转子动不平衡的危害及消除方法

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1 选题背景实践表明，离心压缩机转子的运行平稳性与转子的平衡品质密切相关。转子的剩余不平衡量是机组运行的主要指标，有效的控制转子剩余不平衡量，使其在允许的范围内，对压缩机的平稳运行起着极其重要的作用。

2 转子动不平衡的危害2.1 事故描述2007年6月29日，二空 1#机(2MCL-1457机型的压缩机)因转子振动持续较高，停机检修。技术人员首先核实了机组润滑油的油温、油压，在确定油温(48℃)、油压(0.24Mpa)正常后，排除了油温、油压异常影响油膜形成不利，进而引起机组振动升高的可能性◆接着抽取油样化验，化验结果见表1。

裹1 N46#防锈汽轮机油化验结果与理论值比较化验结果表明，润滑油各项指标都符合要求。至此，彻底排除了润滑油因素引起机组振动的可能性。

接着，技术人员逐-检查紧固螺栓，联轴器等影响振动的因素，结果是各固定螺栓都无松动迹象，联轴器也完好无损，进-步的测量结果也表明，转子与联轴器的同心度也在允许的范围内(同心度允差 -t0.04ram)，至此，技术人员基本上排除了除转子不平衡量以外的所有影响振动的因素。并最终决定做转子动平衡实验，实验报告见表2。

衰2 转子动平衡实验报告委觯 f立 机修三车间 送件日期 2007年7月5日试fl牛名称 二空薄 试验日期 2007年7月8日试件重量 300kg 试件工作转速 12I/k/n/n图纸 要求 允洋 F衡量《50C ·n'lTl试件 zi酋牙量 试嘘 耪 ：衡量近端 远端 近端 远端1193.1 g·l'l'tl 1401.0g·nlIl 34.9 g·l撇 125.6 g·m 2.2 动不平衡对振动的影响由转子动平衡实验报告可知，压缩机转子的原始不平衡量远远大于图纸技术要求的允许不平衡量。我们知道转子的振动主要是由于转子的离心力失去平衡而引起的，而转子不平衡量正是引起离心力不平衡的原因。

如图1所示，以近端为例，在做动平衡实验之前其原始不平衡量G1193.1 g·mm，根据公式Fme∞得G所产生的不平衡离心力作者简介：马志清(1986-)，男，汉族，大学本科，主要从事技术管理工作。

312013年(第42卷)第4期 工 业 科 技Y J：.、x- 图1 转子不平衡量示意图Fmew G1) G(Nw/30)其中N为转速，即N12000r/min贝0 F1193.1×(400x3.14) ×10-61981(N)同理可得，转子动平衡后剩余不平衡量 G 34.9g·mm所产生的剩余不平衡离心力F 55(N)可见，对于 300kg重 的转子来说，虽然 1193.1g·nln是-个很小的不平衡量，但是其所产生的不平衡离心力是不可忽略的。为进-步说明离心力对振动的影响，我们将不平衡离心力分解在水平和垂直两个方向上，即图中的FX和 FY。随着转子的旋转，不平衡离心力 F的相位周期性变化，而FX和FY的大小是-随时间变化的正弦函数。正是 FX和 FY这两个周期性的离心力分量，使得转子在水平方向和垂直方向产生周期性跳动，进而引起轴承的振动。不平衡量 G越大，转子旋转时产生的不平衡离心力F越大，即引起的振动越大。1#机的动平衡实验很好的验证了这-点，转子做完动平衡实验后，其振动明显的降低了。数据见表3所示。

表 3 动平衡前后转子的振动平衡前 1193 1491 1981 2352 25 36 38 41平衡后 34.9 125.6 55 198 7 13 25 272.3 说明理论上借助现代高精度的动平衡机，可以完全消32除转子的不平衡量，但实际上，由于各种原因，总会残留-些剩余不平衡量，机组运行中只要不超过允许用不平衡量就可以了。

转子动平衡后，仍然存在振动，-方面是因为动平衡不能完全消除不平衡量，还残留了-些不平衡量，残留的剩余不平衡量依然会引起振动；另-方面，影响振动的因素是多方面的，转子的不平衡量只是其中之-，其他因素的存在依然会导致振动的产生。

