轴系动平衡理论及技巧.ppt

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TPRI转子的现场平衡理论及轴系平衡技巧转子的现场平衡理论及轴系平衡技巧量不平衡是引起旋机械振大的最常原质转动见因。

理想的平衡是子各面性主状态转断惯轴与转动重合，但由于因素，在汽机轴线种种实际轮发电组系中不可能存在理想的平衡。

不平衡离轴这种状态心力和力矩必然始存在作用在子及支撑系终并转统上。

大的不平衡量造成子、承和基的大过将转轴础幅振，重造成支撑部件的坏、甚至值动严时会损轴系裂的灾性事故。

降低量不平衡引起的振断难为质，最有效的法是行子（系）平衡动现场办进转轴动。

TPRI一、转子平衡概念一、转子平衡概念11平衡平衡整子量分布，使其心偏移回中心的距离小调转质质转减整子量分布，使其心偏移回中心的距离小调转质质转减，程平衡这个过称为，程平衡这个过称为。

22刚性转子和挠性转子刚性转子和挠性转子性子通常是指在不平衡离心力作用下有形刚转没轴线变性子通常是指在不平衡离心力作用下有形刚转没轴线变的子。

性的子是不存在的，性子的工作速低（转绝对刚转刚转转较远的子。

性的子是不存在的，性子的工作速低（转绝对刚转刚转转较远低于低于nncrcr行）运行）运,不平衡离心力使性子生的形很小可以忽略刚转产变不平衡离心力使性子生的形很小可以忽略刚转产变不。

工作速高，接近或超其界速，此不平衡离心力计当转较过临转时不。

工作速高，接近或超其界速，此不平衡离心力计当转较过临转时使子生的形不能忽略不，子被是性子。

一般转产变计这种转认为挠转使子生的形不能忽略不，子被是性子。

一般转产变计这种转认为挠转情下性子或柔性子的判可依据子工作速其界速况刚转转断转转与临转情下性子或柔性子的判可依据子工作速其界速况刚转转断转转与临转的比率按下表行：

进的比率按下表行：

进n/nn/ncrcr0.50.5性子刚转性子刚转0.5n/n0.5n/ncrcr0.70.7准性子刚转准性子刚转n/nn/ncrcr0.70.7柔性子转柔性子转TPRI通常汽机，机，水等柔性子认为轮发电泵为转,而送、锅炉引机风,磨煤机,机等性子。

