动态平衡（双平面平衡）讲解
关于双平面校正转子不平衡的实用指南：何时单平面不够用、影响系数法如何工作、如何计算校正角度，以及应达到怎样的公差。内容基于数百位 Balanset-1A 用户的现场经验——从粉碎机滚筒到 24 吨重的转子。
1. 定义：什么是动平衡？
动态平衡 是一种用于更正的程序 不平衡 在转子中，通过在最小 两个独立的平面 沿其长度方向。当一个平面内的校正不够时，就可以使用这种方法，因为转子可以将以下方面结合起来 静态（力）不平衡 和 偶不平衡.
便携式双平面仪器，例如 Vibromera Balanset-1A 可在现场完成该流程，测量振动并 相位 在每个轴承处进行测量，并借助 影响系数法.
动平衡机与设备
现场作业需要便携式动平衡机，而非固定式支架： Balanset-1A 是一款双通道便携式动平衡仪，配备 FFT 频谱功能，可在现场完成双平面不平衡校正——直接在转子自身轴承中进行，同时计入对中、轴承预紧和基础影响等因素。具体案例参见 现场传动轴平衡.
2. 静态不平衡与动态不平衡：关键区别
要理解动平衡，必须区分不平衡的两种主要形式。
- 静态不平衡： 转子的质心偏离其旋转轴。它的表现如同一个单一的“重点”：把转子放在自由支架上静止时，较重的一侧会自行转到下方。这种情况可以用一个平面上的一个配重来校正（静态平衡，也称为 单平面平衡).
- 动态不平衡： 重点分别位于转子的不同两端和不同侧面。静止时这样的转子看起来完全平衡——将转子转过 90° 后，两个重点似乎能相互抵消。但在旋转时，每个重点都会各自向外拉扯：两个质量会产生一个转动力，即“力偶”，使转子 发生端对端的摆动。力偶不平衡可以 仅 在旋转中被检测出来，也可以 仅 通过在两个不同平面上加装配重、形成一个反向力偶来进行校正。
| 静态不平衡 | 动态不平衡 | |
|---|---|---|
| 静止时能否检测出来？ | 可以——转子在自由支撑上会重的一侧朝下滚动 | 不能——只有在旋转时才会显现 |
| 转子行为 | 在两端支承处均“同相位”振动 | 摆动：两端支撑的振动相位不同 |
| 更正 | 1 个配重，1 个平面 | 配重分布在 2 个平面，联合计算 |
| 典型转子 | 窄圆盘、皮带轮、窄叶轮 | 粉碎机滚筒、长轴、联合收割机转子，以及转速 3000 转/分以上的风机 |
3. 单平面还是双平面？一条实用规则
ISO 21940-11 的经验法则：如果转子 宽度小于其直径的一半 （比例约为 1:2；根据现场支持经验，建议采用 1:3），通常单平面校正就足够了。长转子则需要双平面，因为转子两端的不平衡 会相互影响：在平面 1 加装的配重会同时改变两侧支撑处的振动。这正是双平面仪器需要 同步测量两个通道 （X1 和 X2 传感器）的原因，并一次性求解两个平面的校正配重，而不是把两端当作各自独立的单平面问题处理。
4. 校正平面与传感器布置
双平面平衡 基于以下三点：
- 两个 校正平面 （平面 1 和平面 2），即安装校正配重的位置——应沿转子尽可能拉开距离。
- 两个振动测量点 （通常为轴承座）并连接到 X1 和 X2 通道。X1 传感器对应平面 1，X2 传感器对应平面 2——作业过程中不要将两者互换。
- A 相位 参考 — 一种 转速表 对准 反光标志 ——用于测量转速和相位。每转一圈对应一个标记，贴在轮毂或轴上（而不是叶片上），并且 在各次运行之间不得移动位置.
