转子平衡ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014年5月14日星期三,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,转子平衡原理及应用,主讲人：曾令虎,2014,年,10,月,转子平衡原理及应用主讲人：曾令虎,目录,转子平衡的原理及作用,1,转子平衡方案的选择,2,转子平衡,的应用,3,CONTENTS,目录 转子平衡的原理及作用1 转子平衡方,众所周知，旋转机械产生振动几乎不可避免，且不说制造、安装工艺及环境条件等因素会引起振动，即使以上各方面都很理想，转子也会因运行过程中磨损及负载冲击而产生较大的振动。虽然产生振动的原因多种多样，但通常情况下“不平衡力”是主要原因。据资料统计，由于振动原因导致设备失效的大约为,60,70,，其中由于转子不平衡失效的比例为,30,左右，因此研究转子平衡问题具有重要的意义。,1.转子平衡的原理及作用,原理,Principle,众所周知，旋转机械产生振动几乎不可避免，且,机械中有许多构件是绕固定轴线回转的，这类作回转运动的构件称为回转件（回转件构成的组件称为转子）。如果回转件的结构不对称、制造不准确或材质不均匀，都会使整个回转件在转动时产生离心力系的不平衡，它们的方向随着回转件的转动而发生周期性的变化并在轴承中引起一种附加的动压力，使整个机械产生周期性的振动，且转子的转速越高，振动越大，破坏性越大。轻微不平衡会造成振动增大，损坏支承轴承，同时由于不平衡引起的过大的振幅造成产品质量下降，导致机组运行不稳定或停机；严重不平衡可能引起机器基础开裂、转子撕裂，造成巨大的人身和财产损失。,1.转子平衡的原理及作用,机械中有许多构件是绕固定轴线回转的，这类作回,近年来，由于高速重载和精密机械的发展，使上述问题显得尤为突出。,检查和调整回转件的质量分布，使回转件工作时离心力系达到平衡，以消除附加动压力、尽量减轻有害的机械振动，这就是回转件或转子平衡的目的。,转子动平衡技术应运而生并在之后的百余年间蓬勃发展，先后出现了多种动平衡理论和方法，大体可以分为如下四类：,刚性转子动平衡技术：,拆机进行；,挠性转子动平衡技术：,拆机进行；,现场动平衡技术：,不需要拆机，停机进行；,在线动平衡技术：,不需要停机就可以进行，保证转子持续自动平衡；,1.转子平衡的原理及作用,近年来，由于高速重载和精密机械的发展，使上述,挠性转子的特性曲线,图中：,N,c1,转子第,1,阶临界转速,(,中心频率,),；,N,cn,转子第,n,阶临界转速；,N,min,最低运行转速；,N,mc,最高连续转速，,105%,1.转子平衡的原理及作用,【,插入说明,】,挠性转子的特性曲线1.转子平衡的原理及作用【插入说明】,根据转子不平衡产生的离心力作用与两支承端的形式的不同，可以将不平衡分为以下几种形式：,静不平衡,：质量轴线与旋转轴线不重合但平行，主矢不为零，主矩为零；,准静不平衡,：质量轴线与旋转轴线相交于某一点，主矢和主矩均不为零；,力偶不平衡,：质量轴线与旋转轴线相交于某一点，主矢为零，主矩不为零；,动不平衡,：质量轴线与旋转轴线不平行也不相交，主矢和主矩均不为零；,振型不平衡,：对挠性转子而言，转子在运行的时候会产生弯曲，造成不平衡，不同转速下其振动型式均不一样。,1.转子平衡的原理及作用,不平衡问题种类,Classification,根据转子不平衡产生的离心力作用与两支承端的形,静不平衡,：,R,0,=Mrc,2,0,；,M,0,=0,1.转子平衡的原理及作用,静不平衡：R0=Mrc20；M0=01.转子平衡的原理,准静不平衡,：,R,0,=Mrc,2,0,；,M,0,0,且两轴线相交,1.转子平衡的原理及作用,准静不平衡：R0=Mrc20；M0 0 且两轴线相交,力偶不平衡,：,R,0,=Mrc,2,=0,；,M,0,0,且两轴线相交,1.