论文部分内容阅读
摘 要：离心通风机振动首先通过支撑的轴承箱表现出来，用手摸有明显振感，测振仪测量振幅在0.08mm以上，常伴有摩擦、噪声异音及轴承温度升高等情况，并影响到关联设备、引起共振，严重时或处理不及时，将造成动静摩擦、轴承损坏、轴承箱地角断裂，甚至飞车。本文针对某离心通风机在运行过程中出现的振动超标现象，对振动产生的原因进行详细分析，利用电机启停检测和频谱检测诊断出故障部位，并采取有效解决措施，保障了设备的正常安全高效运行。
关键词：离心通风机；振动超标；频谱检测；现场动平衡校验
1离心通风机振动的原因分析
1.1风机叶轮平衡不良。一般来说，不平衡产生基频振动，不平衡可能在风机叶轮或电机转子，但考虑到通常风机转子的质量比电机转子的质量大，当大转子与小转子连接在一起时，由于前者的振动具有转高的能量，可以将后者激励起来，而后者振动时则对前者影响较小，因此主要的根源很可能是在风机一侧。
1.2从理论上讲，不平衡只能激发基频振动，但这是建立在振动系统是线性系统的前提条件下，如果风机轴承是滚珠轴承，容易呈现一定程度的非线性，对于非线性系统，不平衡不仅能激发基频（与转速同步的频率）也能激发高频（通频）振动。因此只要将平衡调整好，各种频率的振动都可降低。
1.3电机铜条断裂。电机的工作原理是：磁力线切割转子铜条，产生感应电动势，铜条中就有电流，电流与旋转磁场相互作用使铜条受到电磁力的作用。两根对称的铜条受到大小相等、方向相反的电磁力作用，合成为一个转矩，如果铜条断裂、则该铜条没有电流通过，而对面的可通过端环与其它铜条形成闭合回路，仍有电流通过，当改变风门开度时，电于电流变化，必然引起电磁力和径向力和变化，使振动突变。
1.4如果电机铜条虽然裂纹，但未完全断开，在电机转动过程中，裂纹部位的接触时好时坏，这时通过的电流时大时小，振动就会表现出不稳定。
1.5以上仅从振动的机理分析电机铜条断裂，从其它方面观察也存在如启动过程中电机声音异常、电机定子电流波动等表现。
1.6电机铜条断裂是因为长期运行过程中振动偏高以及处理振动多次启动的次要原因，更主要的是因为铜条与端环连接处焊接强度不够。
离心通风机振动的处理措施：①进行风机侧叶轮的动、静平衡。②检查对轮对中情况及螺栓连接是否良好。③对电机铜条（与端环连接处）裂纹、断裂处用银焊修复或更换。④对电机转子进行平衡。⑤在风机与电机连接状态下对电机转子作平衡。
2具体实例分析
某厂现有离心通风机1台，主要为制氧作业提供用风。该风机自从投产使用以来，各方面性能良好，但2年后在一次运行中突然发现风机噪声异常偏大，轴承座剧烈振动，其H方向振动速度已达8.7mm/s，超出运行机械ISO2372、ISO3945振动标准（7.1mm/s为警告值）。为了消除振动故障，采用BVM-100-2D振动数据采集器，对风机端轴承的振动波形及频谱进行采集，深入分析原因，查出故障部位并及时解决。振动超标，会使轴承温度上升，磨损加剧，严重的还会使地脚螺栓断裂，轴承箱体开裂，甚至会使叶轮开裂和解体。
现场检测过程：首先对离心通风机进行测点布置。振动数据采集器安置在电机1# 处进行数据采集，若振动为电磁原因引起，则当启动电机时，振动值将迅速增大；当停闭电机时，振动值会迅速减小为0，且频谱中尚未出现电源频率。然而，通过振动数据采集器采集的数据得知，振动值随转速增大而逐渐增大，随转速减小而逐渐减小。显然，该振动故障应排除电磁原因。平衡前振动检测数据：当风机运行到正常转速1120r/min时，通过BVM-100-2D振动数据采集器检测各测点（H、V、A3个方向）振动响应数据，发现风机端6# 处轴承H方向上的振动加速度、速度、位移各数值已超出正常范围。检测出风机端6# 处轴承H方向的振动波形和频谱变化趋势，时域波形近似正弦曲线；振动相位比较稳定，为同步正进动；振动大小随转速增减而变化明显；振动能量集中在1倍频处（18.67Hz），有突出的峰值，高次谐波分量较小。依据以上风机端6# 处轴承H方向振动波形及频率的明显特征，可判断出该风机振动超标现象是由转子不平衡造成的，属于机械原因。
