離心通風(fēng)機(jī)振動(dòng)問題研究

李環(huán)

摘 要：離心通風(fēng)機(jī)振動(dòng)首先通過支撐的軸承箱表現(xiàn)出來，用手摸有明顯振感，測振儀測量振幅在0.08mm以上，常伴有摩擦、噪聲異音及軸承溫度升高等情況，并影響到關(guān)聯(lián)設(shè)備、引起共振，嚴(yán)重時(shí)或處理不及時(shí)，將造成動(dòng)靜摩擦、軸承損壞、軸承箱地角斷裂，甚至飛車。本文針對(duì)某離心通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象，對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，利用電機(jī)啟停檢測和頻譜檢測診斷出故障部位，并采取有效解決措施，保障了設(shè)備的正常安全高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：離心通風(fēng)機(jī)；振動(dòng)超標(biāo)；頻譜檢測；現(xiàn)場動(dòng)平衡校驗(yàn)

1離心通風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因分析

1.1風(fēng)機(jī)葉輪平衡不良。一般來說，不平衡產(chǎn)生基頻振動(dòng)，不平衡可能在風(fēng)機(jī)葉輪或電機(jī)轉(zhuǎn)子，但考慮到通常風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量比電機(jī)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量大，當(dāng)大轉(zhuǎn)子與小轉(zhuǎn)子連接在一起時(shí)，由于前者的振動(dòng)具有轉(zhuǎn)高的能量，可以將后者激勵(lì)起來，而后者振動(dòng)時(shí)則對(duì)前者影響較小，因此主要的根源很可能是在風(fēng)機(jī)一側(cè)。

1.2從理論上講，不平衡只能激發(fā)基頻振動(dòng)，但這是建立在振動(dòng)系統(tǒng)是線性系統(tǒng)的前提條件下，如果風(fēng)機(jī)軸承是滾珠軸承，容易呈現(xiàn)一定程度的非線性，對(duì)于非線性系統(tǒng)，不平衡不僅能激發(fā)基頻（與轉(zhuǎn)速同步的頻率）也能激發(fā)高頻（通頻）振動(dòng)。因此只要將平衡調(diào)整好，各種頻率的振動(dòng)都可降低。

1.3電機(jī)銅條斷裂。電機(jī)的工作原理是：磁力線切割轉(zhuǎn)子銅條，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，銅條中就有電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用使銅條受到電磁力的作用。兩根對(duì)稱的銅條受到大小相等、方向相反的電磁力作用，合成為一個(gè)轉(zhuǎn)矩，如果銅條斷裂、則該銅條沒有電流通過，而對(duì)面的可通過端環(huán)與其它銅條形成閉合回路，仍有電流通過，當(dāng)改變風(fēng)門開度時(shí)，電于電流變化，必然引起電磁力和徑向力和變化，使振動(dòng)突變。

1.4如果電機(jī)銅條雖然裂紋，但未完全斷開，在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，裂紋部位的接觸時(shí)好時(shí)壞，這時(shí)通過的電流時(shí)大時(shí)小，振動(dòng)就會(huì)表現(xiàn)出不穩(wěn)定。

1.5以上僅從振動(dòng)的機(jī)理分析電機(jī)銅條斷裂，從其它方面觀察也存在如啟動(dòng)過程中電機(jī)聲音異常、電機(jī)定子電流波動(dòng)等表現(xiàn)。

1.6電機(jī)銅條斷裂是因?yàn)殚L期運(yùn)行過程中振動(dòng)偏高以及處理振動(dòng)多次啟動(dòng)的次要原因，更主要的是因?yàn)殂~條與端環(huán)連接處焊接強(qiáng)度不夠。

離心通風(fēng)機(jī)振動(dòng)的處理措施：①進(jìn)行風(fēng)機(jī)側(cè)葉輪的動(dòng)、靜平衡。②檢查對(duì)輪對(duì)中情況及螺栓連接是否良好。③對(duì)電機(jī)銅條（與端環(huán)連接處）裂紋、斷裂處用銀焊修復(fù)或更換。④對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡。⑤在風(fēng)機(jī)與電機(jī)連接狀態(tài)下對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子作平衡。

2具體實(shí)例分析

某廠現(xiàn)有離心通風(fēng)機(jī)1臺(tái)，主要為制氧作業(yè)提供用風(fēng)。該風(fēng)機(jī)自從投產(chǎn)使用以來，各方面性能良好，但2年后在一次運(yùn)行中突然發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)噪聲異常偏大，軸承座劇烈振動(dòng)，其H方向振動(dòng)速度已達(dá)8.7mm/s，超出運(yùn)行機(jī)械ISO2372、ISO3945振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（7.1mm/s為警告值）。為了消除振動(dòng)故障，采用BVM-100-2D振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器，對(duì)風(fēng)機(jī)端軸承的振動(dòng)波形及頻譜進(jìn)行采集，深入分析原因，查出故障部位并及時(shí)解決。振動(dòng)超標(biāo)，會(huì)使軸承溫度上升，磨損加劇，嚴(yán)重的還會(huì)使地腳螺栓斷裂，軸承箱體開裂，甚至?xí)谷~輪開裂和解體。

