了解初始不平衡
初始不平衡 — 也稱為原始不平衡或現狀不平衡 — 是指 不平衡 在 轉子 在進行任何 動平衡校正 校正之前存在的狀態。它是轉子的基線狀態，在動平衡程序的第一次運轉中擷取。其大小和角度位置是透過測量 振動 振幅和 相位 在轉子以平衡速度旋轉時獲得。動平衡工作中後續的所有內容都以此起始向量為參考：它是評估工作成效的基準，而校正完成後殘留的不平衡則稱為 剩餘不平衡.
1. 初始不平衡的來源
初始不平衡會從轉子生命週期的許多來源累積而來 — 包括製造、組裝、使用過程，甚至是在旨在改善它的維護期間。
製造公差
即使經過精密加工，完美的對稱性也是不可能的：
- 材料密度變化： 非均質材料、內部空洞或夾雜物會造成質量不對稱。
- 加工公差： 與真正同心的微小偏差 — 偏擺 或 偏心 — 會產生不平衡。
- 壁厚變化： 在鑄造或加工製成的轉子中，不均勻的壁面意味著不均勻的質量分佈。
- 孔隙和鑄造缺陷： 氣囊、收縮或夾渣會導致質量偏移。
組裝錯誤與變異
當轉子由多個零件組裝而成時，即使每個零件單獨看來都是良好的，仍可能引入不平衡：
- 公差累積： 平衡良好的零件仍可能 以向量方式 疊加成顯著的總和。
- 鍵連接： 鍵、鍵槽和花鍵本質上是不對稱的。
- 螺栓孔與緊固件： 間距不均的孔或不相配的緊固件會增加不平衡。
- 熱配合與壓配合： 過盈配合或壓入的零件可能無法完美同心安裝。
運轉原因
不平衡也會在使用過程中產生，逐漸偏離轉子原始的平衡狀態：
- 材料堆積： 污垢、灰塵、水垢或工藝產品積聚在 葉輪、風機葉片或轉子表面。
- 侵蝕與 磨損: 因磨損造成的材料不均勻損失， 腐蝕，或 空蝕.
- 斷裂或缺失的零件： 遺失的風機葉片、斷裂的葉輪葉片、脫落的零件。
- 變形： 因衝擊、過熱或超載導致的彎曲、翹曲或塑性變形。
- 鬆動零件： 鬆動並改變位置的零件。
維護與維修活動
諷刺的是，維護可能會引入它原本旨在消除的不平衡：
- 安裝質量或質量分佈不同的替換零件。
- 以不對稱方式添加金屬的焊接維修。
- 去除材料不均勻的返工或加工。
- 塗佈不均勻的油漆或塗層。
2. 如何測量初始不平衡
初始不平衡是在動平衡程序的第一次測量運轉中進行量化的。
量測參數
- 振動振幅： 1×（每轉一次）分量的大小，通常以 mm/s、in/s 或 mils 表示。它直接反映不平衡的嚴重度。
- 相位角: 1× 振動峰值的時相（以度為單位），相對於由 鍵相器 或 轉速計偵測到的參考標記。這是 響應 相位，而非直接的重點角度：振動會落後於實際重點，其落後量取決於運轉速度接近 共振 （從遠低於共振時的接近 0°，到共振時的 90°，再到高於共振時的接近 180°），加上感測器與儀器的延遲。因此，重點與校正配重的角度是由平衡演算法推斷得出——透過試重（影響係數）法——而非直接從相位顯示器讀取。
- 轉速： 讀數時的轉速——這很重要，因為 離心力 由不平衡引起的振動會隨轉速的平方而增加。
向量表示
初始不平衡通常以向量「O」（代表「Original」）表示，包含大小和方向，通常繪製在 極座標圖 其中：
- 向量的長度代表振動振幅，而
- 向量的角度代表測得的響應相位（後續將據此推斷重點位置）。
3. 在動平衡校正過程中的重要性
初始不平衡測量同時承擔多項任務。
校正的基線
所有動平衡校正計算均以初始不平衡為基準。目標是添加 校正配重 以產生與初始向量大小相等、方向相反的振動向量，從而將其抵消。
嚴重度評估
初始不平衡的大小顯示問題的嚴重程度，並有助於決定：
在接觸轉子之前，一個有用的合理性檢查是將測得的振幅轉換為轉子實際產生的力；我們的 不平衡離心力計算器 可將給定的不平衡和轉速直接轉換為牛頓，使緊迫性一目了然。
進度追蹤
將初始不平衡與校正後的殘餘不平衡進行比較，可量化校正工作的成效。良好的平衡通常可將振動從初始水平降低 70–90% 或更多。
影響係數計算
在 影響係數法在此過程中，從試重運行期間測得的振動中減去初始不平衡向量，以隔離試重的影響：
T = (O + T) − O， 其中 O 為初始不平衡，T 為試重影響。
根據該隔離影響，分析儀計算影響係數，進而計算出正確的校正質量與角度。對於單平面校正，您可以使用 影響係數計算器.
4. 與殘餘不平衡的關係
動平衡校正的全部目的是將初始不平衡降低至可接受的殘餘水平。其關係為簡單的校正前後對比：
- 初始不平衡： 「校正前」狀態。
- 校正： 動平衡校正過程與配重安裝。
- 殘餘不平衡： 「校正後」狀態。
理想情況下，殘餘不平衡應低於初始值的 10–30%，具體目標由轉子在 ISO 21940-11 （ ISO 1940-1的現代替代標準）下的平衡品質要求設定。將選定的 G 級 與運轉轉速轉換為以克-毫米為單位的允許值，使用 剩餘不平衡計算器 (ISO 21940-11).
5. 典型初始不平衡水平
初始不平衡的大小因設備類型和使用歷史而異。
新轉子或近期已校正平衡的轉子
工業機械的振動通常為 0.5 至 2.0 mm/s（0.02 至 0.08 in/s）——屬於良好至可接受的平衡狀態。
中度不平衡的轉子
振動為 2.0 至 7.0 mm/s（0.08 至 0.28 in/s）表示轉子應儘快進行動平衡校正。這是待進行常規維護設備的常見狀態。
嚴重不平衡的轉子
振動超過 7.0 mm/s（0.28 in/s）表示存在嚴重不平衡，需立即處理，通常由葉片缺失、嚴重積垢或主要部件損壞引起。
注意：這些是典型工業機械的一般指導方針。具體可接受水平取決於機器類型、尺寸、轉速和安裝方式，如 ISO 20816 系列（前身為 ISO 10816）等標準所定義。
6. 現場測量與記錄
在組裝好的機器上，初始不平衡是在原位捕獲，而非在 動平衡機。例如，一款便攜式雙通道分析儀 Balanset-1A 在機器自身的軸承中以運轉轉速讀取 1× 振幅和相位，記錄原始「O」向量，然後指導試重與校正運行以將其降低——捕獲轉子實際運轉的真正初始狀態，包括車間平衡機無法看到的組裝和熱效應。
無論使用何種工具，初始不平衡測量都應記錄在動平衡校正報告中：
- 各測量點的振動振幅和相位；
- 測量時的運轉轉速；
- 日期與設備識別資訊；以及
- 檢查期間註記的任何可見不平衡原因。
此文件建立了轉子狀態的歷史記錄，並支援 趨勢分析 隨時間推移的趨勢分析——例如揭示不平衡是否因堆積或侵蝕而緩慢增加，讓維護能在振動變得嚴重之前進行規劃。