3 实际运行中破坏转子动平衡的因素3.1 机组检修后转子装配时的误差在实际的运行中，由于各种不可能避免的因素，转子装配时不可能做到压缩机转子和增速机完全同心。

当增速机通过联轴器传递转矩的时候，就会产生-个额外的力 F，如图2所示，而这个力在转子高速转动时就会使压缩机转子产生-定的动不平衡量。

瞄 F器图 2 装配产生的不平衡示意图在设备设计制造时都会有-个允许的同心度误差，只要不超过允许误差(同心度允差 ±0.04mm)，就可以忽略其带来的不平衡量。

3.2 除尘过滤器的精度除尘过滤器的精度对转子动平衡有 2方面的影响：(1)如果除尘过滤器的精度不够，空气中的浮尘被吸人压缩机，进而会附着在转子叶轮上，使得转子叶轮质量分布不均匀，即破坏转子的平衡，但是，-般情况下，浮尘会比较均匀的附着于叶轮上，所以对转子的平衡影响不大。

(2)当除尘过滤器精度很差时，空气中的颗粒物很可能会被吸人压缩机，遇到高速(2MCL--457机型的压缩为12014r/min)旋转的叶轮，就会产生比较大的瞬间冲击力，会在叶轮上留下明显的麻点，长时间的冲击就会造成叶轮的变形，破坏转子平衡。

工 业 科 技 2013年(第42卷)第 4期3.3 空气中水分的含量3.3.1 水滴的影响2008年，-空 l1#压缩机(2MCL. 57机型的压缩机)因为中冷器泄露，将水带人到管线及压缩机中，不得不停机检修。下面以 1 1 压缩机为例，说明水滴对压缩机转子平衡的影响。假设-滴水的质量 M50mg，已知 1l#压缩机转子二段叶轮的直径 D40em，转速 N12014r/min；则：叶轮边缘的线速度：V10 ×NrD/60(m/s)10 ×12014 X 3.14×40÷60251.49m/s根据经典力学里的动量定理，物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。

并假设水滴打在叶轮的边缘，则水滴的动量的变化量可近似为：△PMV 50×10-6×21.4912574.5×10-6kg.m/s根据的动量定理得：△PFAT其中：F 为水滴受到的叶轮的冲击力，也即叶轮受到的水滴的冲击力。

AT为水滴接触叶轮的瞬间时间的变化量，这是-个很短的时间段，根据转速可近似计算为10-s。

则：叶轮受到水滴的冲击力为F△P/△T12574.5×10- ÷10- 125.75N由此可见，如果有-滴水被带人到压缩机叶轮，则将给叶轮带来-个局部的125N的力，这个力-方面会使叶轮有局部的变形，使其质量分布不均匀，而破坏转子的平衡；另-方面，这个将产生-个力矩，直接造成转子动平衡的破坏。

3.3.2 湿度 的影响空气的湿度也会对转子的平衡有-定的影响，潮湿的空气会加快空气中的浮尘附着于转子上的速度。

另外，潮湿的空气也给叶轮的腐蚀提供了必要的条件，使得叶轮腐蚀加快，局部的腐蚀将造成叶轮质量分布不均匀，破坏转子的平衡。

3.4 其他因素空气的酸碱度也会影响到转子的不平衡量，过酸会加快转子被腐蚀的过程，从而破坏转子动平衡，而过碱会使结垢加快，同样破坏转子的动平衡。另外，影响转子平衡的因素也是多方面的，但基本的原理是-样，或者使转子变形，或者使转子的质量分布不均匀，这里再不熬述。

4 结束语转子的剩余不平衡量的大小影响着机组振动、温度等重要参数 ，关系着压缩机的安全平稳运行，因此，在 日常的生产中保证压缩机转子的动平衡不被破坏显得格外重要。

通过文中的分析，并结合压缩机运行实践，提出以下措施，以保证压缩机转子动平衡不被迫破坏，确保压缩机安全平稳运行：(1)尽量不拆卸转子，消除安装带来的误差。

(2)确保除尘过滤器的过滤精度在规定的范围内，同时根据过滤器压差，随时更换过滤筒，保证良好的过滤效果。

(4)定期清洗压缩机叶轮，及时消除附着物和腐蚀所造成的不平衡量。

(5)至于转子的平衡，本文只是简单的讨论了其理论基础，在实际的操作中是在专门的设备上完成的。