轉子動平衡校正中的非線性物體
為什麼動平衡校正「無效」、為什麼影響係數會變化，以及在實際現場條件下如何處理
概述
實務上，轉子動平衡校正幾乎從不單純化為計算並安裝校正配重。形式上，演算法眾所周知，且儀器會自動執行所有計算，但最終結果取決於物件本身的行為，遠多於取決於動平衡校正設備。正因如此，在實際工作中，經常出現動平衡校正「無效」、影響係數改變、振動不穩定，以及結果無法在不同運轉間重複的情況。
線性與非線性振動：特點及動平衡校正方法
成功的動平衡校正需要理解物件對質量增加或移除的反應。在此背景下，線性與非線性物件的概念扮演著關鍵角色。了解物件是線性還是非線性，有助於選擇正確的動平衡校正策略，並幫助達到預期結果。
線性物件因其可預測性和穩定性而在該領域佔有特殊地位。它們允許使用簡單且可靠的診斷和動平衡校正方法，使其研究成為振動診斷中的重要一步。
線性與非線性物體
這些問題大多根源於線性物件與非線性物件之間一項基本卻常被低估的區別。從動平衡校正的角度來看，線性物件是指在恆定轉速下，振動幅值與 不平衡，振動相位會以嚴格可預測的方式跟隨不平衡質量的角度位置變化。在這種條件下，影響係數為一個恆定值。包括Balanset-1A所採用的演算法在內，所有標準動平衡演算法，正是針對這類物件而設計的。
對於線性物件而言，動平衡過程是可預測且穩定的。安裝一個 試重 會使振動幅值與相位產生成比例的變化。重複啟動可得到相同的振動向量，計算出的校正配重也仍然有效。這類物件既適合單次動平衡校正，也適合使用已儲存影響係數的批次動平衡校正。
非線性物件的行為則根本不同。動平衡校正計算的基礎遭到破壞。振動振幅不再與不平衡量成正比，相位變得穩定，且影響係數會隨試重質量、運轉模式甚至時間而改變。實務上，這表現為振動向量的混亂行為：安裝試重後，振動變化可能過小、過大，或根本無法重複。
什麼是線性物體？
線性物件是一種振動與不平衡量大小成正比的系統。
在動平衡校正的脈絡中，線性物件是一個理想化模型，其特徵為不平衡量（不平衡質量）的大小與振動振幅之間存在直接比例關係。這意味著，若轉子的轉速保持恆定，當不平衡量加倍時，振動振幅也會加倍。反之，減少不平衡量會按比例降低振動。
與非線性系統不同，後者中物件的行為可能會因多種因素而變化，線性物件則能以最小的努力實現高精度。
此外，它們還作為動平衡校正人員培訓和實踐的基礎。理解線性物件的原理有助於培養技能，這些技能隨後可應用於更複雜的系統。
線性的圖形表示
想像一個圖表，其中橫軸代表不平衡質量（不平衡量）的大小，縱軸代表振動振幅。對於線性物件，此圖表將是一條通過原點（不平衡量大小與振動振幅均為零的點）的直線。此直線的斜率代表物件對不平衡量的敏感度：斜率越陡，相同不平衡量下的振動越大。
圖表 1：在固定校正半徑與固定轉速下，振動振幅（µm）與不平衡質量（g）之間的關係
圖 1 說明了線性動平衡校正物件的振動幅度（µm）與轉子不平衡質量（g）之間的關係。比例係數為 0.5 µm/g。只需將 300 除以 600 即可得到 0.5 µm/g。對於 800 g 的不平衡質量（UM=800 g），振動將為 800 g * 0.5 µm/g = 400 µm。請注意，這適用於轉速恆定的情況。在不同的轉速下，係數將不同。
此比例係數稱為影響係數（敏感度係數），其量綱為 µm/g，或在涉及不平衡量的情況下為 µm/(g*mm)，其中 (g*mm) 是不平衡量的單位。知道影響係數（IC）後，也可以解決逆問題，即根據振動幅度確定不平衡質量（UM）。為此，將振動幅度除以 IC。
例如，如果測得的振動為 300 µm，且已知係數為 IC=0.5 µm/g，將 300 除以 0.5 即可得到 600 g（UM=600 g）。