转子平衡的原理及作用,力偶不平衡：R0=Mrc2=0；M0 0 且两轴线相,动不平衡,：,R,0,=Mrc,2,0,；,M,0,0,且两轴线不相交也不垂直,1.转子平衡的原理及作用,动不平衡：R0=Mrc2 0；M0 0 且两轴线,振动频谱典型特征：不平衡问题通常是较高的转频振动占主导，一般其转频振动成份大于或等于其通频振动的,80%,以上；,不平衡力具有一定的方向性：离心力在径向基本是均匀的，轴及支承轴承的运动轨迹近似为一个圆，然而，由于轴承座的垂直支承刚度大于水平方向，所以正常的轴及支承轴承的运动轨迹为椭圆，即正常情况下水平方向振动要比垂直方向振动大,1.5,到,2,倍，若超出这个范围，可能存在其它问题，特别是可能存在共振问题；,径向与轴向振动比较，当是不平衡问题占主导时，径向振动（水平和垂直）要比轴向方向的振动大得多（悬臂转子除外）；,1.转子平衡的原理及作用,不平衡问题特征,Features,振动频谱典型特征：不平衡问题通常是较高的转频振动占主导，一,1.转子平衡的原理及作用,不对中,松动引起的谐波,不平衡,油膜涡动、碰摩,0 2,4 6 8 10 12 14,FREQUENCY IN ORDER,1.转子平衡的原理及作用不对中松动引起的谐波不平衡油膜涡动、,悬臂转子不平衡问题的方向性，通常情况下，径向和轴向振动都比较大，它是静不平衡和力偶不平衡同时存在，所以通常情况下需要二平面进行平衡修正；,有不平衡振动问题转子，其振动相位是稳定和可重复的；,不平衡问题会促使共振幅值增大，如果转子的工作转速比较靠近其系统自振频率处的共振点时，少量的不平衡振动会增大,10,到,50,倍；,1.转子平衡的原理及作用,不平衡问题特征,Features,悬臂转子不平衡问题的方向性，通常情况下，径向和轴向振动都比,装配错误或装配误差导致零件的质量中心线与转动中心线不重合；,铸造气孔或其他原因导致回转件材料质量不均匀；,由于残余应力、受热不均、长期同一方向放置等引起转子变形；,输送介质含杂质或黏性物质多造成转子上有沉积物；,设计不均称，如电动机转子绕线一侧与另一侧是不均称的；,运行时多种不确定因素（如局部磨损或损坏）破坏转子的平衡；,以上原因引起转子某种程度的不平衡问题，分布在转子上的所有不平衡矢量的和可以认为是集中在“重点”上的一个矢量，动平衡就是确定不平衡转子重点的位置和大小，然后在其相对应的位置处移去或添加一个相同大小的配重的工艺。,1.转子平衡的原理及作用,引起不平衡的原因,Causes,装配错误或装配误差导致零件的质量中心线与转动中心线不重合；1,一、低速动平衡和高速动平衡,机械中对多数转子而言，都是通过作低速动平衡而达到平稳运转的目的。低速动平衡周期短、费用低，因此在不需要作高速动平衡的情况下，理所当然地选择低速动平衡方案。但由于作低速平衡只能平衡转子的静不平衡和力偶不平衡，无法解决由于转子弯曲而产生的不平衡，即振型不平衡量。因而某些已作了良好低速动平衡的转子有可能在通过临界转速时或在工作转速下仍发生比较大的振动而无法工作。这就是通常所说的高速破坏低速的问题，而实际上是振型不平衡太大所致。但是高速动平衡设备和操作成本太高，所以在选择动平衡方式时必须根据实际情况作出合理选择。,1,、低速动平衡方案的选用：,1,）、在转子装配过程中，采用每个零部件多次低速动平衡方法可取得良好的效果。国内外几乎所有的制造厂家都使用这种办法。虽然次数多，但其周期和成本仍比高速动平衡低得多。,2,.转子平衡方案的选择,一、低速动平衡和高速动平衡2.转子平衡方案的选择,2,）、在转子各种单级转子以及悬臂部分只有一个叶轮的单悬臂转子和双悬臂转子。这类转子由于主要的不平衡量集中在几个主要叶轮上，可以做到当地平衡，因此平衡效果也是好的。再比如，目前国产转速最高的,H100,离心压缩机，高速轴转速达,24000 r,/,min,，超二临界转速运行，也是作低速动平衡而能平稳运转。,2,.转子平衡方案的选择,2）、在转子各种单级转子以及悬臂部分只有一个叶轮的单悬臂转子,3,）、如果转子在二、三阶临界转速间运行，而前两阶临界转速为刚体型振动。