常见转子结构下校正平面与传感器布置的典型示例：
5. 双平面平衡操作流程
在第一次运行之前，先确认转子确实存在可平衡的不平衡量，并且测量结果是可信的：
- 轴承无间隙（卸下皮带后用撬棍晃动转子检查），无裂纹，所有紧固件均已拧紧。
- 转子处于工作状态：所有叶片/锤片/刀片均已装好，转子表面清洁。
- 传感器沿径向安装在轴承座上；转速标记贴在轮毂上；电缆应固定并远离转子。
- 在 振动计 模式：转速读数正确且稳定；各次运行间振幅重复性约在 10–20% 以内，相位重复性约在 10–20° 以内。
- 频谱中以 1× 分量为主。如果 2× 或更高次谐波占主导——应先排除不对中/松动问题。
现场双平面平衡采用 影响系数法 ——仪器会“学习”机器的响应，依据是一个已知的 试验重量:
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Run #0——基准运行
在不加装任何试重的情况下，将转子启动至所选的平衡转速，并测量两个通道的初始振动（振幅和相位）。
整个系列的每次运行都应保持相同转速——偏差控制在约 100 转/分以内。如果工作转速正好处于共振区，或振动超过 40–50 mm/s，则应分两个阶段进行平衡，先从较低转速开始。
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Run #1——在平面 1 加装试重
停机后，在平面 1 的标记位置安装试重，重新启动并再次测量。试重必须使振幅或相位产生的变化达到 20-30% ——否则仪器将没有足够的数据用于计算（此时应增大试重质量）。可参考 试用重量计算器 来获得初始估算值。
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Run #2——将试重移到平面 2
将试重从平面 1 移到平面 2（是移动过去，而不是在原有基础上再加一个！），再进行一次测量。
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计算
软件会为每个平面计算校正质量和角度，两个平面联合求解，从而将转子两端之间的相互影响也纳入计算。
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更正
拆除所有试重，将校正配重安装在 相同半径 处（与试重相同）。对于滚筒和风机，焊接是常规做法（需为焊缝本身预留约 100 g 余量）；根据转子情况，也可使用螺栓、铆钉垫圈或软管卡箍固定。
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验证与微调
进行一次验证运行（微调运行）。对于机械状况良好的设备，经过 1–2 次迭代后振动下降 3–10 倍是正常的。程序会计算出一个小的补偿配重；重复该过程，直至振动落在公差范围内。
当计算出的校正角度落在两个可用固定点（叶片、螺栓孔）之间时，可以借助 双平面校正质量分解计算器将所需质量分解到实际可用的位置上，其背后单平面的灵敏度也可以借助 影响系数计算器.
6. 计算校正角度——最关键的一点
校正角度的计数方式为 从试重位置（0°）起，沿转子旋转方向计数。不能逆着旋转方向计数，也不能从任意点起算。
示例：试验重量位于“12点钟”位置，从观察者角度看转子顺时针旋转。计算结果为90° → 校正重量应放在“3点钟”位置。常见的错误是逆旋转方向计数（安装在360−70 = 290°而非70°处）——振动便 增大 ，而不是减小。
在极坐标图上，软件会直观地显示出来：粉色圆点表示试重位置（0°），绿色圆点表示校正配重应安装的位置，红色箭头表示旋转方向。
7. 结果与公差：什么时候算平衡完成？
有两套评估体系会同时用到——请不要混淆： 毫米/秒 （整机振动速度，ISO 10816/20816）以及 克·毫米 (残余不平衡量 （转子本身的剩余不平衡量，ISO 1940/21940-11）。仪器会同时给出这两项结果。
| 公差带 | 振动速度（均方根值） | 评估 |
|---|---|---|
| A | 最高速度可达 1.4 毫米/秒 | 优秀——如同全新设备 |
| B | 1.4 – 2.8 毫米/秒 | 良好——适合长期运行 |
| C | 2.8 – 4.5 mm/s | 可接受——仅适合限时运行 |
| D | 高于 4.5 mm/s | 不可接受——需要采取措施 |
现场调整：对于安装在软支撑上的农业机械，容许限值可以放宽——对粉碎机而言，达到 7–8 mm/s 已经是不错的结果；在这类设备上追求 0.5 mm/s 没有实际意义。应重点关注 1× 分量，而不只是总振动值：平衡所降低的正是这一分量。
剩余不平衡量按 G 级评定（G16——农业机械转子和万向轴，G6.3——风机、滚筒及一般转子，G2.5——涡轮机和机床，G1–G0.4——主轴）。针对您的转子质量、转速和所选等级，每个平面允许的 g·mm 值可以通过 残余不平衡计算器（ISO 21940-11） 查询——同一个计算器也内置在 Balanset-1A 软件中。
8. 若振动降不下去
针对最常见的“越平衡越差/无法收敛”情况的快速诊断表：
| 症状 | 可能原因 | 处理方法 |
|---|---|---|
| 安装校正配重后，振动不降反升 | 校正角度标定方向错误——逆着转子旋转方向标定，而不是顺着 | 重新标定角度：从试重位置（0°）开始，沿转子旋转方向计数 |
| 每进行一次新的运行，程序要求加装的质量都越来越大 | 设置中的校正方式选择的是“Remove mass”（去除质量），但实际却在加装配重，导致结果符号相反 | 打开平衡设置，将校正方式切换为“Add mass”（增加质量） |
| 转速只需小幅变化（50–100 转/分），振动水平就会成倍变化 | 平衡转速正好处于或接近结构共振点 | 记录一次 RunDown（降速）曲线，并选择远离共振区的平衡转速 |
| 对所加配重的响应不成比例；每次迭代的结果都在跳变 | 设备表现出非线性特性（支撑过软、结构磨损或损坏） | 每次迭代只安装计算质量的二分之一或三分之一，并重复进行验证运行 |
| 即使没有做任何改动，每次运行的振幅和相位都不相同 | 机械故障（轴承间隙、裂纹、螺栓松动）或转速计误触发 | 先排除机械问题；确保只有一个标记会反射转速计光束 |
| 程序显示的转速比实际转速高 2–3 倍 | 转速计检测到了多余的反射：皮带轮孔、反光点、叶片边缘 | 将反光标记移到轮毂或轴上；遮盖或消除其他反光表面 |
| 在 FFT 频谱中，2× 峰值（或一系列 3×、5×、6× 峰值）高于 1× 峰值 | 轴系不对中或机械松动——这不属于不平衡问题 | 先修复联轴器、配合部位和紧固件，之后再进行平衡 |
完整的诊断流程——频谱解读、共振排查，以及来自技术支持真实案例的常见原因——详见知识库： 振动降不下去：找出真正的原因.
