離心式通風機現場動平衡的方法

2023-05-20 04:34:26 1

專利名稱：離心式通風機現場動平衡的方法
技術領域：
本發明屬於離心式通風機的動平衡技術，它適用於離心式通風機製造廠和在使用廠現場進行的動平衡方法。
通常離心式通風機的葉輪動平衡是在普通低速臥式動平衡機上進行的，此種平衡方法存在下述缺點1.由於在動平衡機上對風機葉輪進行平衡時，往往不是帶著其轉軸一起進行的，而是將葉輪裝在平衡用的芯軸上進行平衡，由於平衡用芯軸同風機轉軸的偏差往往不一致，它們同葉輪的裝配偏差也不一致，這些因素導致實際平衡精度的下降。
2.由於風機葉輪是焊接結構，焊接後又未經消除焊接應力的熱處理，因而在使用一段時間後，就會產生明顯的變形，造成平衡精度的下降，導致劇烈振動。而一般離心通風機的使用廠往往並不具有動平衡機，故必須將葉輪送至風機製造廠重新進行平衡校正，這不僅增加了維修費用，而且會嚴重地影響生產。
本發明提供的方法，其目的是可有效克服以往在動平衡機上對離心式通風機葉輪進行動平衡精度較低以及不便於在風機使用廠現場進行動平衡的弊端。本方法所需儀器極少，操作簡單，能快速、精確地在使用現場對離心風機葉輪直接進行動平衡。
本發明技術的中心內容是將測振傳感器安置在靠近風機前軸承的位置處，並將原始振動信號以及經試加重後獲得的振動信號分別送入相位儀顯示相位，經數據處理，確定加重量和加重位置，再經過在葉輪上焊重，就可實現離心式通風機的動平衡。
本發明的優點
1.裝置結構特別簡單，僅需一臺常規的相位儀配以測振傳感器(無需測振儀)就可進行現場動平衡。因而投資省、見效快、易於推廣應用。
2.適用於風機使用現場進行動平衡，平衡精度高所需時間短。


圖1為本發明的原理示意圖。
圖中符號的意義 -原始振幅; -第一次試加重G後測得的振幅; -第二次試加重後測得的振幅; -試加重G單獨產生的振幅;φ0-原始振動的相位;φ1- 同 之間的相位差;φ2- 同 之間的相位差。
圖2為本發明的離心式通風機葉輪動平衡裝置結構示意圖。
圖中符號意義1-風機葉輪;2-測振傳感器;3-相位儀;4-電動機。
參照

本發明的構思及具體操作步驟為了說明本發明對離心風機葉輪進行動平衡的方法，有必要參照圖1說明本發明的構思原理。
假設離心風機葉輪存在不平衡量，在其工作轉速下測得原始振動振幅 及其相位角φ0，然後在一定的葉輪半徑R的圓周上任意點加試重G，在工作轉速下測得其振動振幅為 ，其相位角為φ0+φ1。可知 與 之間相位差為φ1。而 ＝ + ，即 是原始不平衡量產生的振幅 與第一次試加重G單獨產生的振幅 的合成振幅。然後取下試重G，並把它加在同一半徑R的圓周上從原加重處轉過180°的點上，在工作轉速下測得 和它的相位角φ0-φ2，φ2為 與 之間的相位差。 是 與第二次試加重G單獨產生的振幅- 的合成振動的振幅，從矢量原理可知 與- 大小相等方向相反，即DCE應位於一條直線上。
利用上述測得的各參數作圖1，其步驟如下1.按測得的原始振幅 及其相位角φ0，以O為原點作 ，使 ;
2.按第一次試加重後測得的振幅 及其相位角φ0+φ1，以O為原點作 ，使 ＝ ;
3.按第二次試加重後測得的振幅 及其相位角φ0-φ2，以O為原點作 ，使 ＝ ;
4.連接DCE，如上所述D、C、E位於一條直線上，而且DC＝CE。
經上述步驟圖1製作完成，圖1僅是為分析本發明的方法原理圖，實際上本方法不必測量所述的 等振幅，僅需用相位儀測出相應的相位角即可完成本發明任務，因而無需測振儀，這是本發明的重要特點。
在具體介紹本平衡方法與步驟以前，先推導如何用相位角表示不平衡量。
由正弦定理從圖1可得出如下關係式 以及 因φ5＝180°-φ3和φ6＝180°-(φ2+φ3)，可得φ6＝φ3-φ2由△ODC可得
φ4＝180°-(φ1+φ3) (4)將(4)代入(1)，可得

將(3)代入(2)，可得

k式(6)可得

(7)式表示原始不平衡量W產生的振幅同試加重G產生的振幅之比。由於W與G和相應的振幅之間有近似的線性關係，可得

將(7)式與(8)式合併，便得W=G (sin(φ3- φ2))/(sinφ2) (9)由(9)式可知只需求得φ2和φ3即可根據試加重G求得不平衡量W。如前所述，φ2可直接測得，而φ3可換算求得。
將(5)式和(6)式合併，可得(sin〔180°- (φ1+φ3)〕)/(sinφ) = (sin(φ3-φ2))/(sinφ2)將上式展開，可得
(sinφ1cosφ3+ cosφ1sinφ3)/(sinφ1) = (sinφ3cosφ2- cosφ3sinφ2)/(sinφ2)簡化得cosφ3+Cotφ1sinφ3＝sinφ3Cotφ2-cosφ3等式兩邊被除以sinφ3，得Cotφ3+Cotφ1＝Cotφ2-Cotφ3故φ3=Cot-1( (Cotφ2- Cotφ1))/2 ) (10)由此可見，只要將由(10)式求得之φ3代入(9)式，則只要按前述測試步驟所求得之φ1和φ2，就可求得原始不平衡量W。這樣，由圖1可知，只要將此W加在沿第一次試加重的位置再轉過按(10)式算出的角度φ3處的位置上，則此W產生的振動同

