三點(diǎn)作圖法在熱電廠風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡中的應(yīng)用

熊燦宏

【摘 要】由于熱電廠的排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)葉輪容易磨損，常導(dǎo)致風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)偏大，通過(guò)多次對(duì)排粉風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)，提出了風(fēng)機(jī)葉輪三點(diǎn)作圖法現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的方法，有效地消除了風(fēng)機(jī)振動(dòng)偏大的設(shè)備故障。

【關(guān)鍵詞】三點(diǎn)作圖法；現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡；風(fēng)機(jī)葉輪；應(yīng)用

1.序言

（1）在熱電廠生產(chǎn)過(guò)程中，排粉風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等離心風(fēng)機(jī)常發(fā)生由于轉(zhuǎn)子侵蝕磨損、結(jié)垢、掉塊等原因引起振動(dòng)被迫停運(yùn)，過(guò)去的習(xí)慣處理方法是拆卸轉(zhuǎn)子做離機(jī)平衡，但處理過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，不僅影響了與它相配工藝主體設(shè)備的生產(chǎn)，更重要的是由此影響企業(yè)整體工藝流程的生產(chǎn)量，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在熱電企業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡技術(shù)就顯得越來(lái)越重要，而做好風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，縮短檢修時(shí)間是關(guān)鍵。而在熱電廠，排粉風(fēng)機(jī)是由于風(fēng)機(jī)葉輪不平衡導(dǎo)致的振動(dòng)故障頻發(fā)設(shè)備，是典型振動(dòng)故障設(shè)備。在此以排粉風(fēng)機(jī)為例介紹三點(diǎn)法在風(fēng)機(jī)葉輪現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的應(yīng)用。

（2）現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡方法有三點(diǎn)作圖法與動(dòng)平衡儀法。對(duì)于這兩種方法，分別采取了三點(diǎn)作圖法與動(dòng)平衡儀法同時(shí)對(duì)兩臺(tái)排粉機(jī)做葉輪現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)；用三點(diǎn)作圖法做完現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡只用了2個(gè)半小時(shí)，而用動(dòng)平衡儀做了3個(gè)小時(shí)都無(wú)法完成，甚至到最后只能改為三點(diǎn)作圖法做，只用了2個(gè)小時(shí)就完成了；由于動(dòng)平衡儀器在做動(dòng)平衡過(guò)程中過(guò)于敏感，受其它方面影響較大，難以準(zhǔn)確地捕捉到設(shè)備振動(dòng)的信號(hào)，從而難以準(zhǔn)確地判斷出不平衡點(diǎn)在哪，這樣就不但費(fèi)時(shí)，甚至無(wú)法完成動(dòng)平衡工作；而三點(diǎn)作圖法，方法非常簡(jiǎn)單實(shí)用，本人用此方法做風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡多次，每次都能成功地完成。

2.三點(diǎn)作圖法現(xiàn)場(chǎng)做排粉風(fēng)機(jī)葉輪動(dòng)平衡

（1）熱電廠排粉風(fēng)機(jī)多數(shù)是使用單懸臂式支承聯(lián)軸器傳動(dòng)的離心式風(fēng)機(jī)，由于其工作介質(zhì)是細(xì)煤粉顆粒，且溫度較高（80℃左右），在運(yùn)行一段時(shí)間后，常會(huì)由于葉輪磨損不均勻而引起軸承座振動(dòng)偏大，長(zhǎng)期下去將會(huì)造成軸承的損壞，威脅制粉系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（2）一般的處理方法需視葉輪磨損情況而定，如葉輪僅是局部磨損較大，可采取葉輪表面堆焊填補(bǔ)的方法，但往往由于所施焊接的焊條不均勻，焊接量不好控制，因此造成試運(yùn)時(shí)仍會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)偏大；如果普遍磨損已超過(guò)葉片原來(lái)厚度的1/2，則須更好葉輪或葉片，但由于葉輪加工或噴漆的質(zhì)量分布不均勻以及現(xiàn)場(chǎng)配合誤差，也會(huì)造成軸承振動(dòng)偏大。這時(shí)可采用三點(diǎn)作圖法現(xiàn)場(chǎng)找動(dòng)平衡來(lái)消除風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)偏大的故障。

（3）對(duì)熱電廠排粉風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡為例介紹整個(gè)三點(diǎn)作圖法做動(dòng)平衡的過(guò)程，具體步驟如下：

1）先試運(yùn)排粉機(jī)測(cè)得風(fēng)機(jī)后軸承水平方向最大初始振幅為A0=100μm。

2）打開(kāi)蝸殼人孔，在排粉機(jī)葉輪的12塊葉片上，逆著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向用石筆或粉筆等在葉輪每塊葉片的表面及對(duì)應(yīng)葉輪后盤上按順序標(biāo)記數(shù)字1…….12。

3）將葉輪圓周分三等分，三等分點(diǎn)分別為1點(diǎn)、5點(diǎn)、9點(diǎn)，夾角為120°，而排粉機(jī)葉輪有12片葉片，也就是每5片葉片間的夾角就為120 °；以A0為半徑畫圓，在A0圓周上三等分，夾角為120 °，其編號(hào)與葉輪標(biāo)記點(diǎn)1點(diǎn)、5點(diǎn)、9點(diǎn)相同，分別為A、B、C；等分點(diǎn)用A、B和C表示，圓心用O表示，如圖1所示：

