现场动平衡
在设备原位、实际支承和转速下，用试重法和影响系数求出校正重量与角度，消除不平衡引起的转频振动。
不平衡的机理
转子的质量中心偏离旋转中心时，旋转产生的离心力随转子一起转动，对轴承形成一个方向不断变化、频率等于转速的激振力。离心力与不平衡量成正比，与转速的平方成正比，因此同一个不平衡量在高转速下造成的振动远大于低转速。振动响应还取决于转子、轴承和支承构成的系统动力特性：远离临界转速时，振幅随转速升高而增大，相位基本稳定；接近临界转速或支承共振时，振幅显著放大，相位快速变化。
不平衡的来源可以分为两类。一类是先天的，包括制造和装配误差、材料不均、键与键槽、联轴器或带轮偏心安装，以及检修更换零件后没有重新平衡；另一类是运行中产生的，包括积灰结垢、磨损腐蚀、叶片损伤或脱落、平衡块丢失、转子受热不均造成的热变形。前一类在设备投运或检修后就会表现出来，后一类则随运行时间逐渐发展或突然出现，诊断时要把振动变化与设备的运行和检修经历对照起来看。
工作转速低于一阶临界转速的转子通常可以按刚性转子处理，在两个校正平面上就能完成平衡；工作转速高于一阶临界转速的柔性转子，不平衡响应与振型有关，平衡要考虑多个转速和多个平面，这一点在汽轮发电机组和部分高速离心设备上尤其重要。
静不平衡、力偶不平衡与动不平衡
从质量分布的角度，不平衡可以分成几种基本类型。区分它们的意义在于：类型不同，两端轴承的相位关系不同，需要的校正平面数量也不同。
| 类型 | 质量分布特点 | 振动与相位特征 | 校正方式 |
|---|---|---|---|
| 静不平衡 | 质量中心偏离轴线，主惯性轴与旋转轴平行 | 两端轴承一倍转频同方向相位接近 | 单平面校正，在质心所在平面附近加重 |
| 力偶不平衡 | 质量中心在轴线上，但主惯性轴绕质心倾斜 | 转子静止时看不出来，两端轴承同方向相位接近反相 | 至少两个平面校正，加一对方位相反的配重 |
| 动不平衡 | 静不平衡与力偶不平衡同时存在，实际最常见 | 两端相位差介于同相与反相之间 | 两平面校正 |
| 悬臂转子不平衡 | 叶轮或带轮悬伸在两轴承外侧 | 轴向一倍转频往往较大，两轴承轴向相位接近 | 通常先在叶轮平面做单面校正，必要时两平面联合校正 |
频谱与相位特征
典型的不平衡振动是以径向一倍转频为主的简谐振动：频谱上一倍转频突出，二倍及以上谐波很小；时间波形接近正弦，没有明显冲击；转速稳定时幅值和相位都很稳定，重复测量差别不大。多数机器水平方向的支承刚度低于垂直方向，所以水平振动往往大于垂直振动。同一轴承上水平与垂直方向的相位差接近九十度，是不平衡的一个重要特征；如果两者接近同相或反相，振动表现出很强的方向性，就要怀疑松动、共振或偏心等问题。
相位测量需要键相或光电转速传感器作为基准，所有测点的传感器方向要统一并记录清楚，否则不同测点之间的相位比较没有意义。变频设备还可以利用转速变化：远离共振时，振幅随转速升高明显增大而相位变化不大，这与共振时振幅对转速极其敏感、相位快速变化的表现截然不同。
- 一倍转频占主导，谐波很小
- 时间波形接近正弦，没有冲击
- 稳定转速下幅值与相位重复性好
- 同一轴承水平与垂直相位相差接近九十度
- 远离共振时振幅随转速升高明显增大
- 除悬臂转子外，轴向振动通常较小
积灰、磨损与运行中的不平衡变化
运行中的不平衡往往不是一成不变的。输送含尘气体的风机，叶片工作面或背面会逐渐积灰结垢，起初沉积较均匀，不平衡变化缓慢；积到一定厚度后局部脱落，不平衡量和方位会突然改变，一倍转频的幅值和相位出现跳变。磨损和腐蚀的过程类似，只是更慢；叶片局部断裂或平衡块脱落则是瞬间变化。
因此判断不平衡时，相位与幅值同样重要。把一倍转频的幅值和相位画成矢量趋势：矢量缓慢移动，多为积灰或磨损的渐进变化；矢量突然跳到新位置，说明转子上有质量突然丢失或移动；幅值变化不大而相位持续漂移，可能与热弯曲或其他随时间变化的因素有关，不应简单归为不平衡。对积灰型风机，平衡前必须先彻底清灰，否则在脏转子上配的重量，会在积灰脱落后变成新的不平衡。
热不平衡也要留意：转子受热不均、内部有松动部件或存在动静碰磨时，一倍转频随温度或负荷变化，冷态平衡好的转子到热态又会变大。这时要先找出热变形的原因，单纯配重只能在某一个工况下有效，换了工况又会回到原来的状态。