电动为刚转3振动相位振相位是指相信振信的相位置，动键号与选频动号对它表示子振型的分布方式及相于某一准（如上的槽）转对标转轴键振幅的差或位差。

不同的振量表相位的定可能不同。

时动测仪义一般相位是指振探到振高点的角（如美认为动头动间夹国Bently公司各型表）。

如下所示：

仪图TPRI出相位角即振探到振高点之角，逆向算。

读动头动间夹转计振探可以化，相子无相系，而相探在振动头变对转应关键头测过程中位置一旦定下后，不允再。

许变动子上用相槽作脉冲志，一般存在槽度的前后沿转键标键宽问，前沿是后沿表面板上有。

一般定前沿题从还触发仪选择开关规，差槽的周角。

误为键宽对应圆相的量通常采用的是流感器和光感器。

键测电涡传电传4振动影响系数在某一速下，在子的某一加重平面加上位重量，转转单引起某承的某方向振的化，在速一平面加轴个动变称为该转时这重一承一方向的振影系。

影系反映了子的对这轴这动响数响数转不平衡敏度。

灵5低速动平衡和高速动平衡低速平衡一般在平衡台上完成，是机械系生共动将统产振，通共振振幅的放大确定不平衡重量的和位置。

通常过来数值低速平衡的平衡速动转为50400r/min，一般指性子的平刚转衡。

在工作速下的平衡，高速平衡，一般指性子的转称为动挠转平衡。

动TPRI二、刚性转子动平衡1刚性转子动平衡原理

（1）于性子，无子上不平衡如何分布，都可以在任对刚转论转意垂直于的平面加上平衡加重而使子得到平衡。

两个轴线内转

（2）子的不平衡可以分解不平衡和不平衡，因而只要转为静动在子上加上重量消除了不平衡，加上反重量消除转对称静对称动不平衡，整子也就得了平衡。

个转获（3）性子的平衡速无，在某一速加重而得到平衡刚转与转关转后，在另一速下也是平衡的。

是因不平衡加重所生转将这为与产的平衡力同速平方成正比。

样与转2刚性转子动平衡方法

（1）幅平衡法测平衡中只振幅，一般采用的方法加重量周移法、三动测为试点法和二点法等。

TPRI

（2）相平衡法测a、平面相平衡法步单测骤子不加重转,第一次至定速或定速，取原始振启动额转选转测动A0；在子上加重量转试P；第二次子，升至定速或定速，取振启动转额转选转测动A1子上加平衡重量：

转应Q=-A0P/（A1-A0）4-1子上加重量所生的振矢量，或加重效：

转试产动应A=A1-A04-2影系：

响数=A/P4-3平衡重量：

Q=-A0/4-4若加重Q1，余振：

则残动AS=Q1+A04-5TPRIb、平面相平衡法原理及步双测骤子不加重，第一次起至定速量承原始振的幅和相转动额转测两轴动值位A0、B0；将P1加到平面上，第二次起至定速量幅和相位动额转测值A01、B01;取下P1，将P2加到平面上，第三次起至定速量幅和相动额转测值位A02、B02；算影系计响数平面上加重，对A、B承的影系两轴响数11=（A01-A0）/P112=（B01-B0）/P14-6平面上加重，对A、B承的影系两轴响数21=（A02-A0）/P222=（B02-B0）/P24-7假、平面上加平衡重量、，使平衡后承余振设应为两轴残动为0，在A承上生的振原始振矢量和。

同，在轴产动与动应为样B轴承上生的振原始振矢量和产动与动应为0。

即：

11Q1+21Q2+A0=0Q1=（22A0-21B0）/（1221-1122）4-812Q1+22Q2+B0=0Q2=（11B0-12A0）/（1221-1122）TPRIQ1Q2IIIIIIAB若令：

=1122-12211=21B0-22A02=12A0-11B04-9有：

则Q1=1/Q2=2/4-10TPRI平衡案例1、D21型离心风机（DVF-2测量）工作转速1480r/min,垂直方向轴振和瓦振分别为248m306和92m296。

加重量308克129加重后的轴振和瓦振分别为59m308和13m43轴振瓦振应调整重量404克130293克136影响系数614m356/Kg314m340/Kg机械滞后角034010SvibBvibKW129WTPRI2、8MW同步电机工作转速1500r/min,同步电机两端水平方向瓦振分别为：

A侧B侧原始值65m20431m192A面加重530g903838m21219m190B面加重530g903131m17914m14（A面加重取掉）经计算最终加重：

PA=546g69PB=598g9177m2382m249ABkWBvibTPRI二、挠性转子动平衡1振型振型是在某一特定速下，作用力所引起子的合曲转转综挠形，是子沿向曲的三表示。

是振系的各点，以特状转轴挠维它动统定的率作振（性系情），表示波和波腹的振频简谐动线统况时节动形或其相的衰振形。

子一、二、三界速态与应减动态转阶临转对应的振型分一、二、三振型。

别称为阶2影响挠性转子挠曲与振动因素

（1）行速与运转/cr有，但振幅的化不速的平方成正关变并与转比；

（2）不平衡沿子的分布有；与转关（3）支承、基的性有；与础弹关（4）系子的接及系子的不平衡有。

与轴间转联状态轴转关TPRI二阶三阶一阶图4.3典型性子一、二、三振型曲示意挠转线图TPRI3振型曲线的正交性原理及应用在第一界速附近，子曲主要呈一振型，因此临转转挠阶主要是不平衡的一分量起作用。

同理，在第二界速附近主阶临转要是不平衡的二分量起作用阶子的空曲可以看成是各振型曲的迭加，因此可以转间挠阶线通平衡各振型曲消除子的曲，而在的速范过阶线来转挠从较宽转得子的平衡。