圖1 在A0圓三等分圓

（4）加試重，取試重p（g）。

①試重塊計(jì)算公式：M=150AG（3000/n）2/R；其中A為初始振動(dòng)幅值mm，G為轉(zhuǎn)子葉輪重量kg，R為配重圓半徑mm，可粗略近似看成葉輪半徑，n為轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速r/min（注意在加配重時(shí)焊條重量也應(yīng)計(jì)算在內(nèi)）。

②按照原始振動(dòng)值進(jìn)行計(jì)算加試重塊重量：p=150AG（3000/n）2/R=150×0.1×1500×（3000/1450）2/900=107g，分別在1點(diǎn)（A）、5點(diǎn)（B）、9點(diǎn)（C）對(duì)應(yīng)的葉片的后盤表面上加取試重塊p=107g，注意只需點(diǎn)焊穩(wěn)固就可以，封好蝸殼人孔，分別試運(yùn)測(cè)得風(fēng)機(jī)后軸承水平方向最大振幅分別為：A1=126μm、A2=86μm、A3=96μm。（注意每次加試重試運(yùn)時(shí)必須將上一次試運(yùn)的試重塊取掉）

（5）以相同的比例作圖2。

①以A為圓心，以A1為半徑畫圓。

②以B為圓心，以A2為半徑畫圓。

③以C為圓心，以A3為半徑畫圓。

④圓A1和圓A2交于a，圓A1和圓A3交于b，圓A2和圓A3交于c，如圖2所示：

圖2 三個(gè)圓相交于a、b、c、點(diǎn)

⑤連接a、b、c三點(diǎn)，并作△abc的外接圓（見(jiàn)圖3），其圓心為O1；（用CAD畫圖輸入3P三點(diǎn)畫圓便可作出三角形外接圓）。

圖3 △abc的外接圓

⑥連接圓心OO1。

⑦測(cè)得OB與OO1的夾角為W°=32°。

（6）平衡質(zhì)量的計(jì)算和平衡位置的確定。

①平衡質(zhì)量計(jì)算公式：m=p×A0/OO1；計(jì)算得配重塊的質(zhì)量m=107×100/20.55=520g，除去焊接配重塊需2條焊條，30g/條，因此所加配重塊的質(zhì)量約460g；

②平衡位置：在葉輪上，由B點(diǎn)向C點(diǎn)移動(dòng)W°=32°。

（7）加了平衡配重塊后試機(jī)，3-1#排粉機(jī)風(fēng)機(jī)后軸承的振動(dòng)數(shù)值為：水平2.0mm/s（振幅6μm），垂直1.9mm/s （振幅4μm），軸向2.0mm/s （振幅6μm）。

（8）排粉風(fēng)機(jī)后軸承水平方向的振動(dòng)幅值在動(dòng)平衡前、后對(duì)比情況如下表：

做動(dòng)平衡過(guò)程中振幅值對(duì)比表（單位：μm）

由上表可看出，在經(jīng)過(guò)三點(diǎn)作圖法做動(dòng)平衡后，水平方向最大振幅由初始振幅100μm下降到了6μm，3-1#排粉風(fēng)機(jī)達(dá)到良好的振動(dòng)狀態(tài)，消除了風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)偏大的設(shè)備故障。

3.結(jié)語(yǔ)

（1）在實(shí)際應(yīng)用中，三點(diǎn)作圖法做動(dòng)平衡的方法相對(duì)于畫線法、兩點(diǎn)法及動(dòng)平衡儀器等方法，三點(diǎn)作圖法是容易理解、做法簡(jiǎn)單，且可有效地降低風(fēng)機(jī)振動(dòng)值，消除設(shè)備故障，較為實(shí)用；而動(dòng)平衡儀器易受地腳松動(dòng)、不對(duì)中、軸承頻率等其它方面因素影響，容易產(chǎn)生不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，判斷不夠準(zhǔn)確，在低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上不夠?qū)嵱谩Ｒ蚴止ぎ媹D往往存在較大的誤差，所以往往是使用CAD軟件作圖，既方便快捷又準(zhǔn)確。

（2）三點(diǎn)作圖法在排粉風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡中能成功應(yīng)用，可舉一反三，在其它風(fēng)機(jī)發(fā)生葉輪動(dòng)不平衡引起振動(dòng)大時(shí)也同樣可以使用這種方法來(lái)消除振動(dòng)故障。

（3）三點(diǎn)作圖法找動(dòng)平衡時(shí)，須注意以下事項(xiàng)：

①按葉輪編號(hào)時(shí)不得將次序打亂，且編號(hào)不應(yīng)被抹掉，最好是逆著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)向編號(hào)，編號(hào)可寫在不容易磨損的葉輪后盤表面上，以防試運(yùn)后被煤粉沖刷掉。

②用焊條貼焊平衡配重塊時(shí)，應(yīng)該焊在磨損不嚴(yán)重的葉輪后盤表面上，以防止平衡塊在磨損后造成振動(dòng)加大。

③試加重塊后分別測(cè)得的3次振動(dòng)值，都必須是在同一軸承座的同一方向上，并要求數(shù)據(jù)是最大振動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定值。

④做動(dòng)平衡時(shí)，應(yīng)盡量防止受周圍振動(dòng)的影響，可采用緊固地腳螺栓等方法。

⑤因每次試運(yùn)都須拆、裝蝸殼人孔，為了節(jié)省時(shí)間，試運(yùn)時(shí)蝸殼人孔只需上緊四個(gè)角的螺栓即可，不需安裝石棉繩，以便拆卸。

⑥由于風(fēng)機(jī)葉輪不平衡一般是表現(xiàn)在軸承的水平方向上的振動(dòng)，所以通常只需測(cè)出軸承的水平方向上的振動(dòng)幅值便可做動(dòng)平衡。

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