風機葉片修復方案及三點配重法解決風機動不平衡問題

摘 要 ：風機是建材企業（包括水泥廠、陶瓷廠、玻璃廠）常用的一種設備，由于工作環境中的粉塵多，風機的風葉磨損較為普遍。通過分析風機風葉補焊及現場動平衡實踐，結合生產現場對風機風葉磨損及風機振動處理方法進行探討，最終確定了工業風機風葉補焊及找動平衡修復工藝的技術關鍵、材料和主要焊接修復步驟。利用奧氏體AC808耐磨堆焊焊條堆焊風機葉片并用三點配重法，成功修復了30多臺各類型號的風機（如篦冷機鼓風機、立磨循環風機、高溫風機、收塵風機），使得風機葉片的使用壽命提高了4倍左右，探索出了較理想的修復工藝。

關鍵詞：風機葉片；焊接修復；找動平衡

1 引言

風機轉子振動類型有橫向振動、軸向振動及扭轉振動，其中橫向振動對機械轉動的影響最為嚴重，因此，它是振動檢測的主要對象。風機在運轉一段時期后，由于葉輪的磨損，致使風機工作時振動超差。風機葉輪破壞形式屬于嚴重的磨粒磨損，葉片進風口被磨成了尖刀鋸齒狀，邊緣部分被磨穿，與面板發生部分脫離，失去平衡，致使風機無法正常工作。

2 風機堆焊修復要點

2.1控制葉片變形

控制葉片變形在風機堆焊修復中起關鍵性的作用。如果修復過程中不能很好的控制葉片變形，將導致風流紊亂，使風機的震動加大、風量減小，還會導致平衡失效，使風機無法正常使用。堆焊后的葉輪，在驗收時不僅需作靜、動平衡試驗，還需各表面的尺寸、形狀及位置滿足偏差要求。由于堆焊會使葉輪受熱不均勻，產生焊接應力，導致焊接變形等，故還需采取適當的工藝措施，才能把葉輪變形控制在公差范圍內。

在堆焊時采取了以下的工藝措施：

2.1.1保證焊接順序

在每一葉片上堆焊完一塊配重塊后，轉動葉輪，在對稱葉片相應位置，堆焊另一堆焊塊。如此循環往復，直至把各葉片堆焊完畢。以此順序堆焊，可使葉輪前、后盤均勻收縮，并可避免熱應力過于集中，減少焊接變形。

2.1.2錘擊焊縫

葉輪變形是由于堆焊層在冷卻過程中發生縱向、橫向收縮造成的。每堆焊完一堆焊塊，用小錘輕擊，延展堆焊層，可補償部分收縮量，減少變形。

2.2耐磨堆焊的對稱均勻性

風機葉片的磨損失效形式屬顆粒磨損，由氣流中的硬質顆粒在慣性及壓力的作用下，直接沖擊葉片頭部所致，磨損不均勻，這就要求在堆焊過程中，不同的部位堆焊量不一樣，磨損嚴重的部位重點保護，磨損較輕的部位焊成搓衣板狀條紋即可。但每個葉片的相同部位堆焊量必須保證一樣，從而確保葉片的平衡性。

2.3材料的高耐磨性

材料的高耐磨性能夠大大提高風機的壽命，不致使風機頻繁修復，減小了因停產造成的不必要的損失，南京立豐公司采用自行研制的奧氏體AC808耐磨堆焊焊條屬于高鈮高合金型堆焊焊條，為滿足葉輪常溫及高溫的抗磨性能，加入了Cr、Mo、W、Nb、B、Ti、V等多種合金元素強化。堆焊層具有優異的耐磨性和良好的韌性，而且能在高溫下保持較高的硬度和耐磨性。該焊條堆焊層硬度HRC68-73，其組織為在馬氏體基體上彌散分布大量碳化物硬質點的過共晶高合金，相對抗磨粒磨損性能為16Mn鋼的144倍（實驗平均結果），主要合金元素如表1。

2.4動平衡的精度

葉輪修復后的動平衡測量是控制葉輪修復質量的關鍵技術之一。采用三點配重法能有效保證風機動平衡精度。

3 風機葉輪修復具體方案

（1） 清除葉輪表面的灰塵、油、銹雜質，使之露出金屬光澤。

（2） 檢查風機葉輪是否有裂紋等缺陷，如有裂紋等缺陷應及時處理。

用奧氏體AC808焊條對風機葉輪的磨損、損傷部位進行補焊，葉片和側板磨損部位進行耐磨堆焊5mm厚并打磨，保證堆焊處圓滑過渡，局部可焊到8mm厚，磨損較輕處焊成搓衣板狀條紋。

（3） 堆焊過程要分段焊接，盡量控制熱輸入，并釋放應力，減小葉片變形。

（4） 堆焊過程要對稱施焊，保證每個葉片具有相同的堆敷量，同時，葉片相對應部位也應具有相同的堆敷量。

（5） 用三點配重法對修復后的風機葉輪進行動平衡校正。

4 三點配重法理論分析

假設葉輪上有一不平衡量，所處角度為α，則分量mx 、my表示不平衡量，如圖1所示。

為了確定風機的不平衡量m的大小和位置角度α。啟動風機，當風機的轉速達到額定轉速時，用測振儀在軸承處測試振速。設振速為V0，k為比例系數，則不平衡量m和振速V0存在下列關系：

5 修復步驟

6 實 例

筆者公司2#窯尾除塵離心風機型號為Y4-73-24.5D、軸功率為710KW、轉速為980r／min、流量為420000m3／h，是整個窯尾系統除塵動力源，將凈化處理的干凈煙氣排入大氣。

測試時初始振速V0＝22mm／s選取試重M＝400g在葉輪上標示P1（α＝0°）、P2（α＝120°）、P3（α＝240°）三點，分別加試重M，并測得振速分別為V1＝12mm／s、V2＝24mm／s、V3＝33mm／s。

依下列公式計算得：

k2＝（V12＋V22＋V32－3V02）／3M2＝0.00074

mx＝（V12－V02）／（2Mk2）－M／2＝－774.32

my＝（V22－V32）／（2Mk2）＝－272.15

m＝＝820.75

α＝tg－1（my／mx）＝19.5°

試驗表明：在葉輪180°＋19.5°＝199.5°位置加重820.75g時，達到了現場動不平衡消振的要求。

7 結 論

三點配重法在解決風機的動不平衡問題上得到了廣泛的應用，這種方法操作簡便，所需設備只需一塊測振儀，整個解決問題的時間不超過2h，縮短了風機的停機時間，從根本上解決了風機的振動問題，保證風機的正常運行，提高了修復效率。