转子不平衡诊断
用一倍转频和相位判断转子不平衡，区分不对中、共振和松动，确认后做现场动平衡并复测验证。
现场动平衡解决什么问题
转子质量中心偏离旋转轴线，旋转时就会产生随转速转动的离心力，表现为转频振动。叶轮积灰或结垢、叶片磨损和腐蚀、零件更换、键和联轴器装配偏差、转子热变形，都会让原本平衡良好的转子重新出现不平衡。离心力与转速的平方成正比，转速越高，同样的不平衡量引起的振动越大。
平衡机上做平衡，条件可控、精度高，但转子装回设备后，联轴器、键、紧固件和支承状态又会引入新的偏差。现场动平衡直接在设备上、按实际转速和支承条件进行，结果包含了这些因素，适合风机叶轮、冷却塔风机、电机转子、离心机转鼓、皮带轮和各类辊子等难以拆卸或拆装代价高的转子。
现场动平衡的本质是一个测量和计算过程：用转速信号作为相位基准，测出轴承处转频振动的幅值和相位，加上已知试重后再测一次，由振动的变化求出转子对配重的响应，再反推需要的校正重量和角度。
平衡之前先确认是不平衡
转频振动大不等于不平衡。不对中、松动、共振、轴弯曲、皮带轮偏心和电磁问题都可能产生明显的转频成分。在没有确认之前加配重，最好的情况是暂时把振动压下去，最坏的情况是掩盖真正的故障，让设备带病运行。典型的不平衡特征是：径向转频振动占主导，相位稳定可重复，水平与垂直方向相位通常相差约四分之一周期，幅值随转速升高明显增大；悬臂转子的轴向转频也可能较大。
| 现象 | 更像不平衡 | 更像其他问题 |
|---|---|---|
| 频谱成分 | 转频为主，倍频很小 | 两倍转频突出多为不对中；多阶倍频和分数谐波多为松动 |
| 相位稳定性 | 多次启停相位稳定可重复 | 相位漂移或跳动，可能是松动、摩擦或热变形 |
| 水平与垂直相位关系 | 通常相差约四分之一周期 | 接近同相或反相，提示偏心、方向性共振或支承刚度差异 |
| 轴向振动 | 一般较小，悬臂转子除外 | 轴向大且联轴器两侧反相，多为不对中或轴弯曲 |
| 随转速变化 | 幅值随转速平滑增大 | 在某一转速出现峰值并伴随相位明显变化，提示共振 |
| 断电或停机惯性运行 | 惯性降速时振动随转速下降 | 断电瞬间振动骤降，说明有电磁原因 |
| 随温度和时间变化 | 冷热态基本一致 | 运行升温后转频变化明显，可能是热弯曲或热变形 |
叶轮积灰、结垢或叶片损伤引起的不平衡，应优先清理或修复。在脏污或损坏的叶轮上做平衡，效果只能维持到下一次积灰脱落或损伤加剧。
单面平衡与双面平衡怎么选
单面平衡只在一个校正平面加配重，适用于轴向尺寸相对直径较小的盘状转子，这时不平衡主要表现为静不平衡，两端轴承的转频相位接近同相。双面平衡在两个校正平面分别加配重，适用于较长的转子或存在明显力偶不平衡的情况，这时两端轴承的转频相位差别大，接近反相时力偶成分尤为明显。
判断时可以先在两端轴承处测转频幅值和相位：两端相位接近、只有一端振动明显时，单面平衡往往就够；两端相位差别大、幅值都较高时，应做双面平衡。对于工作转速超过一阶弯曲临界转速的柔性转子，平衡需要考虑振型，现场处理更复杂，必须结合升降速数据确定平衡转速和平面。
| 方式 | 适合的转子 | 典型对象 | 判断依据 |
|---|---|---|---|
| 单面平衡 | 盘状、轴向尺寸小，以静不平衡为主 | 窄叶轮风机、皮带轮、冷却塔风机、单级叶轮 | 两端相位接近，或只有靠近叶轮的一端振动明显 |
| 双面平衡 | 较长的刚性转子，存在力偶不平衡 | 双吸风机、电机转子、长辊、多级叶轮转子 | 两端幅值都高、相位差别大 |
| 多平面或振型平衡 | 工作在弯曲临界转速以上的柔性转子 | 大型高速转子 | 升降速时出现弯曲临界，需按振型分析 |
试重法与影响系数
对于线性系统，在某个平面加一个配重，轴承处转频振动矢量的变化量与配重成正比。影响系数就是单位配重引起的振动矢量变化，既有大小也有角度。单面平衡时，先测初始振动矢量，再在已知半径和角度加试重，测量新的振动矢量，两者之差除以试重即得影响系数；校正重量就是能抵消初始振动的那个配重，由初始振动矢量和影响系数计算得到。
双面平衡需要在两个平面分别加试重，各运行一次，得到两个平面对两个轴承的影响系数，组成矩阵后联立求解两个平面的校正重量和角度。两个平面之间的相互影响越强，求解对测量误差越敏感，测量的重复性就越重要。