解决措施：考虑到安全生产的重要性，检修人员需立即展开现场动平衡校验工作。现场动平衡校验过程：①测点选择：启动风机，运行稳定后，选取轴承座H方向上的一点，其振动值变化最能反映不平衡量的大小，记为测试点M，用振动数据采集器测得振幅A0=190μm，风门开度40%，记录后停机。②根据本次振动情况、叶轮直径和配重块经验值（一般为M0=150～300g），取试加重块质量M0=180g。③打开检查门，先对叶轮进行除尘处理，再将叶轮前盘圆周3等分，分别记作A点、B点、C点。将试加重块质量M0=180g依次焊接于A点、B点、C点，并测M点振幅A1=202μm，A2=256μm，A3=228μm。④作图：以叶轮前盘中心O为圆心，A0为半径作圆，将圆3等分，分别记作A、B、C3点；以A、B、C3点为圆心，以A1、A2、A3为半径作弧，3弧相交于E、F、G3点；再作出EFG型心D点，连接OD并延长与圆O交于H点，H点即配重点，测量长度LOD=32.46μm。⑤根据公式可计算出配重质量：M配=M0A0/2LOD=180×190/（2×32.4）=526.8g式中，M配为配重质量；M0为试加重块质量；A0为初始振幅值；LOD为测量长度值。⑥在风机叶轮前盘圆周上找出实际H点位置，将配重块质量减少到470g，焊牢即可。⑦关闭检测门，离心通风机动平衡校验结束。
平衡后振动检测数据：当风机再次运行到正常转速1120r/min时，通过BVM-100-2D振动数据采集器检测出风机端6# 处轴承H方向上的振动加速度、速度、位移各数值处于正常范围内。
3结语
经过事后跟踪，该风机通过本次振动诊断与处理后，现场噪音值由原来的102DB降低到78DB左右，轴承温度由70℃降低到32℃左右，风机端轴承H方向振动速度由8.7mm/s降低到2.4mm/s左右，整台风机运转正常，总体反映出对风机叶轮进行动平衡校验后取得了不错的效果。
参考文献：
[1]韩非非，赵旭，席德科.多翼离心通风机内部流场数值模拟[J]. 风机技术. 2008（03）
[2]张师帅，秦松江，仇生生.空调用多翼离心通风机的模拟与分析[J]. 风机技术. 2009（05）
（作者单位：广东省佛山市南方丽特克能净科技有限公司）
关键词：离心通风机；振动超标；频谱检测；现场动平衡校验
1离心通风机振动的原因分析
1.1风机叶轮平衡不良。一般来说，不平衡产生基频振动，不平衡可能在风机叶轮或电机转子，但考虑到通常风机转子的质量比电机转子的质量大，当大转子与小转子连接在一起时，由于前者的振动具有转高的能量，可以将后者激励起来，而后者振动时则对前者影响较小，因此主要的根源很可能是在风机一侧。
1.2从理论上讲，不平衡只能激发基频振动，但这是建立在振动系统是线性系统的前提条件下，如果风机轴承是滚珠轴承，容易呈现一定程度的非线性，对于非线性系统，不平衡不仅能激发基频（与转速同步的频率）也能激发高频（通频）振动。因此只要将平衡调整好，各种频率的振动都可降低。
1.3电机铜条断裂。电机的工作原理是：磁力线切割转子铜条，产生感应电动势，铜条中就有电流，电流与旋转磁场相互作用使铜条受到电磁力的作用。两根对称的铜条受到大小相等、方向相反的电磁力作用，合成为一个转矩，如果铜条断裂、则该铜条没有电流通过，而对面的可通过端环与其它铜条形成闭合回路，仍有电流通过，当改变风门开度时，电于电流变化，必然引起电磁力和径向力和变化，使振动突变。
1.4如果电机铜条虽然裂纹，但未完全断开，在电机转动过程中，裂纹部位的接触时好时坏，这时通过的电流时大时小，振动就会表现出不稳定。
1.5以上仅从振动的机理分析电机铜条断裂，从其它方面观察也存在如启动过程中电机声音异常、电机定子电流波动等表现。
1.6电机铜条断裂是因为长期运行过程中振动偏高以及处理振动多次启动的次要原因，更主要的是因为铜条与端环连接处焊接强度不够。
