工業(yè)離心式風機振動原因及處理措施探討

黃 賓

（廣西鹿寨縣科力建設工程監(jiān)理有限責任公司，廣西 鹿寨545600）

工業(yè)生產中的風機特別是離心式風機應用很廣泛，在一些生產裝置中甚至屬關鍵設備。風機的安全、可靠運行是實現(xiàn)穩(wěn)定高效生產的重要保證。但由于種種原因，造成風機超過允許范圍的振動的現(xiàn)象并不少見，嚴重的劇烈振動會造成風機本體及其關聯(lián)設備破壞的設備事故，甚至還會造成人身安全事故。因此，必須高度重視風機的維護檢查工作。企業(yè)的設備技術人員及其操作人員和維修人員在工作中必須對風機的運行狀況進行監(jiān)測、巡查，及時發(fā)現(xiàn)故障隱患并及時排除，防患于未然。本文研究的目的在于針對工業(yè)生產中常用的離心式風機運行中易于發(fā)生的振動現(xiàn)象進行研究和可采取的處理措施，應該能對生產一線中從事此類設備管理和維修的人員提供借鑒意義。

1 風機振動的原因

離心式風機絕大多是由電動機驅動工作的，其結構圖如圖1所示[1]，主要由葉輪、蝸殼、軸和軸承座及一些控制附件組成，屬動設備。動設備完全不振動是不可能的，只是振動的允許范圍不同而已。一般來講，大型高速風機軸承采用軸瓦，潤滑采用潤滑油強制噴射潤滑，高速旋轉的主軸懸浮于油膜上，正常工況時振動很低。中小型的中低速風機軸承采用滾動軸承，常采用潤滑脂潤滑或潤滑油浸泡飛濺潤滑，正常工況時振動稍大。振動無論大小，只要符合相關技術要求即可，但是異常的、超標的振動必須及時處理，否則振動會惡化，最后造成事故和經濟損失。經過多年的工作實踐和總結，作者認為此類風機產生異常振動的主要原因有：基礎因素、安裝精度不達標、風機葉輪不平衡、管道共振等。有時，振動是多個原因共同作用的，在實際工作中，應認真綜合分析，才能找到解決問題的辦法。

圖1 風機組成

下面，作者就上文所列的振動因素及其處理措施進行分析和探討。

1.1 基礎因素及其檢查處理措施

風機基礎因素如基礎設計、施工不規(guī)范等造成風機振動往往被忽視。其實，基礎因素造成風機振動故障的事例并不少見，且其危害性很大。作為工程技術人員，首先要了解風機基礎的作用。風機基礎的作用有三個方面：

一是，根據(jù)生產工藝條件和設備安裝要求將風機牢固地固定在一定位置上；

二是，承受風機的全部重力以及工作時由于作用力產生的載荷，并將載荷均勻地傳布到地基；

三是，吸收和隔離因旋轉動力作用產生的振動，防止發(fā)生共振。

因此，當風機產生振動故障現(xiàn)象時，首先必須從基礎查找原因?；A因素主要是：

（1）混凝土基座結構設計有缺陷，基座強度和剛度不夠；

（2）基礎地質差，風機運行一段時間后，造成基礎沉降或松動；

（3）混凝土基座材料不合格，澆筑不符合規(guī)范要求；

（4）地腳螺栓及墊鐵的安裝不當。實際中，常采用二次灌漿的方法將地腳螺栓進行固定定位，其施工、安裝應嚴格執(zhí)行規(guī)范要求，以確保質量。

根據(jù)上述分析，基礎因素引起風機振動的表征主要有：基礎周圍地坪有明顯振動；基礎與地坪或二次灌漿產生的結合面存在明顯裂縫，墊鐵或地腳螺栓松動，應注意，此類振動往往比較劇烈，嚴重時發(fā)生地腳螺栓斷裂，軸承座螺栓孔崩裂，直接造成軸承座報廢；基礎產生不均勻沉降，產生基座傾斜。

處理措施：一是驗算基礎的質量是否符合要求，對于風機等旋轉式設備，由于回轉而產生的慣性力作用在基礎上，為確保安全運行，則基礎質量應等于10倍的風機機組質量[2]，不符合要求應采用加固加重措施；二是有松動的二次灌漿地腳螺栓應破除拔出，孔壁鑿毛后重新澆筑混凝土固定地腳螺栓。二次灌漿應保濕養(yǎng)護7天以上，混凝土強度達到設計強度后才能進行下一步的安裝。二次灌漿的混凝土強度可提高一級，固定效果更佳。

廣西鹿化公司復合肥廠一車間冷卻風機至2016年止已運行近8年，振動一直偏大，已困擾生產多年。即使是更新了葉輪總成，并在聯(lián)軸器對中性符合允差的情況下，運行時前后兩軸承位殼振實測振動速度有效值分別達到了3.0 mm/s和3.6 mm/s左右，這是屬于“可容忍”的范圍，但不宜長期運行工作。經我設備人員分析，認為振動大的原因有：一是混凝土基礎過于單薄，重量不足，且運行時基礎周圍地板有明顯的顫動；二是預埋地腳螺栓有松動跡象。經上級研究，決定趁當年大修時間充足的機會，對上述存在問題全面整改，破除舊基礎后，按本文前述處理措施重新設計、施工新的混凝土基礎和預埋地腳螺栓。開機正常生產后，該風機軸承位殼振實測振動速度有效值分別降到了0.45 mm/s和0.52 mm/s，屬“良好”級別。