的大小相等，方向相反，從而使不平衡量得以消除。
從上所述，圖1中所使用的A0、A1、A2等振動振幅值，僅是為了對此種平衡方法的原理進行分析時引入的，實際平衡過程中，完全不必測量。
以下敘述本發明的平衡方法和操作步驟1.按圖2所示完成儀器的接線工作，將測振傳感器2安置於接近前軸承的電機上，(若風機葉輪1不是直接固定在電機4的轉子上，而是固定於軸承座的主軸上時則可將測振傳感器安置於前軸承座處)。
測振傳感器感受的振動信號轉變成電信號送入相位儀3並顯示相應的相位值。
2.在工作轉速下測得風機葉輪存在原始不平衡量時的相位角φ0。
3.停機。
4.將試加重G加在半徑為R的圓周上的任意點上，並標上記號「1」。
5.在上述工作轉速下測得相位角φ0+φ1，求得φ1值。
6.停機。
7.將G取下並將其加在沿半徑為R的圓周由第一次試加重處轉過180°的位置上，並標上記號「2」。
8.在上述工作轉速下測得φ0-φ2，求得φ2值。
9.將φ1和φ2代入(10)式求得φ3。
10.將試加重G值和φ2、φ3代入(9)式，可求得原始不平衡量W值。
11.將此W值加在從第一次試加重的位置「1」沿半徑R的圓周轉過角度φ3處(其轉向是按步驟2測得的相位角向按步驟5測得的相位角的方向轉過φ3角)。
12.將此W值焊在由步驟11確定位置的葉輪上，則動平衡完成。
將上述動平衡編成簡易程序貯存在計算機中，則只需將各次測得的相位角依次送入計算機，就能直接顯示不平衡量的大小及位置。
應用本發明對離心式通風機葉輪進行動平衡取得了理想的效果，可從下例得到說明。
如圖2所示一臺離心風機工作轉速為3000r、p、m，由電機軸承上測得振幅為A0＝168μ，其相位角φ0＝55°;試加重G＝20g加在半徑R＝20cm處，在轉速3000r、p、m下測得相位角φ0+φ1＝140°，得φ1＝85°;停機後，將試加重G沿半徑R的圓周移動180°，並測得轉速為3000r、p、m時的相位角φ0-φ2＝35°，得φ2＝20°，將φ1和φ2代入(10)式，得φ3= Cot-1( (Cotφ2-Cotφ1)/2 ) = Cot-1( (Cot20°-Cot85°)/2 )
=37.4°將φ3值代入(9)式得W = G (sin(φ3-φ2))/(sinφ2) =20 (sin(37.4°-20°))/(sin20°)將所得W值加在從第一次試加重位置沿半徑R圓周轉過角度37.4°處，其轉向是從第一次測得的相位角(φ0＝55°)向第二次測得的相位角(φ0+φ1＝140°)的方向，經上述步驟平衡即告完成。
經實測，平衡後振幅降為7μ，效果很理想。
權利要求
1.一種離心式通風機的動平衡方法，其特徵是按如下平衡步驟進行(1)將測振傳感器[2]安置於接近前軸承的電機上(若風機葉輪[1]不是直接固定在電機[4]的轉子上，而是固定於軸承座的主軸上時則可將測振傳感器安置於前軸承座處)，測振傳感器[2]與相位儀[3]相連接；(2)在工作轉速下，測振傳感器感受到由風機葉輪的原始不平衡量引起的振動信號並轉變成電信號送入相位儀[3]顯示得相位角ψ0；(3)停機；(4)將試加重G加在一定半徑R圓周的任意點上，並標上記號「1」；(5)在同上述一樣的工作轉速下測得相位角ψ0+ψ1，求得ψ1值；(6)停機；(7)將G取下並將其加在由第一次試加重處沿半徑R的圓周轉過180°的位置上，並標上記號「2」；(8)在同樣的工作轉速下，測得此時的相位角ψ0-ψ2，求得ψ2；(9)將φ1和φ2代入下式φ3=Cot-1( (Cotφ2- Cotφ1)/2 )，求得φ3；(10)將試加重G值和φ2、φ3代入下式W = G (sin(φ3- φ2))/(sinφ2) ，求得不平衡量W值；(11)將此不平衡量W加在從第一次試加重的位置「1」沿半徑R的圓周轉過角度ψ3處(其轉向按步驟(2)測得的相位角向按步驟(5)測得的相位角的方向轉)；(12)按(11)所確定的位置，將W值焊在風機葉輪上，平衡完成。
全文摘要
離心式通風機現場動平衡技術是適用於一切離心式風機的一種新的現場動平衡方法，按此方法進行平衡時，僅需將置於靠近前軸承位置處的傳感器在工作轉速下測得振動信號輸入相位儀，在相位儀上顯示其相位，再通過二次試加重分別測得其相位值，就能生產現場實現快速高精度平衡。本發明的優點是測試速度快，平衡精度高，裝置簡易，掌握方便，便於在離心式通風機的使用廠作現場平衡；也可用於離心式通風機的製造廠對風機出廠前的平衡校正。
文檔編號G01M1/14GK1058096SQ9110399
公開日1992年1月22日 申請日期1991年6月10日 優先權日1991年6月10日
發明者周保堂, 賀世正 申請人:浙江大學