围内获转利用振型正交性的平衡方法一般模平衡法，包括分称为态谐量法和振型分离法。

4机械滞后角不平衡分量超前承振或振位移轴动轴颈动值角称为“机械后角”。

在强迫振中滞动,由于阻尼的存在,振的相位动不平衡的相位存在上的后。

速低于界速与时间滞当转远临转时,后角零滞为,在界速临转处,后角等于滞90,速高于当转远临界速转时,后角等于滞180。

平衡就是由后角推算出不动时滞平衡的方向，即振高点向机械后角的位置子不平从动顺转滞为转衡位置。

TPRI柔性子在升速程中，其曲和方向生化是由于作转过挠值发变用在子上的不平衡力和子曲方向之有一机械后角转转挠间个滞。

在不同速下，转不同。

值子存在一不平衡当转单纯阶时若nncr1ncr1180子存在二、三不平衡当转单纯阶时若nncr2,cr3ncr2,cr3180子一般同存在一、二、三不平衡，后角不实际转时阶这时滞是由一不平衡分量和速定，而是由子各不平衡分量和单转决转阶相速定。

应转决TPRI图4.4机械后角滞速与转n的系关TPRI5谐分量法用象：

应对基本向子，支承件相近，振型曲近轴对称转两侧条线似向。

为轴对称特点：

承振的分量由子的不平衡重量的分量引起轴动对称转对称，振的反分量由子的不平衡重量的反分量引起，且动对称转对称符合正交系。

关分量法的基本原理是工作速下子振分解同相分谐将转转动为量和反相分量，然后分确定一加重大小及方向（根据一加别阶阶重敏度和后角）和二加重大小及方向（根据二加重敏灵滞阶阶灵度和后角），最确定合成的合重量。

滞终综平衡步：

骤

（1）量原始振算同相和反相振分量。

测动并计动同相分量：

Ad0=Bdo=（A0+B0）/24-11反相分量：

Af0=-Bfo=（A0-B0）/24-12

（2）根据端加分量两对称2Pd后振动为A1、B1算同相分量计和相的影系。

应响数同相分量：

Ad1=Bd1=（A1+B1）/24-13TPRI加重影系：

对称响数dd=（Ad1-Ad0）/Pd4-14（3）拆下分量对称2Pd，加反分量对称2Pf后振动为A2、B2，算反相分量和相的影系。

计应响数反相分量：

Af2=-Bf2=（A2-B2）/24-15影系：

响数ff=（Af2-Af0）/Pf4-16（4）算加分量和反分量计应对称对称:

Qd=-Ad0/dd4-17Qf=-Ad0/ff4-18（5）算每合成后一加重：

计侧统应为A侧:

QA=Qd+Qf4-19B侧:

QB=Qd-Qf4-20TPRI6振型分离法根据振型曲的正交性，在第一界速附近，子的线临转转曲主要是第一振型，因此，主要是不平衡的第一分量起作挠阶阶用，也就是主要是不平衡重量起作用。

同理，在第二说对称阶临界速附近，主要是反不平衡重量起作用，基于一原理，转对称这可以在各界速附近平衡振型曲。

阶临转该阶线平衡步：

骤

（1）在第一界速或其附近量承原始振，然后在临转测轴动两侧加重量，根据加重后在同一平衡速的振化算加的对称转动变计应重量，以求得一振型的平衡。

对称阶

（2）升至第二界速或其附近，一般是第二振型起阶临转这时阶主要作用，在子端加反重量，根据加重后承振的转两试对称轴动化算出加的反重量，以求得二振型的平衡。

变计应对称阶（3）一般平衡一、二振型后，工作速下承振多能阶转轴动数达到意的要求。

但在某些情下，三振型的影重，较满况阶响较为严需要平衡三振型，理上在子加重量，同这时阶论应转两侧对称并在子中部相反方向加一重量。

但平衡中，通常在子时转现场仅转本体端上加重，使得三振型平衡困。

两阶较为难TPRI7谐分量法和振型分离法局限性

（1）子不是均，端接情也不同，使得实际转并匀对称两联况转子振型也不是完全对称/反；对称

（2）承度和振量往往不同，以承振的、反两轴刚参质轴动对称性代表子的振型有差；对称转误（3）原始振的和反分量除受一、二振型影外，动对称对称阶响受其高振型及相子的振型影；还它阶邻转响（4）由于受很多因素影，加重、反加重承振响对称对称与轴动的、反分量之不一定符合性系。

