摘要：中核武汉核电运行技术股份有限公司（105所）的核动力运行试验台架主泵，由于运行年限长，出现振动、噪声变大，运行不稳定等现象，已经不能满足台架的运行要求。我公司承担了这台主泵的具体维修工作，经拆解后，发现转子的轴颈和电机导轴承磨损相当严重，系转子可能存在较大的不平衡量引起振动，加剧转子轴颈和导轴承的磨损，从而使主泵电机的振动、噪声变大，运行不稳定，需要在维修中对转子进行动平衡修复。修复过程中我们采取先对转子的不平衡量进行测定，数据分析、平衡方式分析；再选择方案进行验证，通过对比几种平衡方法和数据的对比，采取在主泵转子的上护环和叶轮进行去重的方法，完成转子的动平衡操作，达到动平衡修复技术要求。

关键词：动平衡;不平衡量;平衡位置;平衡方式

前言：我公司承接了中核武汉核电运行技术股份有限公司（105所）的主泵维修任务。该主泵系前苏联八十年代制造的主泵，用于105所的核动力运行试验台架。由于运行年限长，出现振动、噪声变大，运行不稳定等现象，已经不能满足台架的运行要求。105所聘请俄罗斯的有关专家进行维修，由于现俄罗斯已经不生产这类产品，没有维修能力。我部门承担了这台主泵的具体维修工作，对主泵进行拆解，各个主要部件的运行后的情况进行了解后，发现转子的轴颈和电机导轴承磨损相当严重。经分析：转子可能存在较大的不平衡量，导致主泵电机在运行时，由于转子的不平衡，引起振动，加剧转子轴颈和导轴承的磨损，从而使主泵电机的振动、噪声变大，运行不稳定，需要在维修中重点对转子进行动平衡修复。

由于该主泵的技术是前苏联生产制造的，缺乏技术资料，对于动平衡的要求、方法，都没有数据可查，而且该机组与我公司的类似产品的结构不同，因此转子动平衡的方法也有就不同。针对现状，我们采取先对转子的不平衡量进行测定，进行数据、平衡方式分析，再选择方案进行验证，最后进行转子动平衡的循循渐进的方法，完成转子的动平衡修复操作。通过这个方法在完全有把握的情况下，达到动平衡修复技术要求。

一、动平衡修复过程

1.对转子的不平衡量的测定

采用部门的HM5UBS卧式高速动平衡机对转子进行动平衡数据进行测定。在第一次测定时，按下图1所示，将转动部件：辅叶轮、推力镜板、叶轮等，全部装配在转子轴上。

采用图2所示的方式1将转子装在动平衡机上，设置转子的两端的护环为不平衡量的显示位置（即图1画标记处），在转速1700r/min进行测试。测试结果为图3所示：

平面1   64.4g/316度      平面2  77.9g/151度

第二次测试：把转子上的所有部件（辅叶轮、推力镜板、叶轮等）拆除，将光转子（即转子本体）装在动平衡机上，在转速1700r/min进行测定，测试结果为：

平面1   9.80g/24度       平面2  17.8g/259度

注：平面1——是转子上护环处的不平衡量

平面2——是转子下护环处的不平衡量

经过两次的数据测试，：光转子（转子本体）的总的不平衡量为27.6g，而转子装配所有的转动部件（整个轴系）的总不平衡量为142.3g。

2.数据分析、平衡方式的分析

初步分析：转子上装配的部件对整个转子的不平衡量有明显影响，特别是转子的末端的叶轮对整个轴系的不平衡量影响最大。

对于这类的不平衡，通常我们考虑在整个轴系中选取合适的动平衡（去重或加重）方式和平衡位置来平衡轴系的不平衡量，以此来达到整个轴系的平衡。

动平衡时平衡位置的选择，可以是转子本身，也可以是转子上装配的部件。

首先考虑选择单个部件（推力镜板、辅叶轮或叶轮等）为动平衡的平衡位置，但是考虑到推力镜板和辅叶轮的厚度较小，结构紧凑，在轴系中处于重要的位置和在机组运行时承担的作用，在动平衡时不宜采用去重或加重的方式对其结构进行改变。剩下的就是叶轮，叶轮的结构复杂，直径较大（大于转子本身的最大直径），而且在叶轮的下冠处也发现了以前的去重痕迹。由此，我们将叶轮选作动平衡时的一个平衡位置。

但是，对于轴系类的动平衡，通常需要选择两个或两个以上的平衡位置，来平衡轴系在旋转时产生的不平衡力偶[1]。通过前面的分析，可以选择转子本体上的平衡位置，只有转子两端的护环。在进行转子动平衡数据测试时，采取的设置方式就是将转子两端的护环选作平衡的位置。如果在测试出的（平面1  64.4g/316度 、平面2  77.9g/151度）这个数据下进行去重的话，将在转子两端护环上分别去掉约60g和70g的重量，才能将转子的动平衡精度达到要求。

但是在图1所示标记位置，可以看出护环的可去重的位置有限（只能由护环端面向内约8mm的厚度范围允许去重，去重的量非常有限），经过计算不能达到60g或70g的重量，因此选用两护环作为去重平衡位置进行动平衡是不行的，那么只能考虑在叶轮和其中一个护环上进行去重平衡。

3.选择方案的验证

综合几个可平衡去重的位置（部件），经过分析后先拟定：采取在其中一个护环和叶轮两个位置作为动平衡去重位置的方案。为了验证这个方案的可行性，采用图4所示的方式2在动平衡机上装配转子，进行数据测试和方案验证。