現(xiàn)場檢測過程：首先對(duì)離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行測點(diǎn)布置。振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器安置在電機(jī)1# 處進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若振動(dòng)為電磁原因引起，則當(dāng)啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，振動(dòng)值將迅速增大；當(dāng)停閉電機(jī)時(shí)，振動(dòng)值會(huì)迅速減小為0，且頻譜中尚未出現(xiàn)電源頻率。然而，通過振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)得知，振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速增大而逐漸增大，隨轉(zhuǎn)速減小而逐漸減小。顯然，該振動(dòng)故障應(yīng)排除電磁原因。平衡前振動(dòng)檢測數(shù)據(jù)：當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行到正常轉(zhuǎn)速1120r/min時(shí)，通過BVM-100-2D振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器檢測各測點(diǎn)（H、V、A3個(gè)方向）振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)端6# 處軸承H方向上的振動(dòng)加速度、速度、位移各數(shù)值已超出正常范圍。檢測出風(fēng)機(jī)端6# 處軸承H方向的振動(dòng)波形和頻譜變化趨勢，時(shí)域波形近似正弦曲線；振動(dòng)相位比較穩(wěn)定，為同步正進(jìn)動(dòng)；振動(dòng)大小隨轉(zhuǎn)速增減而變化明顯；振動(dòng)能量集中在1倍頻處（18.67Hz），有突出的峰值，高次諧波分量較小。依據(jù)以上風(fēng)機(jī)端6# 處軸承H方向振動(dòng)波形及頻率的明顯特征，可判斷出該風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象是由轉(zhuǎn)子不平衡造成的，屬于機(jī)械原因。

解決措施：考慮到安全生產(chǎn)的重要性，檢修人員需立即展開現(xiàn)場動(dòng)平衡校驗(yàn)工作?，F(xiàn)場動(dòng)平衡校驗(yàn)過程：①測點(diǎn)選擇：啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，運(yùn)行穩(wěn)定后，選取軸承座H方向上的一點(diǎn)，其振動(dòng)值變化最能反映不平衡量的大小，記為測試點(diǎn)M，用振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器測得振幅A0=190μm，風(fēng)門開度40%，記錄后停機(jī)。②根據(jù)本次振動(dòng)情況、葉輪直徑和配重塊經(jīng)驗(yàn)值（一般為M0=150～300g），取試加重塊質(zhì)量M0=180g。③打開檢查門，先對(duì)葉輪進(jìn)行除塵處理，再將葉輪前盤圓周3等分，分別記作A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)。將試加重塊質(zhì)量M0=180g依次焊接于A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)，并測M點(diǎn)振幅A1=202μm，A2=256μm，A3=228μm。④作圖：以葉輪前盤中心O為圓心，A0為半徑作圓，將圓3等分，分別記作A、B、C3點(diǎn)；以A、B、C3點(diǎn)為圓心，以A1、A2、A3為半徑作弧，3弧相交于E、F、G3點(diǎn)；再作出EFG型心D點(diǎn)，連接OD并延長與圓O交于H點(diǎn)，H點(diǎn)即配重點(diǎn)，測量長度LOD=32.46μm。⑤根據(jù)公式可計(jì)算出配重質(zhì)量：M配=M0A0/2LOD=180×190/（2×32.4）=526.8g式中，M配為配重質(zhì)量；M0為試加重塊質(zhì)量；A0為初始振幅值；LOD為測量長度值。⑥在風(fēng)機(jī)葉輪前盤圓周上找出實(shí)際H點(diǎn)位置，將配重塊質(zhì)量減少到470g，焊牢即可。⑦關(guān)閉檢測門，離心通風(fēng)機(jī)動(dòng)平衡校驗(yàn)結(jié)束。

平衡后振動(dòng)檢測數(shù)據(jù)：當(dāng)風(fēng)機(jī)再次運(yùn)行到正常轉(zhuǎn)速1120r/min時(shí)，通過BVM-100-2D振動(dòng)數(shù)據(jù)采集器檢測出風(fēng)機(jī)端6# 處軸承H方向上的振動(dòng)加速度、速度、位移各數(shù)值處于正常范圍內(nèi)。

3結(jié)語

經(jīng)過事后跟蹤，該風(fēng)機(jī)通過本次振動(dòng)診斷與處理后，現(xiàn)場噪音值由原來的102DB降低到78DB左右，軸承溫度由70℃降低到32℃左右，風(fēng)機(jī)端軸承H方向振動(dòng)速度由8.7mm/s降低到2.4mm/s左右，整臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，總體反映出對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)后取得了不錯(cuò)的效果。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：廣東省佛山市南方麗特克能凈科技有限公司）