对称对称间线关8挠性转子平衡的影响系数法

（1）承反力零的平衡法轴动为于一性子，若只需在某一速（如工作速）下平对挠转个转转衡，且加重的面数N需考核的振点与动读数M相等，即M=N。

则可用零解的矩式表：

阵达TPRImnQn+Am0=0（m=1,M;n=1,N）4-21式中：

Am0=A10A20A30AM0T|111N|mn=|4-22|M1MN|Qn=Q1Q2Q3QNT其中A10A20A30AM0原始振；为动Q1Q2Q3QN加平衡重量；为应mn（m=1,M;n=1,N）第为n平面加重第对m点振的影系个测动响。

数上述方程求解可一步得到：

进Qn=-mnTAm04-23TPRI

（2）最小二乘法由于件的限制，于行的机校正平面有限，现场条处运状态组特是性子，除要考工作速下的振外，要考界别挠转虑转动还虑临速下的振，往往使得振点转动动读数M大于校正平面数N，这时列出的是一矛盾方程，不可能使组它M振点的振零个动读动减为，但可以在N平面上配重，使振到一最佳方案。

个选择动达个当M、N已知，了小为减M振点的振，求解安放在个动读动N校正平面上的配重最佳，使用最小二乘法。

把个值M振个动读点的均方根之和至最小，是一准的方法。

反使用减这种标统计复加的最小二乘法，就可能小权减M振点中的最大。

最小个动读值二乘法通用表式：

达为mnQn+Amn=m（m=1,M;n=1,N）4-24由于算工作量大，一般都需要用子算机，按照计电计编好的算程序算。

计计TPRI四、轴系平衡汽机等旋机械大多由及其以上的子轮发电组转两个转组成，其系。

目前各子之的接采用的是固定式或半柔称为轴转间连性器。

由多子和承成的系，其不平衡原因及其位联轴个转轴构轴置的判和平衡方法子的不同，故作一步分析。

断与单转应进1轴系平衡的必要性

（1）制造出前子平衡量上缺陷厂厂转动质有些机的振是由于制造出前子平衡量差引组动厂厂转动质较起的。

着各制造家高速平衡机的引和振准的完随国内厂动进动标善，新出的子平衡量明改善。

厂转质显

（2）子振型和成系后振型有差单转连轴别其原因是承度和油膜度存在差及成系后端轴动刚刚异连轴轴接生化。

连状态发变（3）出于和方面的考经济时间虑管系平衡要消耗大量的用和燃油，但如子返回尽轴厂电将转制造行平衡，花更大，且上不允。

厂进动费时间许TPRI（4）子不平衡补偿转热有些子在行中生形，造成荷后振增大，除转运产热变带负动子存在大的曲需要底明和消除曲故障外，在转较热弯彻查热弯现一般采用系平衡的方法予以。

场轴补偿2轴系平衡特点

（1）加重平面及其向位置受限制，一般只能在子端部和数轴转外伸端取。

有些子在不缸的情下，主跨一般无法加重选转开况内。

（2）子端或一端其子相，已不是子平衡那转两与它转连单转时都是自由端，故不但某一子的振型不同于子的振型，样转单转时而且其中某一子的不平衡直接影相子的振，就转将响邻转动这给系中不平衡向位置的判困。

