利用數據分析理論消除影響外轉子軸流風機振動的因素

杭州微光電子股份有限公司 俞 翔

利用數據分析理論消除影響外轉子軸流風機振動的因素

杭州微光電子股份有限公司 俞 翔

外轉子軸流風機是利用外轉子電機直聯風葉的一種新型風機。外轉子電機具有電機空間及材料利用率高的特點，外轉子風機具有結構緊湊、外形美觀的特點，越來越多地取代傳統軸流風機用于制冷暖設備。

外轉子軸流風機由于其一體式結構，導致影響整機振動的因素過多。當出現振動測試不合格的情況，風機只能整體拆分或重新測量定子的同心度，或測試轉子的同心度，或重做風葉的平衡，甚至還得去測量軸承和軸承室的配合尺寸。因此要提高外轉子軸流風機的振動測試合格率，從生產過程的源頭上控制各種導致產品振動的因素,才是解決問題的關鍵。

一、機械振動模型

機械振動是指質點（或任何物體）在其穩定平衡位置附近所做的周期性往復運動。它是一種特殊而又廣泛存在的運動形式，描述振動的物理量有位移、速度和加速度。最簡單的振動是簡諧振動，其數學表達式為：

x(t)=Αsin(ωt+φ)。 （1）

振動是一個具有大小和方向的物理量，是一個矢量，其特性取決于振動的3個要素。振幅 A 表示振動的大小，角頻率ω表示振動的快慢，初始相位角φ表示振動物體的初始位置。

二、原因分析

在此數學模型的指導下，針對解決外轉子軸流風機振動故障，我們成立了QC小組，小組成員有技術人員、質管人員、生產管理人員、各工序有一定經驗的生產員工組成。首先運用了頭腦風暴法，集思廣益，編制了因果圖（圖1）。因果圖成形后，所有影響的因素基本明確，我們就將消除這些因素的方法再列明，從主要問題著手解決。對有些一次就可消除的因素立即著手改善，對那些需要日常控制的，首先安排對員工的強化培訓，并落實責任人加強監控，同時在文件中體現固化。

大家一致認為，其中最主要的也是一直困擾我們的因素是振動量的測試，由于外風機絕大多數是配合機組使用的，經常出現我們測試認為振動好，而客戶安裝后整機振動大的現象。分析原因都是因為風機本身的振動值偏大引起的，我們首先將重點放在探討風機的振動測試方法上。

三、解決方案

在組織小組成員認真仔細地學習了《軸中心高為56mm及以上電機的機械振動和振動的測量、評定及限值》（GB 10068）以及《通風機振動檢測及其限值》（JB/T8689）后，選擇了剛性安裝方式，按風機的規格及固有頻率將風機分類，制作其模擬支承系統，支承系統的頻率約為風機頻率的1.2～1.5倍。為檢查支承系統的可信度，我們多方聯系國內外振動測試技術權威，基于德國Artem is振動的高級分析技術，綜合了浙江大學的動平衡測試系統。通過不斷實驗，我們找出風機和基座的共振狀態，然后再將測量值去掉基座的振動，以獲取風機的真實振動值。測試人員利用兩個傳感器不斷改變位置，并采用相接近的點相互作為參考點和位移點，將獲得的一組組測試數據進行比較，然后判斷風機與支承座的整體振動狀況。

振動值就是風機本身的振動加上基座的共振。由于在垂直方向達到了平衡，支架對風機的影響值最小。這時測得的振動值略大于風機真實振動值，從生產廠加強控制的質量指標的角度，我們認為這一數據可視作風機本身振動值，這樣也就確定測試方式。

接下來問題也發現了，那沒有通過測試的10%的風機，通過反復考證后終于得出結論，我們的平衡儀精度不夠！對癥下藥，小組成員提出了采用修正值去校正平衡的建議，很快得到試驗和采用，通過復式平衡后的風機98%可一次通過測試，我們的產品整體振動質量提高了一個檔次。

四、結論

影響外轉子軸流風機整機振動的因素很多，傳統的測試方法無法滿足生產檢測的要求。為了提高外轉子軸流風機的振動測試合格率，我們建立了一種新的分析方法，利用數據分析理論消除影響外轉子軸流風機振動的因素，從而從生產過程的源頭上消除各種導致產品振動的因素，并取得了非常好的效果。