影响系数法
早在1870年,Martinson就已经开发出一种平衡机。在这种平衡机上,“重点”是由手工标出的。在较低的速度(低临界转速下),由Jeffcott转子的运动分析可知“重点”与“高点”是一致的。
T. C. Rathbone是一个在西屋公司南费城分公司从事大型发电机组工作的实验工程师,在其1929年的文章《汽轮机振动与动平衡》一文中,介绍了利用闪光观测器研究一个重达50吨的转子的振动问题。
在1934年,通用电气公司的E.L. Thearle提出了一种基于线性转子系统的双平面半图形的平衡过程。与Rathbone的实验迭代求解相比,Thearle这种方法得到的是一种解析解。
在1939年,J. G Baker和T. C. Rathbone在各自的文章中概述了Thearle的研究工作。J. G Bake:在其文章中介绍了利用一次仅影响一个轴承的成组试重集合研究振动的方法,该方法应用到了两个轴承和三个轴承的系统,该文献被认为是影响系数法建立中的关键文献。
在1932年,K.R. Hopkirk在其中给出我们所说的影响系数法的定义原则。在1940年,K.R. Hopkirk在其文献《Notes on methods of balancing》中提出了一中利用影响系数的双平面动平衡方法,该方法同我们影响系数方法一样。
在1964年,T.P. Goodman介绍了利用最小二乘法的动平衡方法,该方法极大的改进了动平衡技术。
基于不同的组合方式,A.G Parkinson, M.S. Darlow, A.J. Smalley, and R.H. Badgley在其研究了他们所谓的统一平衡方法。
在1972年,J. W Lund和J. Tonnesen在其中对每个平衡面利用两次试重来识别和减少仪器误差。
国内学者对影响系数法也进行了大量的研究工作,空军工程大学邓理博等人针对平衡过程中影响系数法存在的残余振动量偏大、配重质量受限等问题,提出了3种改进方法:即加权迭代最小二乘法、限制配重的最小二乘法和基于遗传算法的最小二乘法,并进行了实验验证。南京航空航天大学的章憬漩等人也对最小影响二乘系数法进行改进,研究了基于遗传算法的最小二乘法,使平衡配重量和残余振动值均达到了优化。重庆大学的凌建等人通过求转子轴承系统的频响函数获得转子的影响系数,并进行了相应的实验研究。西安热工研究院的寇胜利对柔性转子采用影响系数法产生的病态方程进行了研究,并提出了防止平衡过程中出现病态方程的方法。
模态法
K.P. Hopkirk在1932年中首次将受静不平衡力P和力偶T引起的振动归为两种模式,并给出了受诸如K1P K2T线性组合的激励决定的临界转速公式。给出了在一端存在不平衡时,两阶转子振动的模态变化情况。
在1953年,L. P. Grobel在其中给出了一种从低阶平衡转子的模态方法。在1969年,J.R. Lindsey在其中详细给出了利用灵敏度和高点数组和的静力-力偶平衡试重方法。在六十年代,Lindsey给出的方法平衡了一百多个转子。
在1959年,R.E.D. Bishop在其中提出了具有分布质量和弹性的圆形转子的振动位移的幅值方程,同年,R.E.D. Bishop和G M. L. Gladwell介绍了模态动平衡的内涵。
1963年,A. G Parkinson、K.L. Jackson及R.E.D. Bishop进一步讨论了模态动平衡的理论及在几个细轴上的相关实验。A.L.G Lindley和R.E.D. Bishop中讨论在轴承刚度远大于轴刚度的120-SOOMW大型汽轮机上模态动平衡法的应用。
国内方面,林宝根在1991年对汽轮机振型平衡方法进行了研究,并分析了平衡修正面的选择问题;浙江大学贺世正等人在2000年对具有弹性支承悬臂高速转子进行振型分离平衡做了理论探讨,并给出了满足平衡一、二阶振型在转鼓上的加重比例;西安交通大学徐宾刚、屈梁生等人将全息谱技术引入振型平衡法上,实现柔性转子前两阶阵型的平衡,并给出了减小平衡误差的相应对策。
仅用振幅的动平衡法
在振动测量的早期,很难精确得到一倍频的相角。仅用振幅的动平衡技术在那时出现,并且该技术一直应用到今天。
在西屋电气制造公司的研究部,GB.Karelitz使用三次试重来平衡发电机。这种图形技术使用不平衡探测器来查找质量不平衡;不平衡探测器包括四个透明带,这些透明带在一端的支点上连接在一起。该方法可使用于不同大小的试重。
F. Ribary提出了一种图形化的构思,即仅使用从系统的初始状态和三次试重运行获得振动幅度就能平衡系统。LJ. Somervaille大大简化了Ribary的图形法。Somervaille的作图法也被称为无相位的四圆平衡法。普遍使用的四圈法可以在C. Jackson中找到。
只用振幅的平衡方法有以下的进一步发展。K.R. Hopkirk提出只用振幅执行两个平面的精确点(或称准点)平衡的分析解决方案;这种技术需要运行七次。通过使用两种模式的模态平衡试重,L.E. Barrett, D.F. Li和E. J. Gunter X改进了K.R.Hopkirk的方法;通过三种模式的配重,E.J. Gunter, H. Springer和R.R. Humphris发展了使用无相位信息的模态平衡法平衡转子。在没有参考早期的相关发展情况下,L.J. Everett独立地研究出了仅使用振幅的双平面平衡法。
由于仅使用振幅的平衡方法需要多次的开停车运行,与影响系数法相比这种方法效率较低。此外,完成这样一个平衡以后,没有信息将有助于微调平衡或者在未来执行的平衡。进一步的修正平衡还需要四次起停车。