离心通风机振动的处理措施：①进行风机侧叶轮的动、静平衡。②检查对轮对中情况及螺栓连接是否良好。③对电机铜条（与端环连接处）裂纹、断裂处用银焊修复或更换。④对电机转子进行平衡。⑤在风机与电机连接状态下对电机转子作平衡。
2具体实例分析
某厂现有离心通风机1台，主要为制氧作业提供用风。该风机自从投产使用以来，各方面性能良好，但2年后在一次运行中突然发现风机噪声异常偏大，轴承座剧烈振动，其H方向振动速度已达8.7mm/s，超出运行机械ISO2372、ISO3945振动标准（7.1mm/s为警告值）。为了消除振动故障，采用BVM-100-2D振动数据采集器，对风机端轴承的振动波形及频谱进行采集，深入分析原因，查出故障部位并及时解决。振动超标，会使轴承温度上升，磨损加剧，严重的还会使地脚螺栓断裂，轴承箱体开裂，甚至会使叶轮开裂和解体。
现场检测过程：首先对离心通风机进行测点布置。振动数据采集器安置在电机1# 处进行数据采集，若振动为电磁原因引起，则当启动电机时，振动值将迅速增大；当停闭电机时，振动值会迅速减小为0，且频谱中尚未出现电源频率。然而，通过振动数据采集器采集的数据得知，振动值随转速增大而逐渐增大，随转速减小而逐渐减小。显然，该振动故障应排除电磁原因。平衡前振动检测数据：当风机运行到正常转速1120r/min时，通过BVM-100-2D振动数据采集器检测各测点（H、V、A3个方向）振动响应数据，发现风机端6# 处轴承H方向上的振动加速度、速度、位移各数值已超出正常范围。检测出风机端6# 处轴承H方向的振动波形和频谱变化趋势，时域波形近似正弦曲线；振动相位比较稳定，为同步正进动；振动大小随转速增减而变化明显；振动能量集中在1倍频处（18.67Hz），有突出的峰值，高次谐波分量较小。依据以上风机端6# 处轴承H方向振动波形及频率的明显特征，可判断出该风机振动超标现象是由转子不平衡造成的，属于机械原因。
解决措施：考虑到安全生产的重要性，检修人员需立即展开现场动平衡校验工作。现场动平衡校验过程：①测点选择：启动风机，运行稳定后，选取轴承座H方向上的一点，其振动值变化最能反映不平衡量的大小，记为测试点M，用振动数据采集器测得振幅A0=190μm，风门开度40%，记录后停机。②根据本次振动情况、叶轮直径和配重块经验值（一般为M0=150～300g），取试加重块质量M0=180g。③打开检查门，先对叶轮进行除尘处理，再将叶轮前盘圆周3等分，分别记作A点、B点、C点。将试加重块质量M0=180g依次焊接于A点、B点、C点，并测M点振幅A1=202μm，A2=256μm，A3=228μm。④作图：以叶轮前盘中心O为圆心，A0为半径作圆，将圆3等分，分别记作A、B、C3点；以A、B、C3点为圆心，以A1、A2、A3为半径作弧，3弧相交于E、F、G3点；再作出EFG型心D点，连接OD并延长与圆O交于H点，H点即配重点，测量长度LOD=32.46μm。⑤根据公式可计算出配重质量：M配=M0A0/2LOD=180×190/（2×32.4）=526.8g式中，M配为配重质量；M0为试加重块质量；A0为初始振幅值；LOD为测量长度值。⑥在风机叶轮前盘圆周上找出实际H点位置，将配重块质量减少到470g，焊牢即可。⑦关闭检测门，离心通风机动平衡校验结束。
平衡后振动检测数据：当风机再次运行到正常转速1120r/min时，通过BVM-100-2D振动数据采集器检测出风机端6# 处轴承H方向上的振动加速度、速度、位移各数值处于正常范围内。
3结语
经过事后跟踪，该风机通过本次振动诊断与处理后，现场噪音值由原来的102DB降低到78DB左右，轴承温度由70℃降低到32℃左右，风机端轴承H方向振动速度由8.7mm/s降低到2.4mm/s左右，整台风机运转正常，总体反映出对风机叶轮进行动平衡校验后取得了不错的效果。
参考文献：
[1]韩非非，赵旭，席德科.多翼离心通风机内部流场数值模拟[J]. 风机技术. 2008（03）
[2]张师帅，秦松江，仇生生.空调用多翼离心通风机的模拟与分析[J]. 风机技术. 2009（05）
（作者单位：广东省佛山市南方丽特克能净科技有限公司）