關於單位的說明： 這些範例中使用的位移值（µm）僅為示意，選用是為了便於計算。Balanset-1A測量並顯示振動速度（mm/s RMS）；無論採用哪種單位，線性原理與影響係數法的適用方式皆相同。
影響係數（IC）：線性物件的關鍵參數
線性物件的一項關鍵特性是 影響係數 （IC）。它在數值上等於振動—不平衡關係圖中直線斜率角的正切值，表示在特定轉子轉速下，某一校正平面內每增加一個單位質量（克，g）時振動振幅（微米，µm）的變化量。換句話說，IC衡量的是對象對不平衡的敏感程度。其單位為µm/g，或者當不平衡量以質量與半徑的乘積表示時，單位為µm/(g·mm)。
IC 本質上是線性物件的「護照」特徵，使其在添加或移除質量時能預測其行為。知道 IC 可以解決直接問題（確定給定不平衡量下的振動大小）與逆問題（從量測的振動計算不平衡量大小）。
正問題：
反問題：
IC在實務中如何取得：
此處 V0 為初始運轉（Run 0）中測得的振動向量，V1 為安裝試重質量m後測得的向量trial 安裝後（Run 1），K為影響係數，mcorr 為校正質量。以上這些都是結合了幅值和相位的複數（向量）量——這正是本文下文會談到影響係數輻角的原因。
本文通篇以克數質量作為不平衡量的替代指標：只有在校正半徑保持不變的情況下，它才等同於以g·mm表示的不平衡量。當半徑發生變化時，應改用g·mm，並採用單位為µm/(g·mm)的影響係數（IC）。
線性物件的振動相位
除了振幅，振動也以相位為特徵，相位指示轉子在最大偏離其平衡位置瞬間的位置。對於線性物件，振動相位也是可預測的。它是兩個角度的總和：
- 決定轉子整體不平衡質量位置的角度。此角度指示主要不平衡量集中的方向。
- 影響係數的幅角。這是一個常數角度，代表物件的動態特性，且不取決於不平衡質量安裝的大小或角度。
因此，通過知道 IC 的幅角並測量振動相位，可以確定不平衡質量安裝的角度。這不僅允許計算校正質量的大小，還允許其在轉子上精確放置以達到最佳平衡。
線性物件的動平衡校正
需要注意的是，對於線性物件而言，由試重運行所獲得的影響係數為 K = (V1 − V0) / mtrial 並不取決於試重的大小或安裝角度，也不取決於初始振動。這是線性的一項關鍵特徵。若在改變試重參數或初始振動時，影響係數保持不變，就可以確信該物件在所考慮的不平衡範圍內表現為線性。
線性物件的動平衡校正步驟
- 測量初始振動： 第一步是測量其初始狀態下的振動。確定指示不平衡方向的幅度和振動角度。
- 安裝試重： 在轉子上安裝已知重量的質量。這有助於了解物件對額外負載的反應，並允許計算振動參數。
- 重新測量振動： 安裝試重後，測量新的振動參數。通過將它們與初始值進行比較，可以確定質量如何影響系統。
- 計算校正質量： 根據測量資料，確定校正配重的質量和安裝角度。將此配重放置在轉子上以消除不平衡。
- 最終驗證： 安裝校正配重後，振動應顯著降低。如果殘餘振動仍超過可接受水平，則可以重複該程序。
注意： 線性物件，是研究以及實際應用各種動平衡校正方法的理想模型。它所具有的這些特性，使得工程師與診斷人員，能夠把精力集中在培養基本技能，以及理解處理轉子系統的基本原理這兩件事情上面。雖然說，完全線性的物件，終究只是一種理想化的假設，但是大多數機械設備，只要處於良好的機械狀態，在現場動平衡校正當中所遇到的不平衡範圍之內，其表現就已經足夠線性了——而這，正是影響係數法之所以能夠行之有效的根本原因所在。因此，線性模型並不只是一種學術上的練習，而是一種通常情況下的工作假設；相比之下，非線性才是那種需要被特別辨識出來的例外情況。
串列動平衡校正與儲存的影響係數