在转速1700r/min测得转子的不平衡数据为：

平面1   69.5g/301度      平面2  45.6g/136度

验证方法：

在显示叶轮（平面2）的不平衡量的180度位置（因为，这时动平衡参数的设置为去重方式）进行配重20g（采取粘贴橡皮泥），同样在转速1700r/min测得转子的不平衡数据为：

平面1   69.8g/302度        平面2  29.9g/134度

注：平面1——是转子下护环处的不平衡量

平面2——是叶轮下冠处的不平衡量

经测试，此时的平面2的不平衡量下降了15.7g（由于橡皮泥采取平摊大面积粘贴在指定位置处，存在质量分散的现象，所以显示出的重量数据小于配重的重量数据），说明采取在叶轮指定位置去重的方案是可以降低转子的不平衡量。

为了再次验证方案的可行性，在这次的装配方式不变和状态不变（叶轮上的橡皮泥未取）的情况下，将动平衡的参数重新设置成：方式1（即图2所示的方式），不平衡量的显示为转子的两个护环，在转速1700r/min，测量转子的不平衡数据为：

平面1   43.3g/313度        平面2  26.6g/166度

将叶轮上橡皮泥取下，再次测量转子在1700r/min时的不平衡数据为：

平面1   64.0g/316度        平面2  71.6g/150度

对比最早测试的数据：

平面1   64.4g/316度        平面2  77.9g/151度

注：平面1——是转子上护环处的不平衡量

平面2——是转子下护环处的不平衡量

经过数据分析发现：将叶轮上的配重橡皮泥去掉，转子回复到最早的状态，其测试的数据也回复到第一次的测量的数据，进一步说明在叶轮上去重，能有效去除转子的不平衡量。而且在单个叶轮部件上进行去重，能同时将整个转子的不平衡量降低。

经过上述的验证方法，找到了转子动平衡的方法：在转子上护环和叶轮下冠作为平衡的去重位置。该方法解决了在转子上、下护环处进行去重，存在去重量不够或去重量大，影响转子结构的问题。

4.转子动平衡

动平衡的方法确定后，采用方式2，在转速1700r/min，根据动平衡机显示的位置，在叶轮的下冠处用手工磨削的去重方法（因为此时叶轮处的不平衡量大于转子上护环的不平衡量，平衡时应先去除大的不平衡量），去除叶轮上的不平衡量。在对叶轮去重的过程中，当叶轮处的不平衡量为23.5g时，转子上护环处显示的不平衡量为45.8g。即：

平面1   45.8g/296度        平面2   23.5g/128度

在叶轮连续去重后，达到一定值后，转子上护环（在没有进行去重的情况下）处的不平衡量也下降了（从原来69.8g下降到45.8g）.

这时在转子上护环处进行去重，当两处的不平衡量大致相当时（23.8g/292度  22.5g/128度），则采取在上护环和叶轮上交替去重的方法，最后达到

平面1   18.1g/293度        平面2  4.99g/111度

注：平面1——是转子上护环处的不平衡量

平面2——是叶轮下冠处的不平衡量

图五是转子上护环的去重后的情况

图六是叶轮去重的情况

在转子不拆卸的情况下，重新设置动平衡参数，验证动平衡的效果。将动平衡的参数重新设置成方式1（即上、下个护环为不平衡量显示位置）。在转速1700r/min，测量转子的不平衡数据为：

平面1   7.53g/282度        平面2  2.11g/303度

注：平面1——是转子上护环处的不平衡量

平面2——是转子下护环处的不平衡量

经上面的动平衡方法的实施，最终将转子的不平衡量从几十克，降低到几克。转子的动平衡精度达到G1，完全满足主泵转子动平衡精度要求，为主泵的平稳运行提供了良好的条件。

二、创新性和先进性

在这次的主泵维修工作中的转子动平衡方法，通过采取不同的平衡方式进行验证，收集数据。特别是在验证过程中，采用粘贴橡皮泥的方式，对平衡数据进行验证，避免了对转子的本身结构的改变。同时在动平衡后，通过两种平衡方式，对动平衡结果进行相互校核，进一步验证动平衡的方法满足要求。此种动平衡修复方法解决了维修中遇到的瓶颈，攻克了该主泵转子的动平衡难关。

三、经济效益和社会效益

部门的主泵维修工作，为公司顺利完成了这次价值xxx多万元的维修项目合同。105所主泵转子动平衡修复方法的实施成功，使105所的主泵运行性能达到原主泵的各项技术要求，维修技术达到国内领先。得到中核武汉核电运行技术股份有限公司的好评。同时展现出，我公司能够承接国内尖端主泵机组的维修业务，拓展了部门尖端主泵维修市场。

四、推广应用前景

部门在不同类型转子的动平衡方法又积累了一些经验，该平衡方法在在各类屏蔽泵转子动平衡中应用，将提高屏蔽泵运行的平稳性，降低屏蔽泵的噪声和振动，延长其使用寿命。

部门新产品——屏蔽化工泵中大量使用此种平衡方法，生产出的屏蔽化工泵具有运行平稳、噪声小、振动低的优点，性能领先国内同类产品，具有良好的市场前景。

结束语：中核武汉核电运行技术股份有限公司105所试验台架用的主泵维修工作，经厂内零部件修复、转子动平衡、工地装配、台架试运行等，最后圆满交付用户。主泵在运行中，用户反应：其运行平稳，振动、噪声均达到了原主泵的各项技术要求。

经过这次主泵维修工作，转子动平衡技术的创新和应用，使我们对动平衡技术有了更进一步的认识，敦促我们在动平衡技术继续创新，探索更好，更合理的动平衡方法，提高动平衡精度。

参考文献：

[1]吴强. 电机转子动平衡工艺研究[J]. 现代制造技术与装备， 2019， 266（1）：170-170.