常州市新华机电：单晶硅生长炉设备配套 现场双面动平衡测试全流程演示
26-07-02
1、被测设备：单晶硅生长炉 转速：25rpm；功率：400W
2、使用仪器：北京振通BVM-100-2D-J双通道数采器动平衡仪
主要技术指标：
► 采样频率： 每通道最高1MHz（双通道同步）
► 动态范围： 96+48dB （16位A/D，250倍放大）
► 分析频率： 无级设置，最大400kHz
► 振动测量带宽： 5Hz～400kHz
► 转速测量范围： 0.01～400,000 转/分
► 程控增益： 0.25～250倍
► 自动量程选择
► 振动测量和频谱分析的最大量程/最高分辨率：
加速度峰值 250 m/s2 0.001 m/s2
速度有效值 200 mm/s 0.001 mm/s
位移峰峰值 5000 μm 0.01 μm
高频加速度 25 m/s2 0.001 m/s2
电压有效值 10 V 0.001 mV
► 振动测量精度： 5 %
► 多种传感器： 速度、电涡流、压电加速度，力锤，声级计等
► 10阶线性相位抗混滤波
使用测振传感器：超低频速度传感器（水平）
主要技术指标：
► 频率范围：低频低端频率0.1Hz（-3db）
► 位移（X）：0.1Hz ～30Hz
► 速度（V）： 0.1Hz ～1000Hz
► 灵敏度：速度（5Hz）V：20mV/mm.s-1 (±2%)
► 量程：位移±1.5mm
► 线性误差：≤5%
► 频响误差：≤5%
► 最大输出电压：8V
► 供电电压：±12V
3、测点布置
超低频传感器安装在一个与柱形轴承座紧密贴合的卡具上，用来测量轴承座的水平振动。
4、平衡前的振动测试
设备整体固有频率的测试：
其一界固有频率为0.25Hz.难怪用户反映设备转速在12转时，设备的摆动最大。
平衡前的振动测试值：
| 设备 | 测试点 | 加速度（m/s²） | 速度（mm/s） | 位移（μm） |
| 单晶硅生长炉 | 轴承水平 | —— | 2.614 | —— |
平衡前单晶硅生长炉旋转体轴承水平方向频谱图：
用动平衡仪测得单晶硅生长炉主机旋转机构的实际工作转速为23.6rpm。根据单晶硅的生产要求，旋转机构的籽晶柱摆动最大直径范围应小于2mm。实际情况是该单晶硅生长炉的籽晶柱摆动最大直径范围大于2mm，需做现场动平衡。旋转体为一个不规则矩形旋转体，只需做单面动平衡即可。
5、现场动平衡测试完毕后，测试动平衡效果
振动测量数据：
| 设备 | 测试点 | 加速度（m/s²） | 速度（mm/s） | 位移（μm） |
| 单晶硅生长炉 | 平衡后轴承水平 | —— | 0.146 | —— |
平衡后单晶硅生长炉旋转体轴承水平方向频谱图：
6、动平衡前后的数据比较
1）通频振动能量动平衡前后的数据比较
| 测试点 | 加速度（m/s²） | 速度（mm/s） | 位移（μm） |
| 平衡前旋转体轴承水平 | —— | 2.614 | —— |
| 平衡后旋转体轴承水平 | —— | 0.146 | —— |
| 减少振值 | —— | 2.468 | —— |
| 总振动能量下降百分比 | —— | 94% | —— |
2）不平衡量动平衡前后的数据比较
根据平衡前后单晶硅生长炉旋转体轴承水平方向的频谱图，我们可以得知：
平衡前单晶硅生长炉旋转体轴承水平方向频谱图：
平衡后单晶硅生长炉旋转体轴承水平方向频谱图：
在单晶生长炉转动频率0.375Hz(23.6rpm/60=0.393Hz)下，平衡前转子振动速度为0.167mm/s，平衡后转子振动速度为0.01mm/s。振动能量下降了94%，动平衡效果非常好。
由于不方便加配重，只能通过移动单晶硅生产炉自带的配重块来实现平衡。根据BVM-100-2D-J计算出来的相位角度，利用力矩合成的平行四边形法则进行矢量计算，由计算结果移动配重块，取得平衡。
移动完的配重块位置如下图所示：
7、结论 本次在常州本地上门完成的单晶硅生长炉旋转机构现场动平衡作业，最终实现全工况振动指标全面达标：复测阶段籽晶柱单摆摆动最大直径稳定在0.8mm，远低于工艺要求的2mm阈值。
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