T8-DSA-506 旋转机械 动平衡测量及校正说明

现场整机动平衡 · 单面/双面影响系数法 · ISO 21940-11

执行摘要:1 倍频振动居高不下、检修反复无效、返厂动平衡动辄数天停产——旋转设备的不平衡问题，需要的是"现场测一次、克数角度一次算清"的整机动平衡能力。T8-DSA 动平衡模块面向现场整机平衡：设备不解体，在正常安装状态下直接测量不平衡引起的 1 倍频振动，自动算出应加校正质量块的重量、半径与角度。单面/双面影响系数法联立求解（双面含交叉耦合解除），ISO 21940-11 平衡品质等级内建，许用剩余不平衡量与达标判据自动给出；校正结果一键转为 1~4 块分块安装施工方案，双击即可反算；虚拟转子演示模式让办公室里也能完整走通"记录→加试重→求解→施加校正→校验下降"全流程。

亮点速览：

键相逐帧相位对齐 + 转速一致性校验 + 键相误接识别三重保障，算得稳、不乱跳；全过程表格化记录，报告一键导出，治理结果可验收、可存档。

一、软件功能

动平衡模块用于旋转机械的现场整机动平衡：不拆卸、不停产解体，一次或少数几次加重即可把振动降到标准允许范围。单面动平衡覆盖盘状短转子，双面动平衡覆盖跨距较长的长转子。核心功能：

二、应用场景

使用时机：设备振动检测中 1 倍频成分占主导（通常 1x 能量占总振动 60% 以上）时，动平衡是最直接、见效最快的治理手段。设备安装调试、大修后验收、振动报警处理后均可使用。

三、测量目的

3.1 为什么要做动平衡

转子上的不平衡质量在旋转时产生离心力，激起与转速同频的振动。长期超标的 1x 振动会带来：

轴承寿命缩短——振动传递到轴承，滚动体与滚道承受交变冲击，疲劳剥落提前发生；

密封与联轴器加速损坏——振动导致对中超差，密封间隙碰磨、膜片联轴器疲劳；

噪声超标——1x 振动直接产生低频噪声，影响车间环境与职业健康；

产品质量波动——机床主轴、精密设备的振动直接反映到工件表面粗糙度；

结构疲劳与安全事故风险——长期共振或严重不平衡可能引发叶片断裂等恶性故障。

3.2 现场动平衡的价值

不解体：无需吊出转子返厂或上平衡机，设备保持原安装状态，避免重复对中与附加误差；

停机时间短：通常 2~4 次开停机即可完成，比返厂平衡节省大量时间与费用；

对症下药：直接给出"加多少克、装在哪个角度"，把振动治理从经验猜测变成定量作业；

有据可查：平衡品质按 ISO 21940-11 量化评定，治理结果可验收、可存档。

四、算法原理

4.1 不平衡与 1x 响应

转子存在不平衡量 U（g·mm = 质量×半径）时，旋转产生的离心力与转速平方成正比，激起同频振动。线性范围内，测点上的 1 倍频振动矢量 V 与不平衡量 U 成正比：V = α × U。其中 α 为影响系数——"每 g·mm 不平衡在该测点产生多大的 1x 振动（幅值和相位）"。求出 α，就能反推不平衡量并算出校正质量。

4.2 影响系数法（单面）

单面平衡采用"原始测量 + 试重测量"两次法：

① 原始状态记录 1x 振动 V0（幅值 + 相位）；

② 在校正面加装已知试重 T（重量×半径，角度已知），再记录 1x 振动 V1；

③ 影响系数 α = (V1 − V0) / T，校正矢量 Uc = −V0 / α。

软件直接给出校正质量的重量、半径、角度，并可选"去掉试重块"或"保留试重块"两种工艺（保留试重时目标矢量自动扣除已装试重）。

4.3 影响系数法（双面）

长转子两个校正面互相影响：平面 1 加重会同时改变测点 A 和测点 B 的振动（交叉耦合）。软件用 2×2 影响系数矩阵描述，通过"原始 + 试重1 + 试重2"三次测量获得完整矩阵，线性方程组联立求解两个平面各自的校正质量，从数学上解除耦合——两块校正质量互不干扰、一次算清。

求解后自动执行双面检验判定：按影响系数矩阵反算两个平面各自的预测剩余不平衡量，与"许用值 × 50%"（每平面允许一半）逐平面对比，界面直接给出各平面"达标/超标"与总体判定结论，矩阵近奇异时自动保护提示。