轴轴断带来难（3）支承子的承座及各子承座之的差转两个轴个转轴间动态别甚大，不直接影子的振型，而且不能承振幅仅响转简单从轴动值的大小判出子激振力的大小。

断转（4）和其一些行件子平衡可能生大影，不热它运条对转产较响定的振影子平衡重量算依据的准确性。

稳动会响转计（5）机起、停次受限制，安全和性考均不允机组数从经济虑许繁停。

组频启TPRI3轴系平衡方法平衡是科和的合，是最主要。

只要采学艺术结实践环节用合适的平衡技巧，大多平衡不解。

目前常用的系数问题难决轴平衡方法有子平衡法和合平衡法。

单转综3.1单转子平衡法通常在系中任何一子上加重，整系的振轴个转对个轴动都有影，但系振于下列情之一，可采用子平响当轴动属况时单转衡法行系平衡。

进轴

（1）、相子的界速之具有一定的隔，以便采用邻转临转间间共振分离法分离外振型；来

（2）、系中只有一或子需要整平衡；轴个两个转调（3）、相子量差大；邻转质别较（4）、失衡子之有平衡良好的子相隔。

两个转间转在大多情下系平衡采用子平衡法就可解振数况现场轴单转决。

即可采用模平衡法（包括分量法和振型分离法）和动问题态谐影系法。

如采用模平衡法，平衡速由低到高，可能响数态转应尽采用振型分离，先平衡系中振最大和量大的子。

轴动质较转TPRI3.2综合平衡法

（1）、系多子同平衡法轴个单转时系多子同平衡法是系中每一子作轴个单转时将轴个转当单转子考，以子平衡原理和方法，在需要平衡的子上，在一虑单转转次中把全部平衡重量都加上。

其最大的点是系平衡所需启动优轴机停次降低到最少限度。

在有子上同加重后，以组启数关转时单子平衡方法分析加重影，必要再作转响时12次整，一般可调明地改善平衡效果。

显方法的平衡效果主要由定于不平衡向位置及其不平衡该决轴型式的正确判、加重大小和方向的正确判以及系失衡的断断轴复程度。

用方法取得意的平衡效果有一定的度，目前杂应该满难应用成功的只局限于系中只有较轴12子存在不平衡的情个转况，不平衡型式主要是一的一或二，或者是的外伸端不单阶阶单纯平衡，而且承座度正常情下才能得好的效果。

轴动刚况获较TPRI

（2）、一般的系合平衡法轴综一般的系合平衡法考了在系中任何子上加重轴综虑轴转对轴系中各点都生影，即把系振作整体考，因此个测会产响轴动当虑可以是一系平衡的通用方法。

然需要的次说它种轴虽它启动数较系多子同平衡法要多，但一般情下可以得意轴个单转时况获较满的平衡效果。

能系振作整体考的平衡重量算方法目前多常用够将轴动虑计的是最小二乘法。

使用最小二乘法算系平衡重量，往往涉及计轴到多的振点，求解矛盾方程都是利用算机（器）完较动读这种计成。

因此得原始振、有平面上加重后的振，就可当获动关试动时求得加平衡重量及各点的余振。

应读残动采用影系法行系平衡，常把主要精力集中在算响数进轴时计方法上，而忽略了系平衡中的一些重要因素，如平衡重量振轴与型正交和非正交平衡件、不平衡向位置判、加重量大小条轴断试和方向、平衡程中常象判等。

