值與相位
測(cè)試轉(zhuǎn)速(rpm) A面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(μm)  B面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(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

    根據(jù)文中試重質(zhì)量矢量與試重前后所獲得的同頻振動(dòng)矢量組， YBD-2計(jì)算后給出永久配重：
           M1＝240g∠319
           M2＝220g∠346
拆下原來(lái)試重，按照上述計(jì)算值準(zhǔn)備永久配重并左右一次加上，第三次啟機(jī)重測(cè)振動(dòng)：
表4 單電機(jī)加永久配重后振動(dòng)幅值與相位
測(cè)試轉(zhuǎn)速(rpm) A面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(μm)  B面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(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

運(yùn)行并監(jiān)視一會(huì)兒后停機(jī)，將左右配重加焊牢固，相當(dāng)于在原位又增加了一些配重質(zhì)量，并且和風(fēng)機(jī)連接上構(gòu)成工作系統(tǒng)，再次啟機(jī)測(cè)量振動(dòng)，在2400轉(zhuǎn)/分前，振動(dòng)比前述空載時(shí)還好，但在升至2517轉(zhuǎn)/分時(shí)振動(dòng)如下：
表5電機(jī)與風(fēng)機(jī)構(gòu)成工作系統(tǒng)后振動(dòng)幅值與相位
測(cè)試轉(zhuǎn)速(rpm) A面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(μm)  B面測(cè)點(diǎn)振動(dòng)(μm)
2517 ∑A=19.7，A=19.5∠20 ∑B=28.4，B=28.0∠197

再往上升速，振動(dòng)值增加，且電機(jī)右側(cè)本身冷卻風(fēng)機(jī)端振動(dòng)遠(yuǎn)大于左側(cè)煤氣風(fēng)機(jī)端，系統(tǒng)工作狀況不好。
可以看出，振動(dòng)變大，且左右相位反向，A端受前面靠背輪和煤氣風(fēng)機(jī)軸承約束，振動(dòng)增加不大，但B端相對(duì)自由，幅值迅速上升，開(kāi)始搖擺，必需停機(jī)檢查調(diào)整軸系同軸度，或再對(duì)軸系做一次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡。
停機(jī)松開(kāi)靠背輪連接螺栓，打表檢查電機(jī)軸與風(fēng)機(jī)軸同軸度，發(fā)現(xiàn)電機(jī)水平偏140μm，而電機(jī)軸標(biāo)高也低于風(fēng)機(jī)軸。調(diào)小電機(jī)軸水平偏移，并將電機(jī)軸中心高墊起50μm，再緊固電機(jī)和靠背輪，再次啟機(jī)，從低速到2600轉(zhuǎn)/分，振動(dòng)值均小，變化也很平穩(wěn)，降速后再升，重復(fù)性也好，廠方對(duì)結(jié)果滿意，決定不再做整機(jī)軸系現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡處理。
據(jù)設(shè)備部門介紹這樣一臺(tái)電機(jī)如果拆下來(lái)送出去修理需要三周左右的時(shí)間，直接費(fèi)用包括拆卸、安裝、調(diào)試、運(yùn)輸?shù)燃s3~4萬(wàn)元，但故障停機(jī)導(dǎo)致生產(chǎn)損失為每天20萬(wàn)元。可見(jiàn)利用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)可以方便而快捷地解決不平衡問(wèn)題，據(jù)筆者了解該廠現(xiàn)場(chǎng)人員已熟練地使用YBD-2現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀做了多次現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，效果都非常好。
現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是一種非常有用又迫切需要的技術(shù)；YBD-2現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀是一種投入產(chǎn)出比很高的測(cè)試儀器。