试重大小要合适：太小，振动变化被测量误差淹没，算出的影响系数不可靠；太大，可能使振动超出安全范围。试重通常按转子质量、转速和校正半径估算，加上后应使转频振动的幅值或相位产生明显变化。相位基准的位置和角度计量方向在整个过程中不能改变，否则计算结果会出错。同一台设备的影响系数记录下来，在支承和转速不变时，下次平衡可以减少试重次数。
- 确认适用条件核对频谱、相位和工况，排除不对中、松动、共振和电磁问题，清理叶轮
- 布置传感器和相位基准在轴承处布置振动传感器，设置转速相位基准，记录角度计量方向
- 测初始振动在稳定转速和工况下测转频幅值和相位，重复测量确认稳定
- 加试重并运行停机在选定平面加试重，记录质量、半径和角度，再次运行测量
- 计算并加校正重由影响系数计算校正重量与角度，取下试重或按计算保留，牢固安装校正重
- 复测和微调复测各轴承各方向振动，必要时按剩余振动做一次修正
适用条件与安全要求
- 转速稳定且每次运行可以重复，变频设备每次在相同转速下测量
- 转频相位多次测量稳定，相位漂移明显时先查明原因，不宜直接平衡
- 工作转速远离共振区；在共振区附近平衡时影响系数对转速极为敏感，结果不稳定
- 设备紧固、对中和支承状态正常，没有明显松动
- 工艺条件保持一致，风机的风门开度、介质温度等会影响结果
- 配重安装位置可以安全接近，停机后完成可靠的能量隔离再进入
- 配重用焊接或螺栓牢固固定，焊接时注意不损伤叶片和母材，旋转部件上的任何松脱件都是严重安全隐患
- 无法在计算角度安装时，可把配重按矢量分解到相邻叶片或安装孔上
平衡后复测与记录
平衡完成后，复测不能只看用于计算的那个测点。应测量各轴承水平、垂直和轴向的振动，确认其他方向和其他测点没有变差；对负荷或温度变化明显的设备，还要在不同工况下复测，确认平衡效果在整个运行范围内都成立。剩余振动和剩余不平衡量是否满足要求，按相关标准、设计要求或合同约定评价。
如果平衡后转频振动已经明显降低，但总振动仍然偏高，说明还有其他问题同时存在，需要继续诊断。如果平衡后转频振动下降有限，或者不同次运行结果差别很大，应回头检查不平衡判断是否正确、相位基准是否移动以及设备是否存在松动或共振。
- 平衡前后各测点的幅值、相位和频谱
- 试重和校正重的质量、半径、角度和安装平面
- 影响系数及对应的转速、工况和支承状态
- 相位基准位置和角度计量方向
- 叶轮清理、修复和其他同步处理内容
常见误判与处理不当
- 用平衡掩盖不对中或松动：转频暂时降低，但根本问题仍在，设备继续劣化
- 在共振转速附近平衡，加了配重后振动时大时小，结果无法重复
- 试重太小，振动变化落在测量误差范围内，算出的校正重偏差很大
- 两次运行之间相位基准被移动或角度计量方向弄反，配重加在错误位置
- 皮带轮偏心或皮带问题引起的转频振动，被当作不平衡反复配重
- 热态和冷态的转频差别很大时，只在冷态平衡，热态振动仍然偏高
- 配重固定不牢，运行中脱落，造成新的不平衡和安全事故隐患
现场测试怎么安排
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成；测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的，可以与失效分析一并安排。
常见问题
现场动平衡和拆下来上平衡机做，有什么区别？
平衡机条件可控、精度高，适合新转子和大修后的转子；现场动平衡在实际支承和转速下进行，包含了装配和联轴器带来的偏差，省去拆装。两者常常配合：先在平衡机上平衡，装机后再做现场微调。
什么情况下不适合直接做现场动平衡？
转频相位不稳定、设备存在明显松动或不对中、工作转速接近共振、叶轮积灰或损伤未处理，以及配重位置无法安全接近时，都不宜直接平衡。应先排除这些问题，或者先确定是否需要拆下处理。
动平衡需要停机几次？
单面平衡一般包括初始运行、加试重运行和加校正重后的验证运行，每次加减配重都要停机。双面平衡要在两个平面分别加试重，运行次数相应增加。已有可靠影响系数时，可以省去试重运行。
平衡做完一段时间，振动又大了，是什么原因？
常见原因有叶轮重新积灰或积灰局部脱落、叶片继续磨损、配重松脱，以及原本被掩盖的不对中或松动逐渐暴露。应重新测量频谱和相位，对比平衡时的记录，先判断是不是同一个问题再处理。
平衡后剩余振动多大才算合格？
应按相关标准中该类设备的振动评价要求、转子平衡品质要求，或者设计和合同约定来评价。除了幅值本身，还要确认各方向、各工况下的振动都处在稳定可接受的状态。