三圆幅值法在现场调试离心压缩机组转子动平衡中的应用

刘洋，杭国鑫

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

1 离心压缩机组情况的概述

某煤化工厂15万t/年焦炉煤气制甲醇装置联产LNG新能源技改项目的合成气压缩机组，该机组由离心压缩机、变速机和电机组成，压缩机与变速机之间、变速机和电机之间都是由膜片联轴器联接。压缩机、变速机和电机装在公用钢底座上；电机工频启动。压缩机、变速机、电机采用润滑油站强制供油，其结构简图如图1。

图1 离心压缩机组简图

机组的主要技术参数：

（1）压缩机额定转速：13600 r/min。

（2）转子第1阶临界转速：5086.7r/min。

（3）转子第2阶临界转速：16168.3r/min。

（4）转子重量：300kg。

该机组在2017年5月第1次试车调试期间，压缩机驱动端的振动值分别为41.36μm和33.24μm，均超过了行业标准和技术协议要求的25.4μm，其他各测点的振幅均在正常范围内，机组试车出现问题。

机组停机检查：检查仪表信号正常且未受到信号干扰；检查压缩机轴瓦安装数据均在设计范围；检查机组对中数据也符合设计要求。

回装压缩机组并进行试车准备，进行再次开机。压缩机驱动端的振动值接近机组的高报值，为了安全起见，控制室手动停机。压缩机组各测点振动值如表1。

表1 压缩机组各测点振动值

经过查看远程监控频谱，压缩机振动以工频为主。根据现场的实际情况和机组运行的数据图谱作如下结论：压缩机振动超标是由转子不平衡而引起，快速解决该问题的办法就是现场进行动平衡。

现场动平衡常用三圆幅值法和矢量合成法。三圆幅值法与矢量合成法相比，三圆幅值法的优势在于不需要精确地测量不平衡矢量的相位角，对测量仪表的配置要求低。不测量相位角，只测量最大振动的幅值，适合很多缺乏精密仪器需要找动平衡的场合。本文详细介绍现场三圆幅值法的步骤和实施应用过程。

2 三圆幅值法现场动平衡的步骤

（1）将待平衡的刚性转子配重槽圆周三等分，等分点用 A、B和 C 表示，圆心用O表示，夹角都为120°，见图2。

（2）加试重，取试重 p单位为g。

（3）将试重分别 放 在 A、B、C 3点上，3次开机运转测得的振幅分别为：A 点振幅 Ra，B点振幅 Rb，C点振幅 Rc，单位均为μm。

图2

（4）用相同的比例，作振动向量图：以初始机器运转时的振幅 Ro为半径画圆。在Ro圆上等分3点，夹角为120°，编号也用A、B、C表示，参照图2；以A 为圆心，以Ra为半径画圆；以 B 为圆心，以 Rb为半径画圆；以C为圆心，以Rc为半径画圆；在图3中，圆Ra和圆Rb交于a 点，圆Ra和圆Rc交于b点，圆Ra与圆Rc交于c 点；连接abc3点，并作△abc 的外接圆，圆心为 O1，如图4所示；连接圆心O、O1；测量 OB和 O、O1的夹角，用α来表示。

图3

图4

（5）平衡质量的计算和平衡位置的确定。平衡质量m=pR0/OO1，单位（g）。平衡位置在刚性转子上，从 B点向A点移动角度α。

3 实施应用过程

（1）对压缩机侧联轴器中间节连接螺栓进行“1-12”的顺序标号并做好记录。

（2）第1次开机的试车数据作为初始数据，压缩机驱动端VLA21C0122和VLA21C0123分别为33.24和 41.36μm。

（3）第1次在1号螺栓加重4.5g，压缩机驱动端VLA21C0122和VLA21C0123分别为38和63μm，压缩机停机。

（4）第2次在5号螺栓加重4.5g，压缩机驱动端VLA21C0122和VLA21C0123分别为25和32μm，压缩机停机。

（5）第3次在9号螺栓加重4.5g，压缩机驱动端VLA21C0122和VLA21C0123分别为18和20μm，压缩机停机。

（6）以未配重时VLA21C0123的值33.24为半径画圆O。

（7）分别以圆O上0°（1号螺栓位置）、120°（5号螺栓位置）和240°（9号螺栓位置）为圆心，分别以VLA21C0123的值为半径画圆O1、O2和O3。三圆分别交于A、B和C点。

（8）连接A、B和C点,做出三角形ABC的外接圆 O1,连接 OO1。

（9）计算 m=pR0/OO1=4.5★32/27=5.3(g),其中 p为原始配重4.5g，O1点靠近8号螺栓，故在8号螺栓加m的配重。

（10）再次开机，压缩机组各测点振动值如表2。

表2 压缩机组各测点振动值

4 结语

现场三圆幅值法动平衡具有简单易行、快捷和准确率高等优点。因其简单易懂、直观快捷，在时间紧迫的情况下更能显示其实用性。

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