一种平衡盘及使用其进行振动数据分析和处理的方法与流程

1.本发明涉及一种平衡盘及使用其进行振动数据分析和处理的方法，属于冶金、石化、电力行业的振动与调试技术领域。


背景技术：

2.振动是机械设备比较多发的故障之一，运维人员苦于身边无专业测试仪器和专业工程师相助，对此往往一筹莫展，十分头疼。如何在没有昂贵专业振动仪器的时候，利用随身携带的手持式测振表，进行振动问题的分析和处理，成为业内急需解决的痛点。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：在没有专业振动仪器的时候，如何利用随身携带的手持式测振表，对现场机械设备的振动数据进行分析和处理。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种平衡盘，其特征在于，包括相互叠加的零度盘、90度盘、箭盘、底盘，90度盘分别与零度盘、底盘连接于一点，且90度盘可绕着该点相对零度盘、底盘转动；零度盘与底盘之间相对固定；
5.零度盘包括零度盘本体，零度盘本体上的一侧设有圆形窗口，零度盘本体上位于圆形窗口周围的圆周上刻有或标有360度等分的角度刻度；
6.90度盘与零度盘连接点的周围一圈设有绕着该点等分设置的扇形结构，且各个扇形结构的半径依次逐渐增大；每个扇形结构上分别显示有一个数据，每个扇形结构显示的数据之间的差值相同；
7.90度盘与零度盘的连接点与圆形窗口边沿在90度刻度位置处的点重合；
8.箭盘连接于圆形窗口的圆心，且箭盘可以绕着圆形窗口的圆心转动；箭盘包括箭杆，箭杆一端连接箭盘的圆心，箭杆另一端至少与圆形窗口的圆周交叉；箭杆上设有预先得到的比值k的标识或刻痕；
9.底盘包括底盘本体，底盘本体上设有能够覆盖整个圆形窗口的测量片，测量片上与圆形窗口上0度刻度位置相对应的点为圆心，向外逐层设置弧形结构，且半径逐渐增大，其增大的差值与每个扇形结构显示的数据之间的差值相同；
10.圆形窗口、90度盘、箭盘、测量片均为透明材质的结构。
11.优选地，所述的箭杆另一端位于箭盘边缘。
12.优选地，所述的箭盘与圆形窗口的大小相同。
13.优选地，所述的零度盘本体上的一侧边缘设有缺口；90度盘的外侧边缘设于零度盘上缺口的外侧。
14.优选地，所述的零度盘本体上设有第一固定孔；底盘本体上设有第二固定孔，第一固定孔和第二固定孔固定连接在一起。
15.优选地，所述的扇形结构上显示的数据为将0-2中的一个数据进行等分；每个扇形结构显示的数据之间的差值为0.1。
16.一种使用平衡盘进行振动数据分析和处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
17.步骤1：建立振动测量模型：
18.按照待测旋转机械的转轴图纸，建立旋转机械的振动测量模型；
19.步骤2：测量得到振动测量模型原始的振动幅值a0；
20.步骤3：标识转轴相位：
21.利用所有的旋转机械转轴在圆周方向上为360
°
的特点，在振动测量模型上转轴的圆周上标识360度等分，并将其分别等分显示在各个平衡面上；
22.步骤4：试加重第一次：
23.根据步骤3所得到的360度的标识，在标识为“0”度的位置，增加重量为q1的平衡块，进行第一次试加重，测量振动测量模型加重后第一次后的振动幅值大小a1，并记录该数值；
24.步骤5：试加重第二次：
25.根据步骤3所得到的360度的标识，拆除在标识为“0”度位置的平衡块；并在标识为“90”度的位置，增加重量为q1的平衡块，进行第二次试加重，测量振动测量模型加重第二次后的振动幅值大小a2，并记录该数值；
26.步骤6：计算动平衡数值：
27.根据步骤2所得到的原始振动幅值a0、步骤4所得到的振动幅值a1、以及步骤5所得到的振动幅值a2，计算得到a1/a0的比值r1，计算得到a2/a0的比值r2；
