三圆法现场平衡烧结主抽风机叶轮

范忠锋

（首钢伊犁钢铁有限公司，新疆 伊犁 835802）

烧结风机叶轮动不平衡，运转时将产生振动，严重时会造成风机损坏。平衡叶轮的方法，一种是拆下叶轮在平衡机上做动平衡实验，另一种是现场动平衡。

一、三圆法原理

现场动平衡方法有三圆法、对称重量法、测相法等。三圆法是在平衡测试中，把一定质量的试重块，分别加在转子同一圆周平面三等分点上，测得转子不平衡量的大小，以此做三个圆，并汇交于一点，以确定不平衡量的轻点位置和大小。

转子在某确定转速运行下，测得其原始振动量R0，之后将一定质量的试重块（M） 分别贴在转子1、2、3点上试调，测得新的不平衡量分别为R1、R2、R3。按一定绘图比例，将R0、R1、R2、R3画出三圆汇交图。根据汇交图与转子的对应关系就可以找到转子轻点的方位。

三圆法现场平衡具体操作步骤：（1）将待平衡刚性转子选好修正平面,并在此平面的同一圆周上取三等分点，等分点用A、B、C表示，圆心用O表示，夹角都为120°（图1），以A点作为基准方位。假如转子原有平衡量为G，也称残余不平衡量，它的大小和方位是不可知的。（2）转子在某确定转速运行下，测得其原始振动量R0，单位为mm/s。（3） 加试重块，质量为Q，单位为g。（4） 将试重块M分别放在A、B、C三点上，三次在同一确定转速下，开机运转测得振动值分别为：A点振动值R1、B点振动值R2、C点振动值R3，单位为mm/s。（5）用相同比例做振动向量图，以初始机器运转时基圆R0为半径画圆，在R0圆上等分三点，编号用A、B、C表示，见图2。以A点为圆心，以R1为半径画圆；以B点为圆心，以R2为半径画圆；以C点为圆心，以R3为半径画圆。在图2中，圆R1和圆R2交于a点，圆R1和圆R3交于b点，圆R2和圆R3交于c点，连接abc三点，并做△abc外接圆，圆心为M，连接圆心OM，测量OM的长度和∠BOM。（6）转子原有平衡质量的计算和位置的确定。平衡质量由G=QR0/OM确定，单位为g。平衡位置在转子上，从A点向B点移动的角度为∠BOM。（7）由图可知，M点的位置分三种情况：如果M点位于基圆R0外侧，即OM＞R0，说明试重块Q大于平衡质量G；如果M点位于基圆R0上，即OM=R0，说明试重块Q与平衡质量G相等；如果M点位于基圆R0内侧，即OM＜R0，说明试重Q小于平衡质量G。

三圆法现场动平衡使用仪器有天平、绘图工具、测振笔（仪）、直尺、卷尺、角量器。

二、三圆法现场动平衡的应用

72m3步进式烧结机的主抽风机型号为SJ8000，风量8 000m3/h，转速1 490r/min，配套电机功率3 150kW，叶轮直径φ2 700mm，叶轮与轴的质量约为6.5t。

2009年4月，烧结主抽风机在运行过程中，风机发出一声巨响后强烈振动，停机后检查，发现风机叶轮的后盘掉下一块160mm×150mm马蹄形钢板。处理方法是将此钢板校平，磨斜口，在原位置焊接上，并在叶轮前后盘外缘周，焊接一圈宽度100mm、厚度12mm的16Mn环形钢板作为补强。因此对叶轮重新做动平衡，采用的是三圆法现场动平衡。

烧结主抽风机的叶轮有10个叶片，每相邻两个叶片夹角为36°。在叶轮上均分三点的方法是以叶轮某一片为第一点，向右和向左分别转3.3片，即为第二点和第三点。

选择叶轮后盘作为测试平面，均分三点后，启动主抽风机，测得后盘侧风机瓦座水平、垂直、轴向振动值R0（见表1）。停机，将预先准备好的180g试重块Q，点焊在风机叶轮第一点上再开机，测得瓦座新的水平、垂直、轴向振动值R1，将试重块Q自1点位置取下，分别点焊在风机叶轮第二点、第三点，启动风机，分别测得振动值为R2、R3，如表1所示。

表1 mm

平衡量G和方向的确定。由表1可见，风机叶轮水平振动值大于垂直和轴向振动值。选取水平振动值为依据，按一定绘图比例，三圆交汇区中心点M即为平衡量的轻点方向，测量长度OM=16mm，∠BOM=99°，平衡量G大小由G=QR0/OM确定，其中，G为不平衡量，Q为试重块质量，R0为初振动值，OM为轻点位置长度。不平衡量G=180×46/16=517.5g。

由于考虑烧结主抽风机叶轮直径大、质量高，加之风机振动比较严重，为防止加配重后，振动过大而损坏风机瓦座，配重块质量适当减小，按计算质量的三分之二选取，即345g，配重块焊接在叶轮的轻点方向后，启动风机测得风机的振动由原来4.6mm/s降至为1.2mm/s，风机运行平稳。

用三圆法现场平衡烧结主抽风机叶轮，在不拆卸叶轮情况下直接平衡，省时省力；使用仪器少，操作方法简单、便捷；只要操作得当，一般会获得满意的动平衡效果。