9. 使用 Balanset-1A 进行双平面平衡
Balanset-1A 是一款基于 PC 的双通道平衡系统，专为现场条件和生产环境下的单平面及双平面转子平衡而设计。在双平面模式下，它可测量转子转速，以及 1× 振动 两个通道振动矢量（RMS 值和相位）的同步测量结果，并一次性计算出两个平面的校正配重参数——包括极坐标图、运行记录，以及相对于所选 ISO 公差的最终剩余不平衡量。
| 参数 | Balanset-1A |
|---|---|
| 频道 | 2 个振动通道 + 1 个激光转速计通道 |
| 振动速度（均方根值） | 0.02 – 80 毫米/秒 |
| 频率范围 | 5–550 Hz（FFT 频谱最高可达 1000 Hz） |
| 速度范围 | 100–100,000 转/分 |
| 相位精度 | ±1° |
| 平衡平面 | 1 或 2 |
| 转子质量 | 该方法本身对转子质量没有限制（实际记录——一台 24,000 kg 的转子） |
| 电脑配置要求 | Windows 7/8/10/11，USB 接口；普通办公笔记本电脑即可 |
| 软件 | 一次性购买，免费更新，无需订阅 |
软件：双平面设置与结果显示界面
自行完成转子平衡——现场进行，在自身轴承中
Balanset-1A 全套装备—— €1,975，一应俱全：测量主机、2 个传感器、激光转速计、磁性底座、电子秤，以及提供终身免费更新的软件。已在全球范围内应用于粉碎机、风机、破碎机、万向轴和主轴等设备——并提供基于数百次真实平衡案例经验的免费邮件技术支持。
10. 视频：Balanset-1A 实际操作演示
一段简短的现场平衡演示，使用 Balanset-1A——从传感器安装到最终微调运行。更多视频，包括针对具体设备的案例，请见 Vibromera 的 YouTube 频道.
11. 常见问题
平衡转子时需要知道转子质量吗？
不需要。校正质量的计算只需要试重的质量及其安装半径。转子质量仅用于估算试重，以及用于 ISO 1940 公差计算器（G 级）。
双平面平衡的转子尺寸或质量上限是多少？
影响系数法本身并不限制转子质量——仪器测量的是支撑处的响应，而不是转子本身。使用 Balanset-1A 的实际记录是一台 24,000 kg 的制糖厂纤维分离机转子，最终平衡到 0.47 mm/s。
它的适用转速范围是多少？
理论下限为 100 转/分；但实际上转速低于约 300 转/分时平衡较为困难（低频下传感器信号较弱）。上限可达数万转/分——高速主轴可平衡至 G1–G0.4 等级。
我可以在不将转子从机器上拆下来的情况下进行动平衡吗？
是的——这正是现场动平衡的主要目的：转子在自身轴承中、在真实工况下完成平衡。测量通常需要 15–30 分钟，另加安装配重的时间。
如何判断单平面是否足够？
经验法则（ISO 21940-11）：如果转子宽度小于其直径的一半（实践中约为三分之一），单平面通常就足够了。长转子——滚筒、轴、宽叶轮——需要双平面，因为两端会相互影响。
为什么安装了计算出的配重后振动反而增大了？
四种典型原因：校正角度标定方向与转子旋转方向相反；设置中的校正方式为“Remove mass”（去除质量），但实际却在加装配重；平衡转速接近共振点；或是在非线性设备上一次性安装了全部计算质量（应先安装一半）。如果以上均不符合，则应排查机械故障：轴承间隙、裂纹、部件松动。
软件是否需要订阅，或每年校准？
不需要。Balanset-1A 软件为一次性购买，免费更新且可无限次安装，仪器本身也无需年度校准——出厂校准系数随每套设备一起提供。
它可以平衡万向轴（传动轴）吗？
可以——普通万向轴按双平面进行平衡；配重可方便地用软管卡箍固定，并涂上螺纹锁固胶（实际案例最终达到 0.5 mm/s）。带中间支撑、需要 3–4 个平面的传动轴则属于 Balanset-4 的适用范围。磨损的万向节必须先更换——平衡无法消除间隙。