28.步骤7：计算动平衡方案：
29.根据所计算得到的a1/a0的比值r1，在零度盘上找到相对应比值的弧线；根据所计算得到的a2/a0的比值r2，在90度盘上找到相对应比值的弧线；并使得90度盘上比值r2对应弧线的中点与零度盘上比值r1对应的弧线相交，形成交叉点；并盘动箭盘，使得箭盘上箭杆穿过两条弧线的交叉点；记录此时箭杆在零度盘上的角度，记作φ；即该振动测量模型需要加重的角度为φ；
30.计算需要加重的重量：查看箭杆上与两条弧线交点处相交位置的比值k，得到该振动测量模型需要加重的重量qs＝k
×
q1；
31.综上，该振动测量模型需要加重的角度为φ，需要加重的重量qs；得到动平衡结果。
32.优选地，将所述的振动测量模型上表面光滑、无磕碰伤、且圆整的面作为测量面。
33.本发明提供的一种平衡盘，结构简单易懂、操作方便，效果显著的特点，可帮助广大运维人员有效的处理设备振动问题。可针对现场发生的振动问题进行及时的分析、判断、解决，无需键相信号、无需进行幅值相位转换，利用手持式测振表，即可有效的进行测幅平衡速算。
34.通过本发明的平衡盘可以有效的解决无键相、无相位时的动平衡降振问题。无需在转子上新开槽或者布置键相信号、相位信号，从而达到快速、方便降低振动。
35.本发明涉及一种无需键相传感器、无需振动相位的现场动平衡方法，通用、便携操作，并总结分析制造成“平衡盘”，可通过“平衡盘”对现场的振动数据进行分析，并给予动平衡指导。可降低旋转机械的轴振及座振，降低振动响应，提高机组运行状态，可用于高速电机、压缩机、工业透平、发电机等旋转机械的现场动平衡。
附图说明
36.图1为一种基于两圆法的平衡盘的示意图；
37.图2为一种基于两圆法的平衡盘的侧面示意图；
38.图3为零度盘的示意图；
39.图4为90度盘的示意图；
40.图5为箭盘的示意图；
41.图6为底盘的示意图。
具体实施方式
42.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
43.本发明提供了一种平衡盘，该平衡盘基于两圆法，如图1-图6所示，其包括零度盘1、90度盘2、箭盘3、底盘4，90度盘2分别与零度盘1、底盘4连接于一点，且90度盘2可绕着该点相对零度盘1、底盘4转动；零度盘1与底盘4之间相对固定，即不能相对转动。
44.零度盘1包括零度盘本体11，零度盘本体11上的一侧设有圆形窗口12，圆形窗口12为透明材质，零度盘本体11上位于圆形窗口12周围的圆周上刻有或标有360度等分的角度刻度。零度盘本体11上的一侧边缘设有缺口1。零度盘本体11上设有第一固定孔13。
45.90度盘2中间一点周围的一圈设有沿着圆周等分设置的扇形结构，且其半径依次逐渐增大；扇形结构上显示的数据为0-2进行等分，每个扇形结构显示的数据之间的差值为0.1(即90度盘上各个阶梯结构之间半径之差为0.1)。90度盘2为透明材质。
46.90度盘2中间一点与零度盘1上圆形窗口12边沿在90度刻度位置处的点重合，90度盘2中间一点作为圆心(即为90度盘2分别与零度盘1、底盘4的连接点)，90度盘2和零度盘1之间通过销轴或铆钉在圆心位置连接，使得90度盘2可以相对零度盘1转动。90度盘2的外侧边缘设于零度盘1上缺口1的外侧。
47.箭盘3与圆形窗口12的大小相同，与圆形窗口12同心，且箭盘3的圆心与圆形窗口12的圆心通过销轴或铆钉连接，使得箭盘3可以相对圆形窗口12转动。箭盘3上设有一端连接箭盘3的圆心、另一端位于箭盘3边缘的箭杆32。箭杆32上设有比值k的标识或刻痕(比值k为从箭杆32一端至另一端依次标注1、1.5、2.0、3.0、5.0、8.0、10.0，各个数值为经过大量实验经验得到的一个类似幂指数的比例关系，各个数值的点在箭杆32上的间隔相同)。箭盘3为透明材质结构。
