国内外自动化高速动平衡机技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内自动化高速动平衡机技术工艺研发动态

2008年，上海电气临港重型机械装备有限公司订购的350t高速动平衡摆架及测量系统通过预验收。350t高速动平衡机是专门用于100万kW以上大型核电站机组汽轮机及发电机转子高速动平衡与超速试验的。最大平衡转子重量350t，最大转子直径7000mm，最高平衡与试验转速4320r／min。该机器是目前亚洲最大的高速动平衡机。它将为我国核电制造业的发展提供必要的条件。

第二节 国外自动化高速动平衡机技术工艺研发动态

一、美国

美国国家仪器公司(NI)在20世纪80年代最早提出虚拟仪器(VirtualInstrument，简称VI)的概念。其核心的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度地降低系统成本，增强系统功能与灵活性。

虚拟仪器技术使现代测控系统更灵活、更紧凑、更经济、功能更强。而图形编程方式使系统软件开发更省时、更省力、更容易。无论是测量、测试、计量，或是工业过程控制和分析处理，还是其它更为广泛的测控领域，虚拟仪器都是理想的高效率的解决方案。随着计算机技术的不断发展，虚拟仪器技术也会在各领域中发挥其重要作用，并表现出强大的生命力，它必然会对自动化高速动平衡机的设计和生产产生不可估量的影响。

二、日本

日本的自动化高速动平衡机技术在亚洲处于领先地位，其最著名的公司是日本国际计测器株式会社（简称kokusai）。它是一个专门从事开发和生产汽车零部件及各种电机在线检测仪器和设备的厂家。公司成立于1969年6月1日，至今已有33年历史。

公司主要产品有：动平衡机（包括轮胎、电机转子、飞轮、发动机曲轴、连杆等）、轴类零件矫直机、齿轮啮合精度测试仪、线圈测试仪、电机综合性能测试仪（包括负载特性试验机）、地震测试仪等。

三、欧盟

欧盟各国中，自动化高速动平衡机发展最具代表性的还属德国。德国卡尔-申克股份有限公司是引领世界工业动平衡机制造技术的著名企业，从第一台平衡机问世以来，德国申克就一直致力于平衡技术的研发与应用，时至今日已有百余年的制造历史。

申克公司产品涉及众多工业领域，其中包括：模块式选煤厂、各种类型振动、筛分给料设备、离心脱水设备、火车/卡车精确称量快速装车系统、各种称重设备、自动配料系统、皮带称等；并能向国内用户提供技术先进、性能可靠的筛分式破碎机、重介旋流器、分级旋流器、絮凝剂自动添加系统、全自动压滤机、磁选机等选煤设备。

第三节 2007-2008年国内外自动化高速动平衡机技术工艺研发成果回顾

2008年国冶星生产的GYX-H5000S高速动平衡机填补国内空白,经过一年多的使用，各项性能指标达到国外同类产品水平；长春国冶星生产的硬支承高速传动轴动平衡机填补国内空白，现已在东风公司投入使用。

第四节 2009-2012年自动化高速动平衡机国内外技术工艺研发趋势分析

随着现代工业及科学技术迅猛发展，人类环保意识不断增进。无论是航空航天等高科技领域，还是机械制造、交通运输、动力及纺织机械等基础工业，甚至于医疗器械、家用电器行业，都在向高速度、高效率、高精度的方向发展。与此同时，如何抑制和减少振动噪声、节约能源、提高工作和生活环境的舒适性也引起了人们的高度重视。解决这些问题的主要途径是提高高速旋转机械的平衡精度。国内动平衡机发展鹉势，仅从随处可见的汽车轮胎动平衡业中就可窥见一斑。

现代平衡机的设计正向着高精度、数字化、通用化和模块化方向前进。因此，加大技术开发与创新的投入力度，倡导新的机械设计的理念，大胆采用新技术、新器件，设计并研制新一代的平衡机是我国平衡机产业界发展的首要问题。

第五节 自动化高速动平衡机现行技术同类替代技术发展

现代的动平衡技术是在本世纪初随着蒸汽透平的出现而发展起来的。随着工业生产的飞速发展，旋转机械逐步向精密化、大型化、高速化方向发展，使机械振动问题越来越突出。机械的剧烈振动对机器本身及其周围环境都会带来一系列危害。虽然产生振动的原因多种多样，但普遍认为“不平衡力”是主要原因。据统计，有50%左右的机械振动是由不平衡力引起的。因此，有必要改变旋转机械运动部分的质量，减小不平衡力，即对转子进行平衡。

造成转子不平衡的因素很多，例如：转子材质的不均匀性，联轴器的不平衡、键槽不对称，转子加工误差，转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。这些因素造成的不平衡量一般都是随机的，无法进行计算，需要通过重力试验（静平衡）和旋转试验（动平衡）来测定和校正，使它降低到允许的范围内。应用最广的平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。作为整机现场动平衡技术的一个重要分支，在线动平衡技术也正处于蓬勃发展之中，很有前途。由于工艺平衡法是起步最早的一种经典动平衡方法。

整机现场动平衡技术是为了解决工艺平衡技术中存在的问题而提出的。

工艺平衡法的测试系统所受干扰小，平衡精度高，效率高，特别适于对生产过程中的旋转机械零件作单体平衡，目前在动平衡领域中发挥着相当重要的作用，汽轮机、航空发动机普遍采用这种平衡方法。但是，工艺平衡法仍存在以下问题：

1)平衡时的转速和工作转速不一致，造成平衡精度下降。例如：有不少转子属于二阶临界转速的扰性转子，由于平衡机本身转速有限，这些转子若采用工艺平衡，则无法有效的防止转子在高速下发生变形而造成的不平衡。

2)平衡机（特别是高速立式平衡机）价格昂贵。

3)在动平衡机上平衡好的转子，装机后其平衡精度难以保证。因为动平衡时的支承条件不同于转子在实际工作条件下的支承条件，且转子同平衡装置之间的配合也不同于转子与其自身转轴之间的配合条件，即使出厂前已在动平衡机上达到高精度平衡的转子，经过运输、再装配等过程，平衡精度在使用前难免有所下降，当处于工作转速下运转时，仍可能产生不允许的振动。

4)有些转子，由于受到尺寸和重量上的限制，很难甚至无法在平衡机上平衡。例如：对于大型发电机及透平一类的特大转子，由于没有相应的特大平衡装置，往往会造成无法平衡；对于大型的高温汽轮机转子，一般易发生弹性热翘曲，停机后会自动消失，这类转子需进行热动态平衡，用平衡机显然是无法平衡的。

5)转子要拆下来才能进行动平衡，停机时间长、平衡速度慢、经济损失大。

为了克服以上工艺平衡法的缺点，人们提出了整机现场动平衡法。

将组装完毕的旋转机械在现场安装状态下进行的平衡操作称为整体现场平衡。这种方法是机器作为动平衡机座，通过传感器测的转子有关部位的振动信息，进行数据处理，以确定在转子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通过去重或加重来消除不平衡量，从而达到高精度平衡的目的。

有于整机现场动平衡是直接接在整机上进行，不需要动平衡机，只需要一套价格低廉的测试系统，因而较为经济。此外，由于转子在实际工况条件下进行平衡，不需要再装配等工序，整机在工作状态下就可获得较高的平衡精度。