批量動平衡校正這件事，值得給予特別的關注。它能夠顯著地提高生產效率，但前提是，僅當把它應用在線性的、振動狀態穩定的物件上時才成立。在這樣的情況下，從第一個轉子上所獲得的影響係數，就可以被重複用於後續那些完全相同的轉子上。Balanset-1A的軟體，直接支援這種做法：上一次動平衡作業所得到的係數，會被保存在檔案當中，可以透過「套用係數」這項功能（也就是F6報告，動平衡校正檔案），重新套用到相同的轉子上去。然而，一旦支承剛度、轉速，或者軸承狀態發生了變化，可重複性就會隨之喪失，這種批量動平衡校正的方法，也就不再適用了。
非線性物件：理論與實務出現分歧之時
何謂非線性物件？
非線性物件是一種振動幅度與不平衡量大小不成比例的系統。與線性物件不同，後者中振動與不平衡質量之間的關係由直線表示，而在非線性系統中，這種關係可能遵循複雜的軌跡。
在現實世界中，並非所有物件都呈線性表現。非線性物件的不平衡量與振動之間的關係並非直接成正比。這意味著影響係數並非恆定，可能因以下因素而變化：
- 不平衡量大小： 增加不平衡量可能會改變轉子支撐的剛性，導致振動的非線性變化。
- 游隙和間隙的存在： 軸承及其他連接處的游隙與間隙，在特定條件下可能導致振動發生突變。
溫度變化和外部負載的變化也會改變物件的動態特性，但方式不同：它們使系統變得非平穩，而不是非線性（參見下文振動不穩定性一節）。
為什麼非線性物件具有挑戰性？
非線性會為動平衡校正過程引入許多變數。成功處理非線性物件需要更多的測量與更複雜的分析。例如，適用於線性物件的標準方法，對非線性系統並不一定能產生準確的結果。這需要更深入地了解過程的物理原理，並使用專門的診斷方法。
非線性的徵兆
非線性物件可透過以下徵兆來識別：
- 非比例振動變化： 隨著不平衡量的增加，振動可能比線性物件預期的增長更快或更慢。
- 振動相位偏移： 振動相位可能隨著不平衡量或轉速的變化而不可預測地改變。
- 諧波與次諧波的存在： 振動頻譜中可能出現高次諧波（旋轉頻率的倍數）和次諧波（旋轉頻率的分數），這表明存在非線性效應。在Balanset-1A軟體中，可以在F8 Charts螢幕的F5-Spectrum (Hz)選項卡中查看這些成分；需要注意的是，振動感測器在約550 Hz以內保持標稱精度，超過這個範圍響應會衰減，因此更高頻率的頻譜成分只能作參考。
- 滯後現象： 振動幅值不僅取決於當前的不平衡量，還可能取決於其歷史變化。例如，當不平衡量增加後再減少回初始值時，振動幅值可能不會回到原始水平。
如何測試物件的線性
- 重複性檢查： 進行Run 0，停機後再重新啟動，在不改動任何設置的情況下重複Run 0。如果振幅相差在約10%以內、相位相差在約10–15°以內，則該物件足夠穩定，可以進行平衡。
- 移除檢查： 試運轉後，移除試重並重複執行 Run 0。若振動向量未能恢復至原始數值，代表物件存在滯後現象或鬆動。
- 雙倍質量檢查： 在同一位置以雙倍重的試重重複試運轉。對於線性物件，向量變化 (V1 − V0）的量值必須加倍，且方向保持不變。若出現其他結果，則表示影響係數與試重質量有關——該物件為非線性。
- 180° 檢查： 將同一試重移動180°，向量變化也必須旋轉180°。
非線性的圖形表示
在振動對不平衡量的圖表中，非線性表現為偏離直線。圖表可能具有彎折、曲率、滯後迴圈及其他特徵，表明不平衡量與振動之間存在複雜的關係。
圖表2. 非線性物件（校正半徑與轉速皆保持恆定）
50 g；40 µm（黃色），100 g；54.7 µm（藍色）。
此物件呈現兩個線段，即兩條直線。對於小於 50 公克的不平衡量，圖表反映線性物件的特性，保持公克為單位的不平衡量與微米為單位的振動幅值之間的比例關係。對於大於 50 公克的不平衡量，振動幅值的增長會減緩。
非線性物件範例
在動平衡校正背景下，非線性物件的範例包括：
- 帶有裂紋的轉子： 轉子上的裂紋可能導致剛性發生非線性變化，進而導致振動與不平衡量之間呈現非線性關係。
- 帶有軸承游隙的轉子： 軸承游隙在特定條件下可能導致振動發生突變。
