一、前言

在管架离心机高速运行过程中，细微的不平衡都会产生较大的离心力矩，引发振动、噪声增大，严重时可缩短轴承寿命甚至造成转子损坏。动态平衡补偿装置（以下简称“补偿装置”）通过在线检测并自动或手动加减质量，实现转子系统平衡补偿，从而确保离心机在额定转速下平稳运行。本文结合工程应用，从原理、装置组成、检测方法、调节步骤、安全要点及维护保养六个方面，详述补偿装置的调节流程。

二、补偿装置原理与作用

1. 原理概述

• 动态平衡补偿装置一般依托于两套或三套质量块可在高速旋转时沿径向滑动，利用离心力将质量自动移动至转子不平衡方向，通过摩擦或机械锁紧将质量固定，抵消不平衡力矩。

• 补偿质量块通常设置在定角转子外环槽或专用补偿盘中，离心时借助调心轴承或弹簧支承，使补偿块沿轴向/径向滑移，直至系统重心回归旋转中心。

2. 作用效果

• 在转速变化或样品批次不同时，可自动完成初步补偿，大幅降低启动振动及温升。

• 对于中等不平衡量（G6.3～G2.5等级）能实现瞬时在线补偿，无需停机拆装质量块。

• 在转子卸下样品或进行精细平衡前，补偿装置能降低振动至可接受范围，提高实验连续性。

三、补偿装置主要组成

1. 补偿盘（或补偿环）

• 安装在转子外缘，与转子一体或可拆卸；内部设若干补偿槽，槽内放置滑动质量块。

2. 滑动质量块

• 质量和尺寸标准化，多为铝合金或不锈钢材质，表面经硬质氧化或镀铬处理，兼顾耐磨与低摩擦。

3. 支承机构

• 弹簧或调心滚珠轴承，使质量块在静止时被轻微预压，离心时能沿预定轨迹滑移。

4. 检测与控制单元

• 部分高端系统配备在线振动传感器和微处理器，实时计算不平衡幅值并通过电磁或气压机构主动锁定质量块位置。

四、预调与检测准备

1. 设备外观检查

• 检查补偿盘与转子本体连接螺栓紧固情况，确认补偿环无裂纹、无明显划痕；

• 确保滑动质量块完好、无卡滞及弹簧预紧力充足；

2. 振动传感器校准

• 若有在线检测装置，应先对振动加速度计或速度传感器进行零位校准，确认灵敏度和安装刚性；

3. 空载试转

• 装好补偿装置的转子空载、低速（≤3000 rpm）旋转30 s，观察振动峰值；若超限（>2 mm/s），应先手工排除异常；

4. 环境与工具准备

• 将离心机放置于坚固水平地面，周边保持1 m 无障碍；

• 准备细杆扳手、测振仪、微动螺丝刀、防滑手套等工具；

五、动态补偿调节流程

1. 第一步：设置转速与运行模式

• 根据样品容积与转子级别，将转速设定为目标速度的70%–80%，以保证质量块有足够离心力启动滑移；

• 关闭快速制动，选择自由缓停，避免突停影响补偿块定位；

2. 第二步：启动离心并监测振动

• 启动离心机，待转速稳定后持续运转30–60 s，监测振动幅值；

• 若振动超出预设补偿下限（如<1.5 mm/s），说明不平衡力矩较大；

3. 第三步：初次补偿动作

• 滑动质量块在足够离心力作用下滑入补偿槽尾部；

• 补偿盘通过弹簧或机械锁止机构将质量块固定；

4. 第四步：转速递增与二次补偿

• 将转速提升至90%–100% 额定值，继续运行60 s；

• 此过程中，微小剩余力矩促使质量块进一步微调定位；

• 监测振动幅值是否降至允许范围（如≤0.5 mm/s）；

5. 第五步：手动微调（如需）

• 对振动仍超标的个别通道，可停机后在对应槽位手工添加或减除小质量块（如0.2–0.5 g）；

• 使用精密天平称量并记录质量调整量；

6. 第六步：振动曲线记录与分析

• 将不同转速点的振动值绘成曲线，确认在额定转速下的最低振动区间；

• 保存数据以便后续周期性校验；

7. 第七步：确认补偿完成

• 在额定转速下连续运行2 min，无振动跳变或新振动峰出现；

• 设定完成标志，并贴附“已动态平衡”标签及日期；

六、精细校正与反复验证

1. 多批样品测试

• 取代表性样品（空载、轻载、满载）三种状态，分别进行动态补偿流程；

• 样品重量变化会对平衡影响显著，必要时对每类状态下的补偿质量进行小幅修正；

2. 长期稳定性验证

• 周期性（如每月或累计运行200 h）重复空载与满载振动测试，确认补偿装置未出现卡滞或弹簧松弛；

• 若振动出现回升，应立即排查质量块磨损或弹簧性能下降；

3. 环境温度影响校对

• 在低温（4 ℃）与常温（20–25 ℃）环境下分别进行补偿测试；

• 因弹簧刚度和材料热膨胀差异，需根据温度条件微调补偿策略；

七、安全要点与异常处理

1. 安全联锁

• 补偿装置模块应与离心机门锁联动，只有在转子停稳并切断动力后方可拆卸或加装补偿盘；

2. 卡滞与失效报警

• 在线检测系统应监测质量块定位速度与锁止状态，若检测到异常偏移或无法锁紧，需中断运行并报警；

3. 振动超标急停

• 若在调节过程中振动突然升高超过1.5 mm/s，应立即切换至自由减速并停机检查；

• 查明残余不平衡原因，如转子安装偏斜、管架松动或补偿环受损；

4. 操作人员防护

• 调节前佩戴防护眼镜、防滑手套；

• 避免在高速侧面接近转子口，以免发生质量块脱落飞溅伤人；

八、装置维护与保养

1. 滑动面润滑

• 每次拆装补偿环时，用航空润滑脂薄抹滑道；避免使用易挥发或含固体颗粒的润滑剂；

2. 弹簧与锁止件检测

• 定期（半年一次）测量弹簧预紧力，确认在设计范围内；

• 检查机械锁止爪与卡齿，无明显磨损或塑性变形；

3. 质量块磨损监测

• 使用千分尺定期测量质量块尺寸公差，超差（>0.05 mm）应及时更换；

4. 在线振动传感器校准

• 保证加速度计安装刚性，传感器与转子装配面无松动；

• 每年进行一次零点与灵敏度校准；

九、典型故障排查