動平衡

January 3, 2019 by ZHOU YI

為何需要動平衡校正？

1.提升整體設備效能。
2.增加轉子壽命。
3.減少動力機組動力費用
4.節省整體維修費用

剛性轉子動平衡
對於工作轉速遠低於臨界轉速的轉子，不平衡量引起的變形很小。這種轉子可按剛體處理，動平衡可在低速下進行，稱為剛性轉子的動平衡。在進行剛性轉子動平衡時，各微段的不平衡量引起的離心慣性力系可以簡化到任意選定的兩個截面上去，在這兩個面上作相應的校正（去重或配重）即可完成動平衡。為找到兩個截面上不平衡量的方位和大小可使用動平衡機。常見的動平衡機分為軟支承式和硬支承式兩類，前者檢測不平衡量引起的振動；後者檢測不平衡轉子對支承的作用力。剛性轉子的動平衡問題已解決得較好。目前,國際標準化組織(ISO)已規定出各類剛性轉子動平衡的精度。

柔性轉子動平衡
超臨界轉速工作的轉子在啟動和制動時，轉速必定通過臨界轉速，這時不平衡量會使轉子產生明顯的變形。若轉子各微段質心對迴轉軸線的偏離對變形有明顯的影響，則轉子不能按剛性轉子處理，相應的動平衡稱為柔性轉子的動平衡。

利用頻譜圖中頻率分布特性，可以判斷機器之振源。

問題	頻譜 & 相位	摘要說明
轉子不平衡:分為(1)兩軸承間、(2)兩軸承外。 ◎兩軸承間不平衡，細分為三種：
1.靜不平衡 Static Unblance		振動頻率為 1倍轉速（1×RPM）。徑向振動大，軸向小。兩軸承徑向呈同相（In Phase）運動，兩相角相差0°，同軸承垂直與水平相位差90°。
2.偶不平衡 Couple Unblance		徑向振動大，軸向有可能大。振動頻率為 1倍轉速（1×RPM）。兩軸承徑向呈反相（Out of Phase）運動，兩相角相差180°，同軸承垂直與水平相位差90°。
3.動不平衡	同上	徑向振動大，軸向有可能大。振動頻率為 1倍轉速（1×RPM）。兩軸承徑向呈不同相運動。

◎兩軸承外不平衡
1.Overhung Rotor Unblance		軸向及徑向振動大。振動頻率為 1倍轉速（1×RPM）。兩軸承徑向呈同相（In Phase）運動，徑向相位不穩定。
2.偏心轉子 (Eccentric Rotor)		會造成沿著兩圓心方向之直線振動。振動頻率出現在 1倍轉速（1×RPM）。同軸承垂直或水平相位差180°或90°。
3.軸彎曲		會產生大的軸向振動。兩軸承間之相位相差180°。

轉子對心不良:分為(1)聯軸器、(2)軸承 ◎聯軸器兩端，再細分為角度與平行兩種：
1.角度不對心		會產生大的軸向振動。頻率出現在 1×、2×、3×...等，嚴重時會出現更高頻之諧波。在聯軸器兩端之相位差180°反向。
2.平行不對心		同上
◎軸承與軸		· 會造生大的軸向振動。 · 會造成軸承座扭曲，軸承座上、下、左、右各相位不相同。

機械鬆動:
1.基座鬆動		振頻出現於一倍轉速。機體與基座之間相位差值將接近180°反相。
2.軸承座鬆動		頻率出現在 1×、2×、3×...等。
3.軸承間隙過大、風扇鬆動等		頻率出現在 1×、2×、3×...等，甚至有更高頻之諧波、或低頻之次諧波出現（1/2×、1/3×）。

平軸承:
1.油漩		其振頻略小於1/2×RPM，約等於0.42～0.48×RPM。
2.軸承間隙過大		振頻出現於 1×、2×、3×...等，甚至有更高頻之諧波。

傳動皮帶:
1.皮帶鬆動、損壞		皮帶振動頻率低於軸轉速，通常會有1、2、3...倍之皮帶振動頻率出現。 2倍之皮帶振動頻率通常為主振動頻率。
2.皮帶對心不良		會導致很高之軸向振動。振頻出現於 1倍之主動輪或從動輪之轉速。

轉子摩擦
Rotor Rub

與機械鬆動之頻譜類似。
會激發出機械之一些共振頻率。

共振:

· 系統之自然頻率與作用力之頻率相吻合所致。

流體問題:
1.葉片擾動 Blade Pass & Vane Pass		葉片通過頻率(BPF)=葉片數量×RPM。
2.擾流 Flow Turbulence		常發生在鼓風機，因流體壓力或速度不穩定造成。會造成低頻振動（Random），其範圍在50～2000CPM。
3.空蝕現象 Cavitation		· 通常因進口壓力不足而發生。 · 空蝕通常產生Random振動。 · 有異音，如砂石通過般。