48.底盘4包括底盘本体41，底盘本体41上设有测量片42，测量片42为透明材质，测量片42能够覆盖整个圆形窗口12，测量片42上与圆形窗口12上0度刻度位置相对应的点为圆心，向外逐层标识弧形，半径逐渐增大，其增大的差值与每个扇形结构显示的数据之间的差值相同，均为0.1。底盘本体41上设有第二固定孔43，第一固定孔13和第二固定孔43通过销轴或铆钉固定连接在一起。底盘本体41上位于90度盘2圆心位置设有孔，该孔与90度盘2的圆心通过销轴或铆钉连接。
49.本实施例中，零度盘1、90度盘2、箭盘3、底盘4由上至下依次叠加。零度盘1、90度盘2、箭盘3、底盘4均为圆盘结构；其中零度盘1为带有缺口的残缺圆盘。测量片42与圆形窗口12的大小相同。零度盘本体11的边缘上还设有另一个槽口，用于盘动箭盘3。
50.本发明提供了一种使用平衡盘进行振动数据分析和处理的方法，包括以下步骤：
51.步骤1：建立振动测量模型：
52.按照待测旋转机械的转轴图纸，建立旋转机械的振动测量模型(通常为在表面光滑、无磕碰伤、且较为圆整的测量面)；
53.步骤2：使用手持式测振表测量振动测量模型原始的振动幅值a0；
54.步骤3：标识转轴相位：
55.利用所有的旋转机械转轴在圆周方向上为360
°
的特点，在旋转机械的振动测量模型的转轴的圆周上标识360度等分，并将其分别等分显示在各个平衡面(各个平衡面取决于旋转机械的设计图纸，一般的设计图纸上会有标注)上；
56.步骤4：试加重第一次：
57.根据步骤3所得到的360度的标识，在标识为“0”度的位置(该0度位置是在振动测量模型上转轴圆周上任意位置标注)，增加重量为q1的平衡块，使用手持式测振表测量振动测量模型加重后第一次后的振动幅值大小a1，并记录该数值；
58.步骤5：试加重第二次：
59.根据步骤3所得到的360度的标识，拆除在标识为“0”度位置的平衡块；并在标识为“90”度的位置，增加平衡块，进行第二次试加重，其中增加的平衡块重量不变，仍然为q1，使用手持式测振表测量振动测量模型加重第二次后的振动幅值大小a2，并记录该数值；
60.步骤6：计算动平衡数值：
61.根据步骤2所得到的原始振动幅值a0、步骤4所得到的振动幅值a1、以及步骤5所得到的振动幅值a2，计算得到a1/a0的比值r1，计算得到a2/a0的比值r2；
62.步骤7：计算动平衡方案：
63.根据所计算得到的a1/a0的比值r1，在静盘(即零度盘1)上找到相对应比值的弧线；根据所计算得到的a2/a0的比值r2，在动盘(即90度盘2)上找到相对应比值的弧线；并使得动盘(即90度盘2)上比值r2对应弧线的中点与静盘(即零度盘1)上比值r1对应的弧线相交，形成交叉点；并盘动箭盘3，使得箭杆32穿过两条弧线的交叉点；记录此时箭杆32在零度盘1上的角度，记作φ；即该振动测量模型需要加重的角度为φ；
64.计算需要加重的重量：查看箭杆32与两条弧线交点处相交位置的比值k，得到该振动测量模型需要加重的重量qs＝k
×
q1；
65.综上，该振动测量模型需要加重的角度为φ，需要加重的重量qs；得到动平衡结果，即通过在旋转机械的振动测量模型的φ角度位置增加重量为qs的平衡块，即可使得振动测量模型在转动时达到平衡，从而消除振动。
66.通过使用本发明平衡盘的方法，可在其中查找出对应的角度和重量，即可无需键相信号、无需相位传感器、无需角度支撑，也可计算出合适的动平衡方案，从而达到快速检测并消除振动，从而使得机组安全运行的结果。
67.另外，本发明的平衡盘的结构简单便携，计算过程方便，易于使用，无需额外架设键相传感器，极大程度的降低了现场的工程难度。