- 帶有非線性彈性元件的轉子： 某些彈性元件（如橡膠阻尼器）可能表現出非線性特性，影響轉子的動態。
非線性類型
1. 軟硬非線性
在此類系統中，可觀察到兩個線段：軟段與硬段。在軟段中，行為類似線性，即振動幅值與不平衡質量成比例增加。然而，在達到某個閾值（斷點）後，系統會轉換為硬段模式，此時幅值增長會減緩。
2. 彈性非線性
系統內支撐或接觸點的剛性變化，使振動與不平衡量的關係變得複雜。例如，當跨越特定負荷閾值時，振動可能會突然增加或減少。
3. 摩擦引起的非線性
在具有顯著摩擦的系統中（例如軸承內），振動幅值可能難以預測。摩擦可能在某一轉速範圍內降低振動，而在另一範圍內放大振動。
非線性的常見成因
非線性最常見的成因包括軸承游隙增大、軸承磨損、乾摩擦、支撐鬆動，以及結構裂紋。在接近 共振 是一個獨立的問題：它並不會使對象變成非線性，但會破壞測量的可重複性，因此對影響係數法而言同樣是致命的。對象常常會表現出所謂的軟-硬非線性：在不平衡量較小時，系統表現接近線性，但隨著振動增大，支承或機殼中較硬的部件會開始參與作用。在這種情況下，平衡只能在狹窄的工作範圍內實現，無法提供穩定的長期效果。
振動不穩定
另一個嚴重的問題是振動的不穩定性。即使是形式上呈線性的對象，其振幅和相位也可能隨時間發生變化。這是由熱效應、潤滑劑黏度變化、熱膨脹、支承處摩擦不穩定，以及作用在機器上的外部載荷變化所引起的。結果是，僅相隔幾分鐘測得的數值，也可能得到不同的振動向量。在這種情況下，對測量結果進行有意義的比較將變得不可能，平衡計算也會失去可靠性。
請注意區別：一個 非線性 物件在不同試重質量下會得到不同的影響係數；一個 非平穩 （不穩定）物件，即使在不同時間對同一試重進行測量，也會得出不同的影響係數。兩者都會使計算失效，但補救方式不同——非線性需以機械方式解決，不穩定性則需藉由穩定運轉狀態並儘快完成測量來解決。
共振附近的動平衡校正
在接近共振點進行動平衡尤其成問題。當旋轉頻率接近 自然頻率 的系統，即使是很小的不平衡，也會導致振動急劇增加，而振幅和相位這兩者，都會對微小的轉速變化變得極為敏感。這裡要請注意，共振本身其實並不等同於非線性——線性系統當中同樣存在共振現象，而且即便是在共振狀態下，振動的大小仍然與不平衡量成正比。真正喪失的，是測量結果的可重複性——在臨界轉速附近，即使轉速只有±1%這樣微小的波動，對測得矢量所造成的影響，也要遠遠大於試重本身所帶來的影響，因此，在這個區域內測得的影響係數，在實際應用中是不可用的。（此外，較大的共振響應，還有可能把支承結構推入到真正的非線性區間當中去——但那只是一種結果，而並非非線性本身的定義。）在這種情況下，必須先把動平衡校正轉速移離固有頻率，或改變機械結構本身，然後才能夠嘗試進行動平衡校正。
「成功」動平衡校正後的高振動
在實務中，經常會遇到以下情況：在形式上成功的動平衡校正程序後，整體振動水平仍然很高。這並不表示儀器或操作人員有誤。動平衡校正僅消除質量不平衡。如果振動是由基礎缺陷、鬆動的緊固件、不對心或共振引起的，校正配重無法解決問題。在這些情況下，分析機器及其基礎的振動空間分佈有助於識別真正的原因。
非線性物件的動平衡校正：一項需要非常規解法的複雜任務
非線性物件的動平衡校正是一項具挑戰性的任務，需要專門的方法與途徑。為線性物件開發的標準試重法，可能產生錯誤的結果或完全無法適用。
非線性物件的動平衡校正方法
- 逐步動平衡校正： 此方法涉及在每個階段安裝校正配重以逐漸減少不平衡。每個階段後，進行振動測量，並根據物體的當前狀態確定新的校正配重。此方法考慮了動平衡校正過程中影響係數的變化。
