蘇金環(huán)，薄偉兵

(1．上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院，上海 200240;2．寶鋼股份特鋼事業(yè)部，上海 200940)

0 前言

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)是指旋轉(zhuǎn)機(jī)械在實(shí)際工作狀態(tài)下，或在與其工作狀態(tài)相同或相近的轉(zhuǎn)速、安裝條件、支承條件和負(fù)載情況下，對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量，并在轉(zhuǎn)子上選定適當(dāng)?shù)男Ｕ矫?，在其上增加或減少適當(dāng)?shù)男Ｕ|(zhì)量，以調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布，使轉(zhuǎn)子在對(duì)應(yīng)的工作轉(zhuǎn)速頻率下，剩余不平衡或者軸頸振動(dòng)和作用于軸承的力在規(guī)定范圍內(nèi)的一種平衡方法。采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)可直接在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上進(jìn)行動(dòng)平衡校正，不用將轉(zhuǎn)子從設(shè)備中取出，因此可大大節(jié)約時(shí)間，減小對(duì)生產(chǎn)的影響，同時(shí)還能兼顧設(shè)備安裝狀態(tài)，從而提高動(dòng)平衡精度。

目前動(dòng)平衡理論已經(jīng)相當(dāng)成熟，現(xiàn)代動(dòng)平衡儀普遍采用影響系數(shù)法，又稱測(cè)相平衡法，其步驟為(以單面平衡為例):①首先測(cè)轉(zhuǎn)頻的振幅和相位;②加試重;③測(cè)取加試重后的振幅和相位;④計(jì)算出應(yīng)加的重量和位置。

本文分析了高線吐絲機(jī)吐絲盤修復(fù)后其運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)異常情況，采用B＆K公司的VT60現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀對(duì)其進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正，取得了較好效果，使吐絲機(jī)振動(dòng)值降低至標(biāo)準(zhǔn)以下。

1 振動(dòng)測(cè)試及故障診斷

寶鋼股份特鋼事業(yè)部條鋼廠線材分廠使用達(dá)涅利TFS-24-B-1036-50/60臥式吐絲機(jī)。吐絲機(jī)運(yùn)行幾年后，吐絲盤盤面磨損嚴(yán)重、固定吐絲管的管夾和銷軸等損壞，對(duì)吐絲盤進(jìn)行了修復(fù)和零部件更換，修復(fù)后的吐絲盤上機(jī)使用后，吐絲機(jī)振動(dòng)異常。

吐絲機(jī)在1900 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)檢測(cè)顯示通頻振動(dòng)峰值達(dá)8.57 mm/s，超過報(bào)警值5.0 mm/s。振動(dòng)頻譜圖如圖1所示，1倍頻振動(dòng)尖峰值為7.09 mm/s，在頻譜中占主導(dǎo)地位，且相位穩(wěn)定。檢查吐絲機(jī)結(jié)構(gòu)框架與底座無松動(dòng)現(xiàn)象，斷定吐絲盤修復(fù)后破壞了動(dòng)平衡，導(dǎo)致吐絲機(jī)振動(dòng)異常，因此決定采用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)對(duì)吐絲機(jī)進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)。

圖1 吐絲機(jī)振動(dòng)頻譜圖Fig.1 Vibration frequency spectrogram of wiredrawing machine

2 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡實(shí)施

如圖2所示，吐絲機(jī)屬懸臂轉(zhuǎn)子，對(duì)其實(shí)施單面動(dòng)平衡即可，采用加速度傳感器測(cè)量大端軸承處水平方向徑向振動(dòng)速度，由測(cè)速傳感器所提供的鑒相器脈沖信號(hào)作為振動(dòng)相位的參考基準(zhǔn)。

圖2 吐絲機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和傳感器布置示意圖Fig.2 Structure diagram of wiredrawing machine and layout diagram of sensor

吐絲機(jī)在1900 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量初始振動(dòng)峰值和相位，分別為7.09 mm/s和183°。在240°的位置增加275 g試重后，振動(dòng)峰值和相位變?yōu)?.82 mm/s和165°，在去除試重的情況下，動(dòng)平衡儀自動(dòng)計(jì)算得出201°位置增加822 g配重。實(shí)際在200°位置增加820 g左右的配重后，重新運(yùn)轉(zhuǎn)吐絲機(jī)至1900 r/min，通頻振動(dòng)峰值降至4.58 mm/s，低于5 mm/s的初始報(bào)警值，沒有再進(jìn)一步實(shí)施動(dòng)平衡校驗(yàn)。動(dòng)平衡校驗(yàn)后吐絲機(jī)振動(dòng)頻譜圖如圖3所示，其1倍頻振動(dòng)分量明顯下降。

圖3 吐絲機(jī)頻譜圖(平衡)Fig.3 Frequency spectrogram of wiredrawing machine

3 其他吐絲盤修復(fù)后動(dòng)平衡實(shí)例

其他幾個(gè)吐絲盤修復(fù)后使用都存在吐絲機(jī)振動(dòng)偏大的異?，F(xiàn)象。采用相同的方法和步驟對(duì)每個(gè)吐絲盤進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡校正，校正后吐絲機(jī)振動(dòng)速度值均明顯下降。動(dòng)平衡校驗(yàn)過程數(shù)據(jù)見表1。

表1 動(dòng)平衡校驗(yàn)過程數(shù)據(jù)Table 1 Data in dynamic balance calibration process

5 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)可以解決吐絲機(jī)吐絲盤修復(fù)后及使用過程中的不平衡振動(dòng)問題，最大限度地減少了對(duì)生產(chǎn)的影響，且費(fèi)用比使用動(dòng)平衡機(jī)要低。但現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高，操作人員必需具備相關(guān)的動(dòng)平衡理論知識(shí)和豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。

利用現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)可大大提高企業(yè)設(shè)備維修效率，方便快捷地解決設(shè)備不平衡問題。

［1］ 韓捷，張瑞林．旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障機(jī)理及診斷技術(shù)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1997．

［2］ 安勝利，楊黎明．轉(zhuǎn)子現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)［M］．北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2007．