与相似故障的区分
| 故障 | 与不平衡相似之处 | 区分要点 |
|---|---|---|
| 不对中 | 一倍转频也可能较高 | 二倍转频和轴向振动明显，联轴器两侧轴向或径向相位接近反相，联轴器侧轴承温度偏高 |
| 共振 | 一倍转频突出，幅值很大 | 振幅对转速非常敏感，相位在共振附近快速变化，方向性明显；敲击测试可测出接近转频的固有频率 |
| 弯轴 | 一倍转频为主 | 轴向振动大，同一转子两端轴向相位接近反相；低速盘车测晃度可以确认 |
| 偏心 | 一倍转频为主 | 带轮、齿轮或电机转子偏心时，振动在两轴连线方向最大，水平与垂直相位接近同相或反相 |
| 机械松动 | 一倍转频可能偏高 | 伴随多阶谐波甚至分数谐波，方向性强，相位不稳定，紧固后变化明显 |
| 电磁原因 | 电机的一倍转频也可能偏高 | 断电瞬间振动立即下降说明与电磁有关，纯不平衡在断电后随转速逐渐衰减 |
| 软脚与基础问题 | 振动在某一方向偏大 | 逐个松开地脚螺栓观察振动和位移变化，地脚与基础之间存在振幅或相位台阶 |
多种原因叠加时，不平衡往往只是其中一部分。先解决松动、软脚和共振，再做动平衡，效果更可靠。
现场确认方法
- 记录工况与经历确定转速、负荷和温度状态，了解转子有无积灰、磨损、检修更换和振动突变的时间点。
- 多方向测量在各轴承座测水平、垂直、轴向三个方向，确认一倍转频是否占主导、轴向是否偏大。
- 相位测量用键相测量各测点一倍转频相位，比较同一轴承水平与垂直、两端轴承之间以及联轴器两侧的相位关系。
- 改变转速可调速设备在不同转速下测量，观察振幅和相位是否符合不平衡规律，排除共振。
- 排除其他原因必要时做断电测试、逐个松开地脚检查、敲击测试，确认不是电磁、松动或共振。
- 检查转子停机查看叶轮积灰、磨损、损伤和平衡块状态，必要时清理后再测，确认不平衡的来源。
动平衡处理与复测验证
确认以不平衡为主后，大多数风机、水泵、电机和离心设备可以在现场原位做动平衡，避免拆卸和运输。常用影响系数法：先测原始一倍转频矢量，在校正平面上加一个已知质量和角度的试重，再测矢量变化，计算出所需配重的大小和方位，加上配重后复测，必要时再修正一次。窄盘类转子通常单平面即可；轴向长度较大、存在力偶不平衡的转子需要两个平面同时校正。
平衡效果按相关标准中的平衡品质要求、设备要求或合同约定评价。如果做了几轮振动仍然降不下来，或者同样的试重每次影响都不一样，常常说明问题并不只是不平衡：可能存在共振，使响应对微小变化过于敏感；可能有松动，使系统表现出非线性；也可能叠加了不对中或弯轴。这时应停下来重新诊断，而不是继续加重。
- 在相同转速、负荷和测点下复测，与平衡前对比
- 检查各轴承三个方向，确认没有把一端的问题转移到另一端
- 在实际运行的不同工况下复核，变速设备覆盖常用转速
- 记录最终配重位置和振动矢量，作为以后趋势判断的基线
- 积灰型设备结合清灰安排跟踪一倍转频矢量的变化
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
振动大就是不平衡吗？
不一定。不对中、共振、松动、弯轴和电磁问题都可能使一倍转频偏高。需要结合相位、方向性、转速变化和其他频率成分综合判断，确认之后再做动平衡，否则效果有限，甚至越平衡越差。
风机做完动平衡没多久又振动大了，为什么？
积灰型风机最常见的原因是平衡前没有彻底清灰，或运行中积灰不均匀地增长和脱落；叶片持续磨损也会让不平衡重新出现。应先清灰再平衡，并跟踪一倍转频幅值和相位的趋势。
现场动平衡需要拆下转子吗？
多数情况下不需要，可以在原位进行，但要能安全安装键相传感器、在校正平面上加配重并多次启停。转子无法加重、不允许多次启停或属于高速柔性转子时，需要另行评估方案。
单面平衡和双面平衡怎么选？
主要取决于转子的轴向长度与直径之比，以及力偶不平衡的大小。窄盘转子一般单面即可；较长的转子或两端相位接近反相时，需要双面校正。现场可先测两端相位关系来判断。
平衡到什么程度算合格？
按相关标准的平衡品质要求、设备要求或合同约定评价，同时看振动是否满足运行要求。现场平衡的目标是把一倍转频降到可接受的水平，并确认没有其他未解决的故障。