- 多轉速下的動平衡校正： 影響係數是與轉速相關的，因此，那些必須在較寬轉速範圍內運行的轉子，就可能需要在不止一個轉速點上，分別測得相應的係數。這屬於柔性轉子模態（也就是多轉速）動平衡校正這一領域的範疇，需要有一個線性的、可重複的物件，需要有多個校正平面，而且通常情況下，還需要用到一台專門的動平衡機。這並不是應對非線性物件的一種權宜之計，也並不意味著要在共振附近進行動平衡校正——測量所使用的轉速，仍然必須選在遠離各個臨界轉速的地方。Balanset-1A所採用的，是單一轉速下的影響係數法：所有的運行環節（Run 0、Run 1、Run 2，以及Run T），都必須在同一個轉速下進行。
- 使用數學模型： 對於複雜的非線性物件，可採用描述轉子動態並考慮非線性效應的數學模型。這些模型有助於預測物件在各種條件下的行為，並確定最佳的動平衡校正參數。
專家的經驗和直覺在對非線性物體進行動平衡校正時發揮著至關重要的作用。經驗豐富的動平衡校正人員可以識別非線性的跡象，選擇適當的方法，並根據具體情況進行調整。分析振動頻譜、觀察物體運轉參數變化時的振動變化，以及考慮轉子的設計特徵，都有助於做出正確的決策並達到預期的結果。
如何使用專為線性物件設計的工具，平衡非線性物件
這是個好問題。我個人校正此類物件的方法始於修復機件：更換軸承、焊接裂紋、鎖緊螺栓、檢查錨固或減震器，並確認轉子未與靜止結構元件發生摩擦。
接下來，我會找出共振頻率，因為在接近共振的轉速下無法對轉子進行動平衡校正。為此，我會使用衝擊法來判定共振（即Balanset-1A軟體中的Bump Test功能），或利用轉子惰轉曲線（RunDown功能）。
然後，我確定感測器在機構上的位置：垂直、水平或成角度。
試運轉後，設備會指示校正負載的角度與重量。我會將校正負載的重量減半，但使用設備建議的角度來安裝轉子。如果校正後的殘餘振動仍超過可接受範圍，我會再次運轉轉子。當然，這需要更多時間，但有時結果令人鼓舞。
旋轉設備動平衡校正的藝術與科學
旋轉設備的動平衡校正是一個複雜的過程，結合了科學與藝術的元素。對於線性物件，動平衡校正涉及相對簡單的計算與標準方法。然而，處理非線性物件需要深入理解轉子動力學、分析振動信號的能力，以及選擇最有效動平衡校正策略的技巧。
經驗、直覺與持續的技能提升，是讓動平衡校正人員成為真正大師的關鍵。畢竟，動平衡校正的品質不僅決定了設備運轉的效率與可靠性，也確保了人員的安全。
量測重複性
測量問題也發揮著重要作用。振動感測器安裝不正確、測量點變化或感測器方向不當會直接影響振幅和相位。對於動平衡校正而言，僅測量振動是不夠的；測量的重複性和穩定性至關重要。這就是為什麼在實務工作中，必須嚴格控制感測器的安裝位置和方向。
非線性物件的實務方法
對非線性物體進行動平衡校正總是從評估振動行為開始，而不是安裝試重。如果振幅和相位隨時間明顯漂移、從一次啟動到另一次啟動發生變化，或對微小的轉速變化產生劇烈反應，首要任務是實現盡可能穩定的運轉模式。沒有這一點，任何計算都將是隨機的。
第一個實務步驟是選擇正確的轉速。非線性物體對共振極度敏感，因此動平衡校正必須在盡可能遠離自然頻率的轉速下進行。這通常意味著轉速要低於或高於通常的運轉範圍。即使在此轉速下的振動較高，但穩定，也優於在共振區域進行動平衡校正。
接下來，盡量減少所有額外的非線性來源非常重要。在動平衡校正之前，應檢查並擰緊所有緊固件，盡量消除間隙，並檢查支撐和軸承組件是否鬆動。動平衡校正無法補償間隙或摩擦，但如果這些因素處於穩定狀態，則可能進行校正。
在處理非線性物體時，不應出於習慣使用微小的試重。試重過小通常無法使系統進入可重複的區域，且振動變化與不穩定噪音相當。試重必須足夠大，以引起振動向量的明顯且可重複的變化，但不能過大以至於使物體進入不同的運轉狀態。
測量應快速且在相同條件下進行。測量之間經過的時間越短，系統動態參數保持不變的可能性就越高。建議在不改變配置的情況下進行幾次控制運轉，以確認物體行為一致。
固定振動感測器的安裝點及其方向非常重要。對於非線性物體，即使感測器有微小的位移，也可能導致相位和振幅的明顯變化，這可能被誤解為試重的效果。