4.4 键相相位基准——算得稳的关键

每次采集自动检测键相脉冲沿在帧内的位置，把振动相位换算到以键相为 0° 的统一坐标系——每次测量、每次开停机相位基准一致，前后数据可比、可减；

自动转速一致性校验，异常数据帧自动拒绝进入求解，防止荒谬结果；

自动识别键相通道误接（接成振动信号等）并给出提示。

4.5 平衡品质等级与许用剩余不平衡量（ISO 21940-11）

已知转子重量 m（kg）、最高工作转速 n（rpm）与目标等级 G（如 G2.5）时：

许用偏心距 e_per = 9549 × G / n（μm）；许用剩余不平衡量 U_per = e_per × m（g·mm）；

示例：转子 50 kg、1480 rpm、G2.5 → e_per ≈ 16.1 μm，U_per ≈ 806.5 g·mm；

软件自动完成计算：输入等级与转子重量后界面实时显示许用值，求解后直接对比"剩余不平衡量 ≤ 许用值"即为达标，无需人工查表。

4.6 校正块分块安装方案

选择分 1~4 块后按目标矢量自动均分，每块重量、半径、角度一次给出；

实时统计目标值、合成值、剩余值：手动修改任意一块的重量/半径/角度，统计立即刷新，剩余接近 0 显示"已配平"；

现场角度受限时双击重量/半径/角度栏自动反算：例如只能装在 45°，双击即算出 45° 时需要的重量；

双面平衡按平面 A / 平面 B 分别给出独立分块方案。

五、参考标准

六、产品优点

流程向导式操作——"记录原始 → 加试重 → 计算校正 → 加装验证"步骤化引导，初学者按界面步骤即可完成；

算得稳，不乱跳——键相逐帧相位对齐 + 转速一致性校验 + 键相误接识别三重保障，同一状态多次测量结果一致，这是与低端"简易平衡仪"的本质区别；

单面/双面一台全包——双面联立求解含交叉耦合解除 + 逐平面剩余量检验判定，长转子一次配平，无需另购双面机型；

分块安装方案直出——计算结果自动变成施工方案（1~4 块、自动均分、双击反算），贴合现场实际工艺；

自带虚拟转子演示——办公室没有转子也能完整走一遍平衡流程，培训新员工、给客户演示零门槛；

自动转速双路径——键相脉冲与频谱主峰自动辨识，免去人工测转速的繁琐；

标准内建——ISO 21940-11 品质等级自动计算许用值，报告直接引用国标判据，验收有依据；

8 通道同步采集平台——与 T8-DSA 振动/声学分析共用硬件平台，一台设备兼具测振仪、频谱仪、动平衡仪功能；

全程表格化记录与报告导出——原始/试重/校正/剩余每一步数据可追溯，交付客户、存档审计两相宜。

七、操作指导

7.1 单面动平衡主界面

下图为单面动平衡主界面：左侧参数设置区（平衡模式/通道/键相/转速/品质等级/试重参数），上方为参数与步骤记录表，右侧为转子矢量图，下方为实时波形与频谱（1x 分量清晰可见）：

图 1：单面动平衡主界面（影响系数求解 + 矢量图 + 波形频谱对照）

7.2 双面动平衡与检验判定

双面模式下，全量记录表覆盖"原始→试重1→试重2→校正→校验"全流程两测点数据；右上角双转子示意图实时标出两平面各自的试重与校正块位置；求解后自动给出两个平面各自的剩余不平衡量与达标/超标判定：

图 2：双面动平衡主界面（双测点影响系数矩阵 + 两平面独立校正方案 + 逐平面检验判定）

7.3 校正块安装方案

求解完成后"校正块安装方案"面板自动显示：选择分块数（1~4）自动均分目标矢量；手动修改任意块的重量/半径/角度，P0 目标值/合成值/剩余值实时刷新；现场受限时双击输入栏自动反算；可选"去掉试重块/保留试重块"两种工艺：

图 3：校正块安装方案（自动均分 + 实时统计 + 双击反算）

7.4 测前准备

传感器安装：振动传感器吸附或螺栓固定于轴承座水平/垂直径向位置，测量全程不得移动；双面平衡需两个测点，安装方向必须一致（都水平或都垂直），且分别靠近两个校正面所在轴承；

键相安装：光电传感器对准轴上反光贴（或键槽），轴旋转时每转产生一个脉冲，反光贴位置即 0° 基准；

接线：测点 A/B 分别接通道 A/B，键相接键相通道（软件中可任选通道作键相）。

7.5 参数设置

7.6 单面平衡流程（四步法）

① 记录原始振动：设备稳定运行后点击"记录当前帧"，表格自动记录 1x 幅值与相位；

加装试重：停机，在校正面加装已知试重（建议试重产生的振动变化量不低于原始振动的 30%），在"试重"栏输入重量/半径/角度；

② 再次记录 → 计算校正重量：记录试重后状态，点击"计算校正重量"，软件给出校正质量与安装角度，矢量图与参数表同步显示；

加装校正块 → 校验：按"去掉/保留试重"工艺安装校正块，再记录一次，表格显示校正后剩余振动并与许用值对比，即为最终结果。

7.7 双面平衡流程

① 记录两测点原始振动；

停机装试重 1（校正面 1）→ 开机记录 → 停机卸下试重 1；

装试重 2（校正面 2）→ 开机记录 → 停机卸下试重 2；

点击"计算校正重量"，软件联立求解并给出两个平面各自的校正质量与角度，并逐平面给出剩余不平衡量检验判定（每平面允许许用值的 50%）；

两块校正质量同时装到对应校正面，再次记录校验。双转子示意图实时更新试重与校正块位置。

7.8 虚拟转子演示模式（培训用）

勾选"启用测试模式（虚拟转子）"后，软件生成一台虚拟转子：内部随机产生初始不平衡（如 1457 g·mm），试重与校正块按真实物理规律（含双面耦合）影响振动响应；

可完整演练"记录→加试重→求解→模拟施加校正→校验剩余下降"全过程，点击"重置转子"重新开始；

无需任何真实设备，适合新员工培训、课堂教学与客户演示。

7.9 结果判读要点

剩余不平衡量 ≤ 许用值 → 平衡达标，可出报告；双面时逐平面均需 ≤ 许用值 × 50%；

相位在同一转速下应稳定（键相对齐后波动通常 < ±5°）；大幅波动优先检查反光贴与传感器对位；

试重后幅值相位变化太小（<10%）说明试重偏轻，影响系数信噪比差，建议加大试重重测；

校正后 1x 明显下降但总振动仍高，说明还存在其他故障成分，可用同平台频谱/诊断功能继续分析；

点击"导出报告"自动汇总测量参数、逐步记录与校正结果，生成报告文件直接存档交付。

八、建议参数

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