離心通風機振動問題研究

李環

摘 要：離心通風機振動首先通過支撐的軸承箱表現出來，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，并影響到關聯設備、引起共振，嚴重時或處理不及時，將造成動靜摩擦、軸承損壞、軸承箱地角斷裂，甚至飛車。本文針對某離心通風機在運行過程中出現的振動超標現象，對振動產生的原因進行詳細分析，利用電機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，保障了設備的正常安全高效運行。

關鍵詞：離心通風機；振動超標；頻譜檢測；現場動平衡校驗

1離心通風機振動的原因分析

1.1風機葉輪平衡不良。一般來說，不平衡產生基頻振動，不平衡可能在風機葉輪或電機轉子，但考慮到通常風機轉子的質量比電機轉子的質量大，當大轉子與小轉子連接在一起時，由于前者的振動具有轉高的能量，可以將后者激勵起來，而后者振動時則對前者影響較小，因此主要的根源很可能是在風機一側。

1.2從理論上講，不平衡只能激發基頻振動，但這是建立在振動系統是線性系統的前提條件下，如果風機軸承是滾珠軸承，容易呈現一定程度的非線性，對于非線性系統，不平衡不僅能激發基頻（與轉速同步的頻率）也能激發高頻（通頻）振動。因此只要將平衡調整好，各種頻率的振動都可降低。

1.3電機銅條斷裂。電機的工作原理是：磁力線切割轉子銅條，產生感應電動勢，銅條中就有電流，電流與旋轉磁場相互作用使銅條受到電磁力的作用。兩根對稱的銅條受到大小相等、方向相反的電磁力作用，合成為一個轉矩，如果銅條斷裂、則該銅條沒有電流通過，而對面的可通過端環與其它銅條形成閉合回路，仍有電流通過，當改變風門開度時，電于電流變化，必然引起電磁力和徑向力和變化，使振動突變。

1.4如果電機銅條雖然裂紋，但未完全斷開，在電機轉動過程中，裂紋部位的接觸時好時壞，這時通過的電流時大時小，振動就會表現出不穩定。

1.5以上僅從振動的機理分析電機銅條斷裂，從其它方面觀察也存在如啟動過程中電機聲音異常、電機定子電流波動等表現。

1.6電機銅條斷裂是因為長期運行過程中振動偏高以及處理振動多次啟動的次要原因，更主要的是因為銅條與端環連接處焊接強度不夠。

離心通風機振動的處理措施：①進行風機側葉輪的動、靜平衡。②檢查對輪對中情況及螺栓連接是否良好。③對電機銅條（與端環連接處）裂紋、斷裂處用銀焊修復或更換。④對電機轉子進行平衡。⑤在風機與電機連接狀態下對電機轉子作平衡。

2具體實例分析

某廠現有離心通風機1臺，主要為制氧作業提供用風。該風機自從投產使用以來，各方面性能良好，但2年后在一次運行中突然發現風機噪聲異常偏大，軸承座劇烈振動，其H方向振動速度已達8.7mm/s，超出運行機械ISO2372、ISO3945振動標準（7.1mm/s為警告值）。為了消除振動故障，采用BVM-100-2D振動數據采集器，對風機端軸承的振動波形及頻譜進行采集，深入分析原因，查出故障部位并及時解決。振動超標，會使軸承溫度上升，磨損加劇，嚴重的還會使地腳螺栓斷裂，軸承箱體開裂，甚至會使葉輪開裂和解體。

現場檢測過程：首先對離心通風機進行測點布置。振動數據采集器安置在電機1# 處進行數據采集，若振動為電磁原因引起，則當啟動電機時，振動值將迅速增大；當停閉電機時，振動值會迅速減小為0，且頻譜中尚未出現電源頻率。然而，通過振動數據采集器采集的數據得知，振動值隨轉速增大而逐漸增大，隨轉速減小而逐漸減小。顯然，該振動故障應排除電磁原因。平衡前振動檢測數據：當風機運行到正常轉速1120r/min時，通過BVM-100-2D振動數據采集器檢測各測點（H、V、A3個方向）振動響應數據，發現風機端6# 處軸承H方向上的振動加速度、速度、位移各數值已超出正常范圍。檢測出風機端6# 處軸承H方向的振動波形和頻譜變化趨勢，時域波形近似正弦曲線；振動相位比較穩定，為同步正進動；振動大小隨轉速增減而變化明顯；振動能量集中在1倍頻處（18.67Hz），有突出的峰值，高次諧波分量較小。依據以上風機端6# 處軸承H方向振動波形及頻率的明顯特征，可判斷出該風機振動超標現象是由轉子不平衡造成的，屬于機械原因。

解決措施：考慮到安全生產的重要性，檢修人員需立即展開現場動平衡校驗工作。現場動平衡校驗過程：①測點選擇：啟動風機，運行穩定后，選取軸承座H方向上的一點，其振動值變化最能反映不平衡量的大小，記為測試點M，用振動數據采集器測得振幅A0=190μm，風門開度40%，記錄后停機。②根據本次振動情況、葉輪直徑和配重塊經驗值（一般為M0=150～300g），取試加重塊質量M0=180g。③打開檢查門，先對葉輪進行除塵處理，再將葉輪前盤圓周3等分，分別記作A點、B點、C點。將試加重塊質量M0=180g依次焊接于A點、B點、C點，并測M點振幅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；以A、B、C3點為圓心，以A1、A2、A3為半徑作弧，3弧相交于E、F、G3點；再作出EFG型心D點，連接OD并延長與圓O交于H點，H點即配重點，測量長度LOD=32.46μm。⑤根據公式可計算出配重質量：M配=M0A0/2LOD=180×190/（2×32.4）=526.8g式中，M配為配重質量；M0為試加重塊質量；A0為初始振幅值；LOD為測量長度值。⑥在風機葉輪前盤圓周上找出實際H點位置，將配重塊質量減少到470g，焊牢即可。⑦關閉檢測門，離心通風機動平衡校驗結束。

平衡后振動檢測數據：當風機再次運行到正常轉速1120r/min時，通過BVM-100-2D振動數據采集器檢測出風機端6# 處軸承H方向上的振動加速度、速度、位移各數值處于正常范圍內。

3結語

經過事后跟蹤，該風機通過本次振動診斷與處理后，現場噪音值由原來的102DB降低到78DB左右，軸承溫度由70℃降低到32℃左右，風機端軸承H方向振動速度由8.7mm/s降低到2.4mm/s左右，整臺風機運轉正常，總體反映出對風機葉輪進行動平衡校驗后取得了不錯的效果。

參考文獻：

[1]韓非非，趙旭，席德科.多翼離心通風機內部流場數值模擬[J]. 風機技術. 2008（03）

[2]張師帥，秦松江，仇生生.空調用多翼離心通風機的模擬與分析[J]. 風機技術. 2009（05）

（作者單位：廣東省佛山市南方麗特克能凈科技有限公司）