如果要以少的停次过异现断较启数使系振到意的平衡效果，些因素作出正确判，轴动达满应对这断即必熟悉模平衡法。

须态TPRI逐平面上分加的影系法目前已很少采用，其个别试传统响数主要原因是机停次多，而且由于加重平面增多，算累组启数较计差增大。

改影系法的一重要方面是吸取模平计误进传统响数个态衡法的点，系中各子，依据不平衡型式，加正交加重优对轴转试量，行分平衡。

进类4转子热变形的平衡子不平衡：

子受后生形而致新的不平衡转热转热产热变导。

原因：

子材不均、受不均、冷却不均、圈膨受阻转质热线胀等。

平衡步：

骤

（1）算振量：

计动热变A1-A0

（2）平衡部分量（一般热变70左右）TPRI5现场轴系高效平衡的策略与技巧汽机高速平衡通常按下列步行：

轮发电组现场动骤进

（1）取基本振据，据行分析、；测动数对记录数进筛选

（2）制定平衡加重方案，确定加重步；动骤（3）加重取影系（非必要步）；试获响数骤（4）正式加重。

系平衡的最目是在机停机次少的情下取得轴终标组启数较况意的平衡效果。

目，在系平衡中注意以下几点满为实现该标轴应。

5.1平衡重量计算数据要可靠平衡重量算据的准确可靠是系平衡好坏或成的计数轴败首要件。

此，掌握机振化律、振幅和相位的化条为应组动变规变范、量据的合理取及量表的精度。

围测数选测仪此外，大机行全面的振，最好瓦振和对组应进较为动测试轴振均有。

而且瓦振或振而言，互正交的方测试记录仅对轴为两个向感器提供的据行高效的系平衡具有重要作用。

传数对进轴TPRI5.2正确地判断转子不平衡位置和型式准确判子不平衡型式是平衡次少、平衡效果断转实现数佳的重要件，依此可确定正确的加重位置。

是整平衡方案条它个的核心，定了加重的效果及其成。

此，熟悉机系的决败为应组轴和其有的子力特性。

结构关转动学判不平衡量在系中的向位置按照如下原：

断质轴轴则

（1）若一子或段承振都大，不平衡量的位个转轴轴动则质置通常位于承之；两轴间

（2）若一承振大，近距离有承，不平衡仅个轴动内没轴则量的位置位于承附近，需要一步判的是位于承的质这个轴进断轴；哪侧（3）若外伸端承振大，不平衡量的向位置根轴动则质轴应据工作速和界速的相位判。

转临转断TPRI判子不平衡型式主要根据子界速下的振断转转临转动值和工作速下子承振（瓦振和振）的幅和相位。

转转两个轴动轴值子在第一、第二界速下存在明振，即子存当转临转显动时认为转在大的一、二不平衡。

子在工作速下承振主要较阶当转转两轴动呈反向分量，子存在二不平衡，子在工作速下时认为转阶当转转承振主要呈同向分量，在排除一界速振大的情两轴动时阶临转动下，子可能存在三不平衡或子外伸端不平衡。

况转阶转5.3各方向及各测点数据不能矛盾保平衡精度，根据承垂直、水平振和振确为证轴动轴动定的加重量基本在同一位置，而且整重量算中，由承试应调计轴垂直、水平振和振算得到的最平衡重量也基本在同动轴动计终应一位置。

否，加重方案重新考。

则应虑TPRI5.4选取合适的机械滞后角及影响系数准确的影系和机械后角是高效平衡的。

在响数滞动关键行加重，如果取合适的机械后角及影系就能大大进试时选滞响数降低原始振，有利于整重量的算。

知道准确的机械动并调计当较后角及影系，可一次加重成功。

通常于不同的机滞响数时实现对或子，机械后角及影系不同，但同型机或组转滞响数数值类组转子的同一振型加重机械后角及影系有一定的律性类滞响数数值规。

因此，机械后角及影系需通加重不累，滞响数过现场实践断积在很大程度上是。

认为经验数值不同机或同一机不同的影系，对组组时间响数汇总发现同一加重平面的影系和机械后角可能差大，就需要响数滞别较这些据行分析和，其遵循如下原：

对这数进筛选应则

（1）保留大加重量得到的影系和机械后角，剔除小加重响数滞量得到的影系和机械后角；响数滞

（2）同一加重平面垂直和水平方向（或互正交的方向）为两个得到的影系相位相差响数应90左右，相差大的可信度降低；过TPRI（3）影系的一般距加重平面由近到逐小，响数数值应远渐减反化的剔除；违该变趋势应（4）界速前的机械后角小于临转滞90，界速后的机械临转滞后角大于90，反此律的影系剔除。

违规响数应5.5考虑机组带负荷后振动热变量振量通常是在子上加重，抵子曲补偿动热变转销转热弯生的一部分不平衡量，但曲未小。

加重生的不平产热弯值并减产衡量在各工下是一定的，而子曲生的不平衡一般种况转热弯产随机有功荷或磁流增大而加大，因此者之的最佳平衡组负励电两间只能在某一工下。

选择况6小节大型汽轮发电机组现场高效动平衡的关键在于不平衡质量轴向位置和型式的正确判断及加重位置的确定。

以此为基础才能形成一个完善的、成功率高的平衡方案。

动平衡前全面准确的振动测试数据是平衡工作的前提，而选取合适的影响系数及机械滞后角可有效地提高平衡精度、减少加重次数。

TPRI谢谢！

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