三圓法現(xiàn)場平衡燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)葉輪

范忠鋒

（首鋼伊犁鋼鐵有限公司，新疆 伊犁 835802）

燒結(jié)風(fēng)機(jī)葉輪動(dòng)不平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成風(fēng)機(jī)損壞。平衡葉輪的方法，一種是拆下葉輪在平衡機(jī)上做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，另一種是現(xiàn)場動(dòng)平衡。

一、三圓法原理

現(xiàn)場動(dòng)平衡方法有三圓法、對(duì)稱重量法、測相法等。三圓法是在平衡測試中，把一定質(zhì)量的試重塊，分別加在轉(zhuǎn)子同一圓周平面三等分點(diǎn)上，測得轉(zhuǎn)子不平衡量的大小，以此做三個(gè)圓，并匯交于一點(diǎn)，以確定不平衡量的輕點(diǎn)位置和大小。

轉(zhuǎn)子在某確定轉(zhuǎn)速運(yùn)行下，測得其原始振動(dòng)量R0，之后將一定質(zhì)量的試重塊（M） 分別貼在轉(zhuǎn)子1、2、3點(diǎn)上試調(diào)，測得新的不平衡量分別為R1、R2、R3。按一定繪圖比例，將R0、R1、R2、R3畫出三圓匯交圖。根據(jù)匯交圖與轉(zhuǎn)子的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可以找到轉(zhuǎn)子輕點(diǎn)的方位。

三圓法現(xiàn)場平衡具體操作步驟：（1）將待平衡剛性轉(zhuǎn)子選好修正平面,并在此平面的同一圓周上取三等分點(diǎn)，等分點(diǎn)用A、B、C表示，圓心用O表示，夾角都為120°（圖1），以A點(diǎn)作為基準(zhǔn)方位。假如轉(zhuǎn)子原有平衡量為G，也稱殘余不平衡量，它的大小和方位是不可知的。（2）轉(zhuǎn)子在某確定轉(zhuǎn)速運(yùn)行下，測得其原始振動(dòng)量R0，單位為mm/s。（3） 加試重塊，質(zhì)量為Q，單位為g。（4） 將試重塊M分別放在A、B、C三點(diǎn)上，三次在同一確定轉(zhuǎn)速下，開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)測得振動(dòng)值分別為：A點(diǎn)振動(dòng)值R1、B點(diǎn)振動(dòng)值R2、C點(diǎn)振動(dòng)值R3，單位為mm/s。（5）用相同比例做振動(dòng)向量圖，以初始機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)基圓R0為半徑畫圓，在R0圓上等分三點(diǎn)，編號(hào)用A、B、C表示，見圖2。以A點(diǎn)為圓心，以R1為半徑畫圓；以B點(diǎn)為圓心，以R2為半徑畫圓；以C點(diǎn)為圓心，以R3為半徑畫圓。在圖2中，圓R1和圓R2交于a點(diǎn)，圓R1和圓R3交于b點(diǎn)，圓R2和圓R3交于c點(diǎn)，連接abc三點(diǎn)，并做△abc外接圓，圓心為M，連接圓心OM，測量OM的長度和∠BOM。（6）轉(zhuǎn)子原有平衡質(zhì)量的計(jì)算和位置的確定。平衡質(zhì)量由G=QR0/OM確定，單位為g。平衡位置在轉(zhuǎn)子上，從A點(diǎn)向B點(diǎn)移動(dòng)的角度為∠BOM。（7）由圖可知，M點(diǎn)的位置分三種情況：如果M點(diǎn)位于基圓R0外側(cè)，即OM＞R0，說明試重塊Q大于平衡質(zhì)量G；如果M點(diǎn)位于基圓R0上，即OM=R0，說明試重塊Q與平衡質(zhì)量G相等；如果M點(diǎn)位于基圓R0內(nèi)側(cè)，即OM＜R0，說明試重Q小于平衡質(zhì)量G。

三圓法現(xiàn)場動(dòng)平衡使用儀器有天平、繪圖工具、測振筆（儀）、直尺、卷尺、角量器。

二、三圓法現(xiàn)場動(dòng)平衡的應(yīng)用

72m3步進(jìn)式燒結(jié)機(jī)的主抽風(fēng)機(jī)型號(hào)為SJ8000，風(fēng)量8 000m3/h，轉(zhuǎn)速1 490r/min，配套電機(jī)功率3 150kW，葉輪直徑φ2 700mm，葉輪與軸的質(zhì)量約為6.5t。

2009年4月，燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中，風(fēng)機(jī)發(fā)出一聲巨響后強(qiáng)烈振動(dòng)，停機(jī)后檢查，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)葉輪的后盤掉下一塊160mm×150mm馬蹄形鋼板。處理方法是將此鋼板校平，磨斜口，在原位置焊接上，并在葉輪前后盤外緣周，焊接一圈寬度100mm、厚度12mm的16Mn環(huán)形鋼板作為補(bǔ)強(qiáng)。因此對(duì)葉輪重新做動(dòng)平衡，采用的是三圓法現(xiàn)場動(dòng)平衡。

燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)的葉輪有10個(gè)葉片，每相鄰兩個(gè)葉片夾角為36°。在葉輪上均分三點(diǎn)的方法是以葉輪某一片為第一點(diǎn)，向右和向左分別轉(zhuǎn)3.3片，即為第二點(diǎn)和第三點(diǎn)。

選擇葉輪后盤作為測試平面，均分三點(diǎn)后，啟動(dòng)主抽風(fēng)機(jī)，測得后盤側(cè)風(fēng)機(jī)瓦座水平、垂直、軸向振動(dòng)值R0（見表1）。停機(jī)，將預(yù)先準(zhǔn)備好的180g試重塊Q，點(diǎn)焊在風(fēng)機(jī)葉輪第一點(diǎn)上再開機(jī)，測得瓦座新的水平、垂直、軸向振動(dòng)值R1，將試重塊Q自1點(diǎn)位置取下，分別點(diǎn)焊在風(fēng)機(jī)葉輪第二點(diǎn)、第三點(diǎn)，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，分別測得振動(dòng)值為R2、R3，如表1所示。

表1 mm

平衡量G和方向的確定。由表1可見，風(fēng)機(jī)葉輪水平振動(dòng)值大于垂直和軸向振動(dòng)值。選取水平振動(dòng)值為依據(jù)，按一定繪圖比例，三圓交匯區(qū)中心點(diǎn)M即為平衡量的輕點(diǎn)方向，測量長度OM=16mm，∠BOM=99°，平衡量G大小由G=QR0/OM確定，其中，G為不平衡量，Q為試重塊質(zhì)量，R0為初振動(dòng)值，OM為輕點(diǎn)位置長度。不平衡量G=180×46/16=517.5g。

由于考慮燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)葉輪直徑大、質(zhì)量高，加之風(fēng)機(jī)振動(dòng)比較嚴(yán)重，為防止加配重后，振動(dòng)過大而損壞風(fēng)機(jī)瓦座，配重塊質(zhì)量適當(dāng)減小，按計(jì)算質(zhì)量的三分之二選取，即345g，配重塊焊接在葉輪的輕點(diǎn)方向后，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)測得風(fēng)機(jī)的振動(dòng)由原來4.6mm/s降至為1.2mm/s，風(fēng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。

用三圓法現(xiàn)場平衡燒結(jié)主抽風(fēng)機(jī)葉輪，在不拆卸葉輪情況下直接平衡，省時(shí)省力；使用儀器少，操作方法簡單、便捷；只要操作得當(dāng)，一般會(huì)獲得滿意的動(dòng)平衡效果。