ISO 21940-13：中大型转子原位平衡的标准与防护措施
ISO 21940-13 是一项专门的国际标准，用于规范在机器实际运行位置——即转子所在的轴承和支撑结构内——对转子进行平衡的实践技术， 现场或现场平衡. .它的全称是 “机械振动——转子平衡——第13部分：中、大型转子原位平衡的标准与防护措施。” 当一个专用的 平衡机 无法使用——因为转子过大、拆卸成本过高，或者仅在实际运行条件下才会出现异常——本节阐述了何时应选择现场平衡以及如何安全地进行操作。它是对以公差为重点的 ISO 21940-11 （刚性转子）和 ISO 21940-12 （柔性转子）通过解决在运行中的已安装设备上作业的实际问题。
1.范围和适用性
该标准为中型和大型转子的就地平衡提供了指导和保障，平衡时转子仍在其自身的轴承和支撑结构中--通常在其最终运行位置。在实践中，无论转子是否表现为以下情况，都采用相同的就地原则 死板的 或 灵活的 在其已建立的状态下：这就是整体的动态 转子轴承系统……而非仅考虑转子本身，这决定了具体的方法。本文件旨在为那些必须决定、规划并安全执行现场动平衡作业的技术人员、工程师和管理人员提供指导。
2. 标准：何时应采用原位平衡法
场平衡并非解决所有高 振动，本章提供了一个决策框架。该标准指出了几种适合采用就地平衡的场景：
- 移除不切实际或不经济： 将大型涡轮机、发电机或风扇转子拆下进行车间平衡，可能成本过高，甚至根本无法实现。
- 不平衡仅在运行中出现： 某些不平衡是由仅在机器运行时才存在的条件造成的—— 热变形, 空气动力学力，或是工艺积垢，例如附着在风扇叶片上的碎屑和产品残留物。普通天平无法复现这些情况。
- 重新安装后的最终修整： 一个在车间经过动平衡的转子可能仍需要 平衡配平 重新装入机器后，以吸收装配过程中产生的小幅位移。
关键在于，该标准要求首先确认高振动确实是由 不平衡 - 而不是 错位, 谐振， 或者 机械松动，这些情况会模仿或加剧不平衡的特征。对未对中或处于共振状态的机器进行配重不仅浪费时间，还可能使情况恶化。
3. 程序与方法
本节是关于执行该任务的分步指南。首先，它规定了仪器设备的要求：一台多通道 振动分析仪 能够测量振幅和相位的一个或多个振动传感器（轴相关接近探头和/或安装在套管上的 加速度计)，以及一个 相位参考传感器 — 通常是光电测速仪或 激光转速表 — 在轴上标注一个每转一圈的定位标记。
值得注意的是，ISO 21940-13 规定了标准、仪器和保障措施，但特意没有规定根据测量的振动数据计算校正质量的方法，而是将算法的选择权留给了从业人员。实际上，普遍使用的技术是 影响系数 方法：分析人员记录初始振动矢量（振幅和相位），将一个已知的 试验重量 在已知的角位置处，测量新的“响应”向量，然后使用 矢量数学 计算所需物体的质量和角度 校正重量, 根据机器的需要，可在一个平面或两个平面上使用。这正是便携式仪器可以自动完成的工作流程：即 平衡仪-1a，这款双通道现场平衡仪兼分析仪可在电机运行转速下测量电机自身轴承的1×振幅和相位，计算影响系数，并报告各平面的校正质量和角度——从而使工程师无需拆卸转子即可进行平衡和验证。A 试重计算器 有助于合理确定首次测试重量的数值。
4. 动平衡质量评估——振动，而非残余不平衡
在此，该标准与车间实践之间存在最关键的区别。车间平衡旨在满足特定的 残余不平衡量 由……推导出的公差 G级. 场平衡的目标更为务实：旨在降低机器的 运行振动 达到可接受的水平。因此，验收的评判标准不是以 g-mm 为单位的残余不平衡度，而是最终的振动振幅。该标准规定，该评估应使用其参考的配套标准中定义的在役振动限值，即 ISO 7919 轴振动和 ISO 10816 非旋转部件的振动（两者后来合并为现代的 ISO 20816 系列）。实际目的是驱动 1× 运行速度 将该部件下调，直到机器的整体水平进入适合长期运行的可接受评估区间——A区或B区。您可以对照这些区间来检查读数，具体方法是 ISO 20816-1 振动分区计算器.
5. 保障措施与安全注意事项
可以说，本章正是该标准制定的原因所在，因为现场平衡作业存在受控车间所没有的危险——主要是故意在机器上加装试重，而这些试重可能会飞出。本章要求采取严格且有据可查的安全措施：
- 先进行机械检查： 在每次运行前，请确认所有紧固件均已拧紧，且所有防护装置均已安装到位。
- 积极的体重观念： 试模和校正砝码必须牢固固定——通过焊接、螺栓连接或安装在专用支架中——以确保其不会成为抛射物。
- 受控区域： 每次测试运行期间，机器周围均需设置警戒线划定的隔离区。
- 清晰的沟通： 平衡分析师与机器操作员之间明确无误的操作规程。
- 紧急停止： 一套预先制定并演练过的关机程序，在首次启动前就已准备就绪。
对安全的重视至关重要：鉴于中大型旋翼机的运行速度和机体质量，飞溅的物体或未加防护的联轴器都可能造成严重人身伤害和灾难性的设备损坏。
6.要带走的关键概念
- 现场与车间平衡： 该标准完全涉及转子的平衡 在机器中，在实际运行状态下对整个组件进行校正，而不是在车间里的平衡机上进行。
- 减震是我们的目标： 衡量成功与否的标准是 ISO 7919 / ISO 10816（现合并为 ISO 20816）标准规定的可接受的在役振动，而不是残余不平衡数字。.
- 安全第一 在跑步机上刻意增加配重，使得已有的安全措施成为不可妥协的必要条件。
- 影响系数法： 通用原位技术——测量初始矢量，施加已知的试测砝码，测量响应，然后运用矢量数学求解校正值。
