引言
常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但实际生活中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。
本文以桂林市污水处理厂为例，分析动平衡产生的原因，借助SB/SA-8T(500kg)卧式万向节/圈带电脑传动硬支承平衡机，对污水处理厂的转动设备进行检测，达到动平衡允许的平衡精度等级，从而延长设备的使用寿命，保障生产的正常运行。
转子不平衡的定义及原因分析
1、定义
根据《机械振动平衡词汇》(GBT6444-2008)的定义：不平衡为当转子旋转产生的离心力以振动或振动力的方式作用于转子轴承时，该转子所处的状态。
2、原因分析
转子不平衡是旋转机械最常见的振动故障，转子不平衡按发生过程可分为初始不平衡、渐发性不平衡和突发性不平衡。
(1)转子设计中的不对称
转子设计过程中没有考虑到对称问题，造成质量中心和旋转中心偏离，结构上不对称。
(2)转子制造和安装过程中的误差
转子在制造过程中由于材料不均匀，汽包等原因造成的质量不对称，制造过程中的加工误差，比如磨削多少不同，长短切割误差等。安装过程中不可避免误差，造成转子质量不对称，比如安装螺栓长短不一，安装孔径较大偏心安装等等。
(3)运行中造成的不平衡
转子在长期运行中，尤其环境恶劣，有腐蚀性气体、有粉尘、高温等工作环境中，零部件很容易产生变形、移位、结垢、破损、磨削，由此运行一段时间的转子会出现不平衡的情况。
产生不平衡振动的根本原因是转子的重心线偏离轴线，即转子质量对轴心线成不均匀分布。也就是说，转子的质心与转子的几何轴心并不重合，存在着一个偏心距e，转子转动时偏心距e将会产生离心力、离心力矩或两者兼而有之。转子每旋转一周，偏心距的方向随着变化一次，离心力的方向也就循环变化一次，转子在此交变循环离心力的作用下便产生了振动;而且，不平衡振动的频率与转速相一致，振动值的大小与转速相关。
SB/SA-8T(500kg)卧式万向节/圈带电脑传动硬支承平衡机的简介及特点
1、简介
SB/SA-8T(500kg)卧式万向节/圈带电脑传动硬支承平衡机(见图1)最大支承重量是500kg，驱动方式采用两种：无级变频调速指令电机传动万向节驱动工件来实现或采用圈带驱动工件来实现的，驱动方式可任意转换。该机器操作简单、使用安全，并配有先进的电脑工控液晶显示系统。
图1 SB/SA-8T(500kg)卧式万向节/圈带电脑传动硬支承平衡机
2、特点
该动平衡机可测单面平衡、双面平衡。机械程序、界面可中英文互换。动平衡机具有记忆、打印、储存、提示和自检功能。机械程序具有自动计算不平衡量结果，测量结果显示合格或者不合格的功能，方便快捷而且很直观。具体技术参数见表1。
表1 SB/SA-8T(500kg)卧式万向节/圈带电脑传动硬支承平衡机技术参数
应用实例
污水泵、鼓风机、潜水推进器和搅拌器等是桂林市污水处理厂的重要生产设备，也是中高速旋转机械设备，但是由于之前对转动设备动平衡的认识不深刻，重视不够，没有对剧烈振动的设备进行动平衡检测就盲目维修，更换轴承、机械密封、叶轮等零部件，造成了浪费，耗费了大量维修成本和维修时间。随着污水处理行业的迅速发展，桂林市污水处理厂渐渐意识到动平衡检测的重要性，于2015年年底引入了动平衡技术，开始了动平衡检测技术在桂林市污水处理厂中的应用实践。
1、引入动平衡技术前存在的问题
在引入动平衡技术前，桂林市污水处理厂水泵、鼓风机、潜水推进器和搅拌器等重要生产设备出现故障后，未对其进行动平衡检测，主要存在的问题有以下几点：
(1)转子振动和应力大，运行不安全。设备在运行时产生的剧烈振动会使轴承疲劳损坏，有时还会出现轴承断裂，从而缩短轴承的使用寿命。而大型进口水泵均采用价格昂贵的进口轴承(一个轴承需要6000元左右)，每年更换下来的轴承成本高达50万元，造成了极大的浪费。
(2)设备在运行时产生的剧烈振动会造成通流部分磨损，严重时会导致大轴弯曲甚至断裂。
(3)设备在运行时产生的剧烈振动还会导致零部件承受大幅交变应力，容易造成转子、连接螺栓、管道、地基等的损坏。
(4)设备在运行时产生的剧烈振动容易恶化环境，浪费能源。众所周知，根据能量守恒规律，如果电动机的振动能量输出大了，用来做有用功的能量必然随之减少，噪声大造成环境影响问题。
2、引入动平衡技术的必要性
随着排水及污水处理事业的迅速发展，工艺中运用大功率、高转速的设备越来越多。就桂林市污水处理厂而言，生产设备共有1084台，其中存在中高速转动的设备有573台，占总设备的52.86%。由此可见，生产设备中旋转机械的数量占极大比重，它包括各类电动机、发电机、水泵、鼓风机等。以往污水处理厂对中高速转动设备维修的重视不够，未做过动平衡检测及修复，因此，由于转动设备不平衡的原因，工作时往往会出现剧烈振动和噪音，大大缩短了设备的使用寿命，增加了维修工作量和维修成本。然而，《污水处理行业规程》(CJJ60-2011)第2条第3.9款已有明确要求：对各类机械设备进行检修时，必须保证其同轴度、静平衡或动平衡等技术要求。因此，在桂林市污水处理厂开展动平衡检测及修复工作是十分必要的。只有通过控制转动设备动平衡的精密度，才能确保设备运转平衡和使用寿命，从而保障生产的正常运行。
3、引入动平衡技术后的效果
对重要的污水处理设备进行动平衡检测为桂林市污水处理厂提供了高效便捷、节能降耗的条件。虽然该技术引入的时间不长，目前还处于试运行阶段。但是引入动平衡技术后的效果还是很明显的。
(1)通过对转子不平衡量的测量，确定不平衡的位置和大小。
(2)消除转子的不平衡量，改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时作用于轴承上的振动力减少到允许范围内。
(3)提高转子和转子构成的产品质量，减小噪声，减小振动。
(4)降低污水处理设备的功耗，达到节能降耗的目的。
4、需注意的问题
虽然动平衡检测技术为桂林市污水处理厂的重要污水处理设备(污水泵、鼓风机、潜水推进器和搅拌器等)提供了检测手段，能够保障今后污水处理厂设备维修的转动件动平衡的精度要求，大大提高设备维修的质量和水平，但是，引起动平衡机不能正常工作或达不到平衡精度的因素很多，这些因素中有的是动平衡工件的原因，也有的是机器本身或电测系统的原因。因此只要某一个环节不正常就必然会影响工件的平衡，只有针对性地分析这些现象，才能有助于我们正确区分并判定出现的各种情况的原因，进而采取有效措施来减少或消除这些对工件平衡产生不利影响的因素。
结论
本文通过动平衡技术在污水处理厂中的应用实例，详细分析了转子不平衡的原因，提出了引入动平衡技术前污水处理设备存在的问题，指出引入动平衡技术是十分必要的，进而列举了引入动平衡技术的良好效果。不仅如此，还特别提出了可供采用动平衡检测时应注意的问题，为广大同行提供了借鉴的经验和技术资料。
原标题：解密：动平衡技术在污水处理厂中的应用
