转子平衡品质质量检验和转子校平衡检测

转子平衡品质质量检验与转子校平衡检测

转子作为旋转机械的核心部件，其平衡状态直接影响设备运行的平稳性、振动水平、噪声大小、轴承寿命乃至整机安全。为确保转子达到设计要求并在服役中长期稳定运行，必须进行转子平衡品质质量检验（验证转子是否符合平衡标准）和转子校平衡检测（实施不平衡修正的过程）。检测项目是保障平衡效果的关键。

一、 转子平衡品质质量检验（验证环节）

此环节的核心是确认转子出厂或维修后，其残余不平衡量是否满足相应平衡品质等级的要求。

1. 初始振动检测（静置状态）：

   • 项目内容： 转子未旋转时，检查轴颈、联轴器、叶轮等关键部位的径向跳动和端面跳动。
   • 目的： 排除因轴弯曲、零部件装配偏心、加工误差过大等导致的明显静不平衡或几何偏差，确保具备动平衡的基础条件。
   • 方法： 使用百分表或千分表在V型块或支架上测量。

2. 低速旋转振动检测（如适用）：

   • 项目内容： 在远低于工作转速的低转速下（通常为工作转速的10-20%），测量轴承座或轴颈处的振动幅值（位移、速度或加速度）。
   • 目的： 初步识别显著的静不平衡或较大的初始不平衡量，为后续高速动平衡提供参考。
   • 方法： 在简易平衡设备或驱动装置上进行，使用振动传感器测量。

3. 平衡品质等级验证（核心项目）：

   • 项目内容：
     • 残余不平衡量测量： 在最终平衡转速（通常是工作转速）下，使用动平衡机精确测量并记录转子在每一个校正平面上的残余不平衡量大小和相位。
     • 平衡品质等级计算与判定： 根据转子的类型、工作转速和质量，确定其应满足的平衡品质等级（如常见的G 2.5, G 6.3, G 16等）。计算实际测量的残余不平衡量（通常折算为每个校正面的最大允许残余不平衡量）是否在所选等级规定的范围内。Uper = (G * M) / (ω) 是核心计算依据（Uper：许用残余不平衡量，G：平衡品质等级数值，M：转子质量，ω：转子最高工作角速度）。
     • 振动幅值验证： 在最终平衡转速下，测量轴承座关键方向（水平、垂直、轴向）的振动速度有效值或位移峰峰值，验证其是否满足设备或行业通用的振动验收标准（标准通常与平衡品质等级相关联）。
   • 目的： 这是检验平衡效果是否达标的直接证据。确保残余不平衡量符合标准规定的平衡品质等级要求，且运行时振动在安全、可接受的范围内。
   • 方法： 在精密动平衡机上进行，使用校准合格的振动传感器、相位计和动平衡测量系统。

4. 临界转速检测（重要验证项）：

   • 项目内容： 在平衡过程中或平衡后验证时，通过转速扫描（启停机过程或变频运行），观察并记录转子经过临界转速时的振动响应（幅值和相位变化）。
   • 目的： 验证临界转速是否与设计值相符，并确认在临界转速区域内的振动幅值是否可控、衰减是否迅速，避免在实际运行中因共振导致严重问题。平衡良好的转子应能平稳通过临界转速。
   • 方法： 在具备变速功能的平衡机或测试台架上进行，配合振动分析仪。

5. 重复性验证：

   • 项目内容： 在最终平衡验证合格后，短暂停机再重新启动到平衡转速，再次测量残余不平衡量或振动值。
   • 目的： 检验平衡结果的稳定性，验证平衡配重的安装是否牢固可靠，排除因配重松动、转子热变形等因素导致平衡状态改变的可能性。
   • 方法： 多次启停并记录数据。