在計算中，應關注趨勢，而非精確的數值吻合。如果振動隨著連續校正而持續下降，這表明動平衡校正正在朝正確的方向發展，即使影響係數在形式上未收斂。
不建議儲存並重複使用非線性物體的影響係數。即使一次動平衡校正循環成功，在下次啟動時，物體可能進入不同的狀態，且之前的係數將不再有效。
應記住，對非線性物體進行動平衡校正通常是一種妥協。目標不是實現盡可能低的振動，而是將機器帶入穩定且可重複的狀態，並具有可接受的振動水平。在許多情況下，這是一種臨時解決方案，直到軸承修復、支撐恢復或結構修改。
主要的實務原則是先穩定物體，然後進行動平衡校正，最後評估結果。如果無法實現穩定，動平衡校正應被視為輔助措施，而非最終解決方案。
減小校正配重技術
在實務中，對非線性物體進行動平衡校正時，另一種重要的技術通常被證明是有效的。如果儀器使用標準算法計算校正配重，安裝完整的計算配重通常會使情況惡化：振動可能增加，相位可能跳變，且物體可能轉變為不同的運轉模式。
在這種情況下，安裝減少的校正配重效果良好——比儀器計算的值小兩倍，有時甚至小三倍。這有助於避免將系統從條件線性區域「拋出」到另一個非線性狀態。實際上，校正是輕柔地應用，以小步進進行，不會引起物體動態參數的劇烈變化。
安裝減少的配重後，必須進行控制運轉並評估振動趨勢。如果振幅持續下降且相位保持相對穩定，可以使用相同的方法重複校正，逐漸接近可實現的最小振動水平。這種逐步方法通常比一次安裝完整的計算校正配重更可靠。
此技術對於具有間隙、乾摩擦和軟硬支撐的物體特別有效，在這些情況下，完整的計算校正會立即將系統帶出條件線性區域。使用減少的校正質量可以使物體保持在最穩定的運轉狀態，並使在形式上認為無法進行動平衡校正的情況下實現實務結果成為可能。
重要的是要理解，這不是「儀器錯誤」，而是非線性系統物理特性的結果。儀器針對線性模型正確計算，而工程師在實務中根據機械系統的實際行為調整結果。
最終原則
最終，成功的動平衡校正不僅僅是計算配重和角度。它需要理解物體的動態行為、其線性、振動穩定性以及與共振條件的距離。Balanset-1A 提供了測量、分析和計算所需的所有工具，但最終結果始終由系統本身的機械狀態決定。這就是形式方法與振動診斷和轉子動平衡校正中的實際工程實務之間的區別。
常見問題與解答
這是非線性對象的一個徵兆。在線性對象中，振動振幅與不平衡量成正比，相位變化的角度與重塊的角位置變化相同。當這些條件不再成立時，影響係數不再是常數，標準的平衡演算法便開始產生誤差。常見原因包括軸承間隙、支承鬆動、摩擦，以及在接近共振狀態下運行——共振本身並非非線性，但它會放大振動並破壞讀數的可重複性（可用Bump Test來檢查）。
線性對象是指轉子系統，在相同轉速下，振動振幅與不平衡量大小成正比，且振動相位嚴格跟隨不平衡質量的角位置。對於此類對象，影響係數為恆定值，且不取決於試重的質量。
非線性對象是指振動與不平衡量之間的比例關係和/或相位關係的恆定性遭到破壞的系統。振動振幅與相位開始取決於試重的質量。這通常與軸承游隙、磨損、乾摩擦、軟硬支撐，或較剛性結構元件的參與有關。
可以，但結果不穩定且取決於運轉模式。動平衡僅在對象呈現條件性線性行為的有限範圍內可行。超出此範圍，影響係數會發生改變，且結果重複性喪失。
影響係數是衡量振動對不平衡量變化敏感度的指標。它顯示在特定平面、特定轉速下安裝已知試重時，振動向量將改變多少。
若對象為非線性、振動隨時間不穩定，或存在共振、熱機暖機、緊固件鬆動或摩擦條件改變，影響係數將不穩定。在這些情況下，重複啟動會產生不同的振幅與相位值。
儲存的影響係數僅適用於以相同轉速運轉、在相同安裝條件與支撐剛性下的相同轉子。對象必須為線性且振動穩定。即使條件發生輕微變化，舊係數也將不可靠。
