三元法现场平衡
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[摘 要]旋转机械的机械运转中，常常由于转子的并不平衡量及联轴器本身的不平衡量造成旋转机械的机械振动，为了消除这种振动，常常用动平衡机平衡转子及联轴器，但是在用户现场，往往不具备平衡条件，考虑到工期、长途运输的不便以及费用等问题，动平衡绝大多数都是在现场做的，本文主要针对现场做平衡的方法进行分析研究。
中图分类号：TH877；TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0326-01
前言：现场动平衡是指旋转机械在现场工作状态或接近现场工作状态下，对其进行振动测量分析和校正的一种平衡方法，具有工作量小、快速等优点。本文介绍的是依据现场振幅测量对联轴器上加重调整。适用范围：三元法现场平衡主要适用于与联轴器位置较近的压缩机及齿轮箱振幅值较大的位置。三元平衡法主要通过找出不平衡和质量的简单实用的动平衡试验方法。
1.准备工作
三元平衡法中的三元就是在旋转机械表面均匀的取三点，每点之间相差120度，并做好标记。先选好平衡面及加重半径（一般为半联轴器与中间节之间销钉把合位置），并在所选平衡平面的加重半径圆周上适当选取1，2，3点（一般选取配重的1点为打表低点），选好调试配重P。平衡配重的选择，推荐P=G*A0/R （G-平衡件加重g，A0-原始振幅mm R-配重半径mm）
2.平衡过程
（1）、开启风机，稳定运行后，在最能反映风机振动情况的点M上测出振幅A0，记录后停机；
（2）、将P加在1点，再次开启风机，稳定运行后，在点M上测出振幅A1，记录后停机。
（3）、将P加在2点，再次开启风机，稳定运行后，在点M上测出振幅A2，记录后停机。
（4）、将P加在3点，再次开启风机，稳定运行后，在点M上测出振幅A3，记录后停机。
（5）以任意点O为圆心，以A0为半径画一基圆，在基圆上取与平衡面角度完全对应的1，2，3点，分别以1，2，3点为圆心，以A1，A2，A3为半径作三个圆，理论上三个圆共同交点就是轻点方向，即应实际加重点。实际中三个圆相交或一个区域的比较多，则相交区域的重心即为加重点。
（6）实际配重（即原始不平衡量）P0=A0/OM*P（M为三个圆相交区域的重心，0为基圆的圆心）
（7）在OM连线方向与基圆的交点上加P0重即完成平衡。
3.在平衡中需要注意问题
3.1平衡点的选择
理论上1，2，3点可任意选，但尽量圆周均布比较好，这样测量及制图更准确，配重位置选择在联轴器的把合螺钉上加垫片。
例：原始振幅：A0=27um 原始配重6g
第一次加重后振幅：A1=24um
第二次加重后振幅：A2=41um
第三次加重后振幅：A3=33um
推荐配重P0= A0/OM（图上量取）*P（原始重量）=27/9.4*6=17.23g
3.2试加重的确定
利用三元平衡法进行现场动平衡测试过程中，需要通过试加重来改变振动的大小，从而计算应加重位置和大小。理论上讲，加试重大小以及角度是任意的，但是如果试重没有起到好处，将直接影响现场动平衡的工作效果，直接关系到现场动平衡的效率与精度。
（1） 试加重大小的确定。如果出现加重前后引起振动不明显的现象则说明，加试重过小，如果出现机组振动过大的情况，则说明试加重过大，严重可能造成机械的损坏。试加重过程中，如果没有相应的数据做参考，此时可以按照加重产生的离心力近似等于转子重量的10%来确定。如果没有把握降低振动试重可以偏轻一些，如果有把握降低振动则可以将试重加大一些。
（2） 试加重角度的确定有如下几种方法：
第一种，设置键相标为零点，逆着转子旋转额方向，相位角转过时便可以确定最高点。
第二种，当有振动高点顺着转子方向旋转滞后角便可以找到不平衡力所在角度，因为通过振动理论可得出，振动高点总是滞后机械滞后角。
第三种，加重位置和不平衡力之间相差180度角，所以当不平衡力所在角度转过180度角时，其方向便是加重位置。
3.3影响系数的选择
为了使多次三元法现场平衡测试的影响系数具有可比性，一定要合理的选择影响系数，影响系数的选择要遵循一下几方面的原则
（1） 优选选择加重前后振动发生变化大的实验数据，如果发现加重前后的振动变化不是很大，那么相应计算出来的影响系数误差也可能会比较大，因此，这样的系数不可靠。
（2） 要优先选择经过推算机械滞后角符合滞后角变化规律的。
（3）依据加重面喝测点的距离，影响系数的幅值会随着距离的由近到远不断增大。一般情况下不选择不符合规律的影响系数。
（4）在本跨转子加重对本跨测点振动的影响系数要优先选择，一般情况下，如果是外跨转子加重的影像系数则不选择。主要是因为，本跨转子上的加重对外跨转子测点振动影响比较小，对本跨转子振动影响比较明显。
总结：采用三元法进行现场动平衡，其具有简单、对测量仪器要求低、效果明显的特点，但启动次数过多，适用于但面刚性转子。本文主要针对利用三元现象平衡法的准备工作、平衡过程以及平衡中需要注意的问题进行分析研究，希望对旋转机械的现场动平衡的操作有借鉴作用。
参考文献
[1] 徐威.旋转机械现场动平衡若干关键问题研究[D].沈阳工业大学，2012.
[2] 张春雷.旋转机械状态监测与现场动平衡[D].西北工业大学，2002.
[3] 张婧.现场动平衡技术研究与仪器的研制[D].重庆工学院，2008.