1.2 安裝精度不達標及其檢查處理措施

安裝精度主要是指風機軸與驅動電機軸的同心度，即對中性。由表1可知[3]，離心式風機聯(lián)軸器的同心度要求很高。如果聯(lián)軸器沒有找正，或是找正達不到要求，引起風機振動將不可避免。應注意的是，即使原來同心度已經符合要求了，但是風機運行一段時間后，由于各種原因，同心度會也會發(fā)生變化，所以應注意定期檢查同心度，如發(fā)現(xiàn)同心度超過允許偏差了，要立即重新找正。因此，當風機發(fā)生異常的振動故障時，檢查聯(lián)軸器的對中情況是必不可少的。

表1 電機與離心式風機聯(lián)軸器的同心度允許偏差值（mm）

處理措施就是聯(lián)軸器的重新找正，確保同心度在偏差允許值內。聯(lián)軸器對中找正應注意的是：

一是，應以風機的聯(lián)軸器為基準，測定和調整電機來保證電機與風機兩軸線同軸；

二是，電機的四個地腳螺栓必須對角均勻緊固后才能讀數(shù)；

三是，盤動聯(lián)軸器時轉向應與風機運轉方向一致。

調整的順序應是；首先，使兩聯(lián)軸器軸線平行，即先保證軸向百分表的四個讀數(shù)相差值符合本文表1的允許值；其次，使兩聯(lián)軸器軸線同高，即先調整左右徑向偏差，最后調整上下高差，直至符合本文表1的允許值。在實際工作中，常用的打表工具——磁性表座雖然使用簡便，但卻存在著剛性不足和適用條件受限的不良情況。對于重要和安裝要求高的風機，有必要設計和制作一個專用表架配合百分表進行測量。此專用表架樣式如圖2所示，主要由抱箍、角鋼表架等組成。

作為技術員，受單位委派支援廣西鹿化公司硫酸廠的停機檢修任務，主要是U102除塵風機振動偏大需重新校正聯(lián)軸器對中。現(xiàn)場檢修人員反映，在打表過程中，徑向百分表下方讀數(shù)不時出現(xiàn)異常情況：電機墊高已經很明顯，但讀數(shù)卻不變或變?。ó敃r百分表探頭打在風機端半聯(lián)軸器上，此情況下，如電機墊高，徑向百分表在下方讀數(shù)應增大）。異常讀數(shù)的出現(xiàn)，嚴重干擾了檢修正常進行。憑多年經驗并仔細觀察后發(fā)現(xiàn)，當聯(lián)軸器轉到最下方時，百分表探頭已脫離半聯(lián)器近0.5 mm，即此時百分表探頭已不起作用，百分表出現(xiàn)假讀數(shù)。產生的原因是此次打表所用的磁性表座固定百分表的方式剛性和可靠性欠佳，當聯(lián)軸器轉到最下方時，由于磁性表座、連接桿、緊固件和百分表的自重，造成百分表下墜，探頭脫離測點，結果就是產生上文所述的異常讀數(shù)。當檢修人員按作者建議制作如本文圖2樣式的表架后，在檢修過程中，不再出現(xiàn)異常讀數(shù)，檢修任務按時圓滿完成。

圖2 自制專用表架測聯(lián)軸器同心度

1.3 風機轉子不平衡和檢查處理措施

造成風機轉子不平衡的原因主要有：葉輪出現(xiàn)不均勻的磨損或腐蝕；葉輪表面存在不均勻的積灰或附著物；葉片連接處存在裂紋或葉輪與輪轂、輪轂與軸頸的連接配合松動等。用測振儀測得數(shù)據(jù)，如果顯示振動值徑向較大而軸向較小或者振動值隨轉速上升而增大，都是轉子不平衡引起振動的特征。預防處理措施主要有：

一是，根據(jù)風機的運行工況，在進風機前工序上采取除塵措施，控制減少進入風機的粉塵等含量；

二是，定期清理風機葉輪，順便仔細檢查葉輪是否存在裂縫以及葉輪與主軸的配合情況。一般來說，轉子不平衡引起的振動都是葉輪表面存在不均勻的積灰或附著物產生的。對于難于清洗的葉輪轉子可采用化學法清洗，如硫酸生產中二硫化硫主風機葉輪，可采用氫氧化鈣稀水，再用高壓噴射機噴射清洗葉輪，速度快效果佳。

1.4 管道共振和檢查處理措施

風機的進出口管段風速很高，高速穿行的風會擾動管道，使管道發(fā)生共振。一般情況下，風機進出口管是靠法蘭和葉輪殼體剛性連接的，管道的振動必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動又引起軸承座振動，最終導致致整臺風機發(fā)生振動。此類振動的預防處理措施為：

（1）檢查風機殼體，如殼體存在裂紋的或磨損及其腐蝕嚴重的，應加固或整體更換；

（2）在振動比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風機殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動。常用的管道減震器，如KTX可曲繞橡膠接頭，即管道減震器，一般安裝于靠近風機出口端，減震效果比較明顯。另外，有些管道補償器如填料式補償器、波形補償器也可以起到減震作用；

（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來說，彎頭處更容易發(fā)生擾動管道而造成振動的現(xiàn)象，所以風機出口段宜有不小于5 m的直段，以減少出口阻力損失，達到順暢輸送介質的目的；

（4）進口調節(jié)閥宜優(yōu)先選用葉片閥，它在工作時能實現(xiàn)管道內輸送介質的均勻分布，防止產生劇烈渦流而發(fā)生振動。

2 結束語

上文闡述的引起風機振動的因素只是本人原所在企業(yè)常見的，當然不排除其他類型的風機會有其他的因素。在實際工作中，不能孤立、片面地把振動的原因歸結于某一項因素，也有可能是這四種因素共同作用的結果。因此，在分析風機振動故障時，應該根據(jù)振動特征具體分析，事實求是地綜合考慮，只有這樣，才能準確、快捷地找出振動原因，消除振動故障。