暖機期間，軸承游隙、支撐剛性、潤滑脂黏度與摩擦水平會發生變化。這會改變系統的動力學參數，進而導致振動振幅與相位改變。
振動不穩定是指在恆定轉速下，振幅和/或相位隨時間發生變化。動平衡校正依賴於比較振動向量，因此當振動不穩定時，比較將失去意義，計算結果也會變得不可靠。
包括固有的結構不穩定、緩慢的「蠕變」不穩定、每次啟動之間的變化、與暖機相關的不穩定，以及在自然頻率附近運轉時與共振相關的不穩定。
在共振區內，即使是很小的不平衡也會導致振動急劇增大，振幅和相位都對轉速的微小變化極為敏感。共振本身並不等於非線性——線性系統同樣存在共振，而在共振點上，振動仍然與不平衡量成正比。真正失去的是可重複性：在臨界轉速附近，轉速的正常波動對測得向量的影響，遠大於試重所造成的影響，因此在此區域測得的影響係數在實務上是無法使用的。在嘗試平衡之前，必須先將平衡轉速移離固有頻率。
典型徵兆包括：轉速微小變化就導致振動急劇增大、相位不穩定、頻譜中出現寬闊隆起，以及振動對轉速的微小波動異常敏感。在升速或降速過程中，經常能觀察到振動峰值。最可靠的指標是相位：當轉速通過共振點時，相位滯後在峰值處約經過90°，並在峰值之上大致反轉180°。在緩慢升速或降速過程中觀察相位讀數——180°的擺動配合振幅峰值，即可定位出臨界轉速。
高振動可能是由共振、結構鬆動、基礎缺陷或軸承問題引起的。在這些情況下，動平衡校正無法消除振動的根本原因。
振動位移描述運動振幅，振動速度描述該運動的速度，而振動加速度描述加速度。這些量值相互關聯，但每一種都更適合檢測特定類型的缺陷和頻率範圍。
振動速度反映了寬頻範圍內振動的能量水平，便於依照ISO標準（例如 ISO 10816-1.
僅對於單頻諧波振動才能進行正確的轉換。對於複雜的振動頻譜，此類轉換僅能提供近似結果。
可能的原因包括共振、基礎缺陷、緊固件鬆動、軸承磨損、不對心或物體非線性。動平衡校正僅能消除不平衡，無法消除其他缺陷。
如果未檢測到機械缺陷，且動平衡校正後振動未降低，則有必要分析機器和基礎上的振動分佈。典型徵兆包括機殼和底座的高振動，以及測量點之間的相位偏移。
感測器安裝不正確會扭曲振幅和相位，降低測量重複性，並可能導致錯誤的診斷結論和動平衡校正結果。
振動在整個結構中分佈不均。剛性、質量和模態形狀各不相同，因此振幅和相位在不同點之間可能顯著變化。
通常不行。磨損和間隙增大會使物件呈現非線性。平衡會變得不穩定，無法提供長期效果。只有在設計間隙範圍內且工況穩定時，才有可能出現例外。
啟動會產生高動態負荷。如果結構鬆動，元件的相對位置會在每次啟動後發生變化，導致振動參數改變。
對於在相同條件下安裝的相同轉子，且具有振動穩定性且無共振時，可以進行串列動平衡校正。在這種情況下，第一個轉子的影響係數可以應用於後續轉子。
這通常是由於支撐剛性變化、組裝差異、轉速變化或物體進入非線性運轉模式所致。
將振動降低至穩定水平，同時保持每次啟動之間振幅和相位的重複性，且無共振或非線性的徵兆。
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko是一名振動分析工程師，也是Vibromera的創辦人兼執行長。 15年多來，他一直在現場——而非在試驗台上——為旋轉設備進行動平衡校正：粉碎機、工業風機、破碎機、離心機、軸與主軸。正是這些實際工作催生了Balanset系列儀器——它們被設計為一種專業人員可以隨身攜帶到機器旁、在現場獨立使用的工具，而非實驗室設備。 Vibromera成立於2017年，自2023年起總部設於葡萄牙波爾圖。Balanset系列產品的研發、組裝與支援均在此完成。旗艦產品是Balanset-1A，一款用於單平面及雙平面動平衡校正與振動診斷的可攜式分析儀。 Nikolai親自參與客戶支援工作，處理各種棘手的動平衡校正案例，並參與軟體開發。他以任何語言為全球客戶提供服務。
0 Comments