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转子平衡中的初始不平衡量是什么？

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了解初始不平衡

定义：什么是初始不平衡？

初始不平衡 （也称为原始不平衡或发现的不平衡）是 不平衡 转子在任何状态之前就已存在的状态 平衡 已进行修正。它代表转子的基线状态，是在平衡程序的第一次运行期间测量的。初始不平衡量的大小和角度位置通过测量确定。 振动 振幅和 阶段 转子以其平衡速度运转。.

初始不平衡是所有平衡计算的起点，也是衡量平衡程序有效性的参考标准。平衡完成后，任何剩余的不平衡都称为剩余不平衡。 残余不平衡量.

初始不平衡的来源

初始不平衡可能由制造、组装和运行过程中的多种因素引起：

1. 制造公差

即使采用精密制造工艺，也无法实现完全对称。资料来源包括：

  • 材料密度变化： 非均质材料或内部空隙和夹杂物会造成质量不对称。.
  • 加工公差： 与完美同心度的微小偏差，例如跳动或偏心，都会导致不平衡。.
  • 壁厚变化： 在铸造或焊接转子中，壁厚的变化会导致质量分布不均匀。.
  • 气孔和铸造缺陷： 铸件中的气孔、缩孔或夹渣会影响质量分布。.

2. 装配误差和偏差

当转子由多个部件组装而成时，可能会引入不平衡：

  • 公差叠加： 单个部件可能平衡良好，但组装在一起时，它们之间的微小不平衡会以矢量方式叠加，从而造成显著的整体不平衡。.
  • 关键连接： 键、键槽和样条曲线本身就具有不对称性。.
  • 螺栓孔和紧固件： 螺栓孔分布不均或紧固件缺失/不同会导致不平衡。.
  • 热配合和压入配合： 采用热缩配合或压合方式组装的部件可能并非完全同心。.

3. 操作原因

使用过程中可能会出现不平衡，并且不平衡程度会从转子最初的平衡状态增加：

  • 材料堆积： 风扇叶片、叶轮或转子表面积聚污垢、灰尘、水垢或工艺材料。.
  • 侵蚀和磨损： 由于磨损、腐蚀或空化作用造成的材料不均匀损失。.
  • 零件破损或缺失： 风扇叶片脱落、叶轮叶片断裂或部件松动。.
  • 形变： 因冲击、过热或过载而导致的弯曲、翘曲或塑性变形。.
  • 散件： 零件松动并移位了。.

4. 维护和修理活动

具有讽刺意味的是，维护工作有时反而会造成失衡：

  • 用质量或质量分布不同的部件替换原有部件
  • 焊接修复会增加不对称的质量
  • 返工或加工过程中材料去除不均匀
  • 涂料或涂层涂抹不均匀

如何衡量初始不平衡

在平衡程序的第一次测量运行期间，对初始不平衡进行量化：

测量参数

  • 振幅： 1X（每转一次）振动分量的幅度，通常以毫米/秒、英寸/秒或密耳为单位测量。这与不平衡的严重程度直接相关。.
  • 相位角： 重斑的角度位置，以度为单位，相对于参考标记（通常由……检测）测量。 关键相器 或 转速表相位角指示不平衡质量的位置。.
  • 速度 测量时所用的旋转速度，因为不平衡力与速度有关。.

向量表示

初始不平衡用一个向量“O”（代表“原始”）表示，该向量既包含大小也包含方向。该向量通常显示在…… 极坐标图, ， 在哪里：

  • 向量的长度代表振动幅度
  • 向量的角度代表相位（重斑点的位置）。

在平衡过程中的重要性

初始不平衡测量具有以下几个关键功能：

1. 校正基线

所有平衡计算均以初始不平衡量为参考。平衡的目标是增加 校正权重 从而产生一个与初始不平衡矢量大小相等、方向相反的振动矢量，进而抵消初始不平衡矢量。.

2. 严重程度评估

初始不平衡程度表明问题的严重性，并有助于确定：

  • 是否需要进行动平衡，或者是否应该先解决其他机械问题。
  • 合适的尺寸 试验砝码 使用
  • 是否可以通过一次平衡尝试纠正不平衡，还是需要多次迭代？

3. 进度跟踪

通过比较初始不平衡 残余不平衡量 经过修正后，可以量化平衡程序的效果。良好的平衡通常能将振动降低 70-90% 或更多。.

4. 影响系数计算

在 影响系数法, 将初始不平衡矢量从试重运行期间测量的振动矢量中减去，以分离试重的影响：T = (O+T) – O，其中 O 为初始不平衡，T 为试重的影响。.

与剩余不平衡的关系

平衡的最终目标是将初始不平衡程度降低到可接受的低水平。 残余不平衡量. 这种关系是：

  • 初始不平衡： “之前”条件
  • 更正： 平衡程序和配重安装
  • 剩余不平衡： “之后”条件

理想情况下，残余不平衡量应小于初始不平衡量的 10-30%，具体目标值取决于转子平衡质量要求（例如符合相关标准）。 ISO 21940-11.

典型的初始不平衡水平

初始不平衡量的大小因设备类型和使用历史而异：

新的或近期平衡过的转子

工业机械的振动频率通常在 0.5 至 2.0 毫米/秒（0.02 至 0.08 英寸/秒）之间。这代表着良好至可接受的平衡状态。.

中度不平衡转子

振动频率在 2.0 至 7.0 毫米/秒（0.08 至 0.28 英寸/秒）范围内表明转子需要尽快进行动平衡。这是需要进行例行维护的设备常见的状况。.

严重不平衡转子

振动频率超过 7.0 毫米/秒 (0.28 英寸/秒) 表明存在严重的不平衡，需要立即处理。这可能是由于刀片缺失、积垢严重或主要部件损坏造成的。.

注：这些数值是典型工业机械的一般指导原则。具体的可接受水平取决于机器类型、尺寸、速度和安装方式，具体标准由 ISO 20816 等标准规定。.

文件记录和报告

初始不平衡测量结果应始终记录在平衡记录中：

  • 每个测量点的振动幅值和相位
  • 测量期间的运行速度
  • 日期和设备标识
  • 检查过程中未发现任何明显的失衡原因

该文档提供了转子状况的历史记录，并有助于识别随时间推移的趋势，例如不平衡是否由于运行原因而缓慢增加。.

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