这类转子可视为刚性转子或准刚性转子，采用低速动平衡方案是合理的，比如,DH56,离心压缩机，其前两阶临界转速为刚体型振动。,2,.转子平衡方案的选择,3）、如果转子在二、三阶临界转速间运行，而前两阶临界转速为刚,2,、高速动平衡的选用,对于整体多级转子，如果只作低速动平衡达不到要求，或者该转子特别重要，要求运转特别平稳，则应采用高速动平衡方案，以保证机组的安垒运转。图,2,所示的,CO,2,压缩机高压,转子，各厂采用不同的动平衡方案，有的采用低速动平衡，有的采用高速动平衡，可视具体,情况而定。,石化企业对于压缩机等大型机组的挠性转子不平衡故障通常都采用通过高速动平衡机进行校验。,2,.转子平衡方案的选择,2、高速动平衡的选用 2.转子平衡方案的选择,二、动平衡精度的确定,衡量一个转子的平衡情况过去常用的指标是残余不平衡质量矩和校正平面的重心偏移，而现在大多用动平衡精度指标。根据选定的动平衡精度,G,可以计算允许不平衡量为：,式中,：,M,转子质量,m,per,允许不平衡量,(g),平衡精度包括了转子的实际不平衡量、尺寸重量以及转子的工作转速，是一个综合性的指标。虽然在有关的国际标准（,GB/T 9239-2006,）中对各类旋转机械的动平衡精度已作了规定，但是各种转子情况不同，包括本身的结构参数及其重要性不同，还应有不同的要求。合理地确定动平衡精度，既要保证运转可靠，又要考虑工作周期和经济性。,2,.转子平衡方案的选择,二、动平衡精度的确定2.转子平衡方案的选择,在确定动平衡精度时须注意：,1,、有的转子在设计中，由于种种原因，使工作转速无法避开共振转速区，使机组被迫在共振转速区工作，那么同样的不平衡状态振动就要大得多，因此必须使动平衡精度尽量提高。反之，如果工作转速离开临界转速比较远，则不必要求过高的动平衡精度。,2,、在确定动平衡精度时，还应考虑机组的实际工作转速的高低、机组的重要性等。转子在工作过程中总免不了由于种种原因而使平衡遭到破坏，因此对那些重要的机组，又要求长周期安全运转的，也应当确定比较高的动平衡精度，以保证在较长周期的运转中，虽然平衡被破坏一些，但仍处于比较好的状态或可 接受的状态。如果原来的平衡精度不高，一旦破坏就无法继续运行了。,2,.转子平衡方案的选择,在确定动平衡精度时须注意：2.转子平衡方案的选择,3,、同样是柔性转子，但不同情况的转子其刚度可以有很大差别。例如两个在一、二阶临界转速之 间运行的柔性转子，如果第一临界转速都是,5000 r/min,，第二临界转速都是,10000r/min,，但是转子,I,的工作转速是,6000 r/min,，刚好超过第一临界转速,20%,，避 开了第一临界转速共振区而且远离第二临界转速，可以说它在柔性范围内处于转子刚度最大的状态，因而它抵抗各种激振力当然也包括抵抗不平衡力的能力最强。而转子,就不同了，,的工作转速是,8000 r/min,，它虽然也避开了一、二阶临界转速共振区，它处于转子刚度最弱的陡态，因而抵抗各种激振力的能力就弱。很明显，转子,I,、,要达到同样的运转要求，转子,I,的平衡精度可以低些，而转子,的平衡精度则必须高些。,国标,GB/T 9239-2006,规定了一些旋转机械的动平衡精度参考标准，如下表所示：,2,.转子平衡方案的选择,3、同样是柔性转子，但不同情况的转子其刚度可以有很大差别。例,2,.转子平衡方案的选择,2.转子平衡方案的选择,2,.转子平衡方案的选择,2.转子平衡方案的选择,2,.转子平衡方案的选择,【,说明,】,根据平衡品质级别,G,和工作转速,n,来确定许用剩余不平衡量（如左图所示）,2.转子平衡方案的选择【说明】,三、平衡面的选取,1,、对于,刚性转子,，任何类型的不平衡问题都可以通过任选的二个平面得以平衡。,2,、对于,挠性转子,，当在一个转速下平衡好后，在另一个转速下又会出现不平衡问题。当一个挠性转子首先在低于