三圓幅值法在現場調試離心壓縮機組轉子動平衡中的應用

劉洋，杭國鑫

（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 離心壓縮機組情況的概述

某煤化工廠15萬t/年焦爐煤氣制甲醇裝置聯產LNG新能源技改項目的合成氣壓縮機組，該機組由離心壓縮機、變速機和電機組成，壓縮機與變速機之間、變速機和電機之間都是由膜片聯軸器聯接。壓縮機、變速機和電機裝在公用鋼底座上；電機工頻啟動。壓縮機、變速機、電機采用潤滑油站強制供油，其結構簡圖如圖1。

圖1 離心壓縮機組簡圖

機組的主要技術參數：

（1）壓縮機額定轉速：13600 r/min。

（2）轉子第1階臨界轉速：5086.7r/min。

（3）轉子第2階臨界轉速：16168.3r/min。

（4）轉子重量：300kg。

該機組在2017年5月第1次試車調試期間，壓縮機驅動端的振動值分別為41.36μm和33.24μm，均超過了行業標準和技術協議要求的25.4μm，其他各測點的振幅均在正常范圍內，機組試車出現問題。

機組停機檢查：檢查儀表信號正常且未受到信號干擾；檢查壓縮機軸瓦安裝數據均在設計范圍；檢查機組對中數據也符合設計要求。

回裝壓縮機組并進行試車準備，進行再次開機。壓縮機驅動端的振動值接近機組的高報值，為了安全起見，控制室手動停機。壓縮機組各測點振動值如表1。

表1 壓縮機組各測點振動值

經過查看遠程監控頻譜，壓縮機振動以工頻為主。根據現場的實際情況和機組運行的數據圖譜作如下結論：壓縮機振動超標是由轉子不平衡而引起，快速解決該問題的辦法就是現場進行動平衡。

現場動平衡常用三圓幅值法和矢量合成法。三圓幅值法與矢量合成法相比，三圓幅值法的優勢在于不需要精確地測量不平衡矢量的相位角，對測量儀表的配置要求低。不測量相位角，只測量最大振動的幅值，適合很多缺乏精密儀器需要找動平衡的場合。本文詳細介紹現場三圓幅值法的步驟和實施應用過程。

2 三圓幅值法現場動平衡的步驟

（1）將待平衡的剛性轉子配重槽圓周三等分，等分點用 A、B和 C 表示，圓心用O表示，夾角都為120°，見圖2。

（2）加試重，取試重 p單位為g。

（3）將試重分別 放 在 A、B、C 3點上，3次開機運轉測得的振幅分別為：A 點振幅 Ra，B點振幅 Rb，C點振幅 Rc，單位均為μm。

圖2

（4）用相同的比例，作振動向量圖：以初始機器運轉時的振幅 Ro為半徑畫圓。在Ro圓上等分3點，夾角為120°，編號也用A、B、C表示，參照圖2；以A 為圓心，以Ra為半徑畫圓；以 B 為圓心，以 Rb為半徑畫圓；以C為圓心，以Rc為半徑畫圓；在圖3中，圓Ra和圓Rb交于a 點，圓Ra和圓Rc交于b點，圓Ra與圓Rc交于c 點；連接abc3點，并作△abc 的外接圓，圓心為 O1，如圖4所示；連接圓心O、O1；測量 OB和 O、O1的夾角，用α來表示。

圖3

圖4

（5）平衡質量的計算和平衡位置的確定。平衡質量m=pR0/OO1，單位（g）。平衡位置在剛性轉子上，從 B點向A點移動角度α。

3 實施應用過程

（1）對壓縮機側聯軸器中間節連接螺栓進行“1-12”的順序標號并做好記錄。

（2）第1次開機的試車數據作為初始數據，壓縮機驅動端VLA21C0122和VLA21C0123分別為33.24和 41.36μm。

（3）第1次在1號螺栓加重4.5g，壓縮機驅動端VLA21C0122和VLA21C0123分別為38和63μm，壓縮機停機。

（4）第2次在5號螺栓加重4.5g，壓縮機驅動端VLA21C0122和VLA21C0123分別為25和32μm，壓縮機停機。

（5）第3次在9號螺栓加重4.5g，壓縮機驅動端VLA21C0122和VLA21C0123分別為18和20μm，壓縮機停機。

（6）以未配重時VLA21C0123的值33.24為半徑畫圓O。

（7）分別以圓O上0°（1號螺栓位置）、120°（5號螺栓位置）和240°（9號螺栓位置）為圓心，分別以VLA21C0123的值為半徑畫圓O1、O2和O3。三圓分別交于A、B和C點。

（8）連接A、B和C點,做出三角形ABC的外接圓 O1,連接 OO1。

（9）計算 m=pR0/OO1=4.5★32/27=5.3(g),其中 p為原始配重4.5g，O1點靠近8號螺栓，故在8號螺栓加m的配重。

（10）再次開機，壓縮機組各測點振動值如表2。

表2 壓縮機組各測點振動值

4 結語

現場三圓幅值法動平衡具有簡單易行、快捷和準確率高等優點。因其簡單易懂、直觀快捷，在時間緊迫的情況下更能顯示其實用性。

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