二、 转子校平衡检测（实施环节）

此环节是发现不平衡并进行修正的过程，包含必要的检测项目以指导修正。

1. 初始不平衡量检测（核心项目）：

   • 项目内容： 转子首次上平衡机或进行现场动平衡时，在选定的平衡转速（通常接近工作转速）下，测量并记录转子在预先确定的校正平面上初始不平衡量的大小和相位。
   • 目的： 准确量化不平衡状态，是后续配重计算的基础。
   • 方法： 动平衡机驱动转子至平衡转速，测量系统采集并处理振动信号，直接给出各平面的不平衡量数值和角度位置。

2. 振动频谱分析（辅助诊断）：

   • 项目内容： 在初始不平衡量测量或平衡过程中，采集振动信号并进行频谱分析。
   • 目的： 识别振动频率成分。确认主振频率是否为1倍转频（工频），排除因不对中、松动、轴承故障、电气问题等其他因素导致的非不平衡振动干扰。
   • 方法： 使用振动分析仪或动平衡机内置分析功能。

3. 校正平面分离能力验证（双/多平面平衡关键）：

   • 项目内容： 在双平面或多平面平衡过程中，验证在某一平面上添加试重后，测量系统是否能准确识别该平面引起的不平衡变化（影响系数），并有效区分不同平面的影响。
   • 目的： 确保平衡机能正确解算各校正平面的独立不平衡量，避免平面间的交叉干扰导致校正失败。
   • 方法： 在动平衡机上按规程执行试重测试，观察系统计算的影响系数矩阵是否合理有效。

4. 试重响应检测：

   • 项目内容： 在初始不平衡量测量后，根据系统建议或经验，在选定的校正平面上添加已知质量和角度的试重，重新启动转子至平衡转速，测量振动变化（幅值和相位）。
   • 目的： 验证系统灵敏度，校正影响系数，为精确计算最终配重提供依据。这是影响系数法平衡的关键步骤。
   • 方法： 精确测量并安装试重，重新运行并采集数据。

5. 配重效果验证（过程检验）：

   • 项目内容： 根据计算得出的配重方案（质量和角度）进行修正后，重新启动转子至平衡转速，测量残余不平衡量或振动值。
   • 目的： 检验本次配重是否达到预期效果，判断是否需要进一步修正（二配、三配）。
   • 方法： 同初始不平衡量测量。

6. 最终平衡确认：

   • 项目内容： 完成所有校正步骤后，在最终平衡转速下，全面测量并记录各校正平面的残余不平衡量大小和相位，以及关键测点的振动值。
   • 目的： 确认转子已满足预设的平衡目标（残余不平衡量限值和/或振动限值）。
   • 方法： 全面采集数据。

三、 共性要求与注意事项

• 设备校准： 所有使用的动平衡机、振动传感器、转速探头、测量仪表等必须定期进行校准，确保测量精度。
• 转子状态： 转子应在最终装配完成的状态下进行平衡（除非特殊工艺要求阶段性平衡），包括所有旋转部件（叶轮、联轴器、锁紧螺母等）。
• 支承与驱动： 平衡机的支承刚度、驱动方式（万向节、皮带等）需与转子实际工况或标准要求相匹配。现场动平衡时，设备基础状态需稳定。
• 转速选择： 平衡转速应尽可能接近工作转速。对于柔性转子，需按规程在不同转速（包括临界转速附近）下进行测量和校正。
• 安全防护： 严格遵守高速旋转设备的安全操作规程，设置防护装置，人员远离危险区域。
• 记录完整： 详细记录所有检测数据（初始不平衡量、试重数据、最终残余不平衡量、振动值、平衡转速、平衡品质等级判定结果、临界转速测试结果等）、使用的平衡方法和配重方案。

结论：

转子平衡品质质量检验和转子校平衡检测是一个严谨、系统的过程，其核心在于通过一系列相互关联的检测项目（初始状态检查、不平衡量测量、平衡品质验证、振动评估、临界转速测试、重复性检查以及平衡过程中的试重响应和配重效果验证等），精确地识别、量化和修正转子的不平衡状态。只有严格、规范地执行这些检测项目，才能最终确保转子达到设计要求的平衡品质等级，从而保障旋转机械高效、平稳、安全、长寿命运行。检测项目的准确执行和数据的完整记录是平衡工作质量的根本保证。