通風機振動分析與故障診斷分析

張文慧

摘 要：本文從概述通風機振動分析與故障診斷分析出發，探討了通風機振動的形式和成因，分析了通風機故障出現的原因以及相對應的振動特性，以期為相關的理論研究和實踐工作提供一定的借鑒。

關鍵詞：通風機；振動分析；故障診斷分析

隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，煤礦產業也得到了長足的發展。其中，通風機作為大型煤礦的重要運行設備，其穩定正常運轉成為影響煤礦企業安全生產不可或缺的一部分。因此，相關工作人員應該對這項設備的故障診斷和預警技術等進行充分的研究和實踐。在這個背景下，研究通風機振動分析與故障診斷分析的諸多問題，具有重要的現實意義。

一、通風機振動分析與故障診斷分析概述

在煤礦生產的過程中，通風機占有重要的地位。它能夠為下井的工人不間斷地提供足量的新鮮空氣，保障工人生命健康安全的基礎上保證煤礦生產的順利進行。因此，通風機的順利運轉對于煤礦的安全生產以及煤礦的經濟效益都有著十分重要的影響。因此，對于通風機的故障診斷進行充分的研究和實踐防治，具有重要的意義。

通過對通風機的振動信號進行分析，從而實現設備故障的診斷，是各種通風機診斷方法中采用最為廣泛、效果最好的一種手段和途徑。機械系統在其運行過程中能發生具有一定規律的振動，而不同振動具有不同的特征信息，這些信息對于反映系統狀態以及變化規律來說，是一種非常有用的信號。通過各種設備和儀器的記錄和分析數據表明，在通風機的各項機械故障中，以振動為主要誘因占半數以上。通過對通風機的振動分析，進而進行故障診斷，是亟待解決的任務之一。

二、通風機振動的形式和成因分析

在機械設備運轉過程中，不同程度的振動都不可避免地發生，而這個振動的程度如果超過一定的范圍，就會對設備造成嚴重的危害，對設備的安全運行產生威脅。所以，相關的工作人員應該努力將伴隨著機械運行而產生的振動對于設備的損害降到最低，控制在一定的范圍內。不可忽視的是，振動作為一種動力學特征，囊括了系統、零部件因為種種因素而引起的失效和劣質化等問題的關鍵信息，比如磨損和老化等。

通風機作為一種機械設備，振動的形式主要包含強迫振動和自己振動兩種。前者是由系統的持續性激勵所誘發，通過引進外界的能量的方式來促使系統等幅振動的進行維持。而這種振動形式的來源主要有三種，它們三種激勵作用包含周期性和非周期性激勵作用。一種是激振力，它直接作用在振動系統上；另一種是系統中運動部件所產生的，以不平衡離心慣性力的形式影響促成振動，最后一種是由支承件的持續性運動引發的。強迫振動會對設備或者設備中某一結構造成很大的沖擊，成為疲勞損害的重要因素。

自激振動是一種不需要周期變化的外力作用維持就能實現穩態振動的一種振動方式。它依靠自身系統中各個構成元素的互相耦合共同維持。這種振動方式有著很強的自治性，它不需要隨著時間的變化受到的不同大小的外力，只需要通過系統本身各個構成因素之間的相對運動實現振動，以穩態周期的形式展現。

三、 通風機故障出現的原因以及相對應的振動特性

在對于通風機的運行狀態進行監測時，研究和實踐中收集和采錄到的典型故障形式以及對應的振動特性有如下幾種：轉子不平衡引發的故障及其對應振動特性；轉子不對中引發的故障及其對應振動特性；基礎和裝配發生松動產生的故障及其對應振動特性以及通風機葉片引發的故障及其振動特性。

（一） 轉子不平衡引發的故障及其對應振動特性

這個故障主要包括兩種形式，一種是轉子系統的質量發生偏心現象，還有一種是轉子部件發生缺損。前者的主要誘因是制造誤差和裝配誤差，有時候材質不均勻也會造成這種現象的產生。而如果在轉子的運行過程中，因為受到腐蝕磨損、介質結構影響，導致轉子零部件的局部損壞甚至脫落等問題，轉子不平衡現象就會又一次產生。在這種故障下，通風機的振動特征如下：時域波形是正弦波，轉速n越大，振動幅度越大。

（二）轉子不對中引發的故障及其對應振動特性

通風機電機轉軸通過聯軸器，與轉子軸聯系起來，形成軸系。通常，當在聯系軸節時產生一定的制造誤差，或者在進行機械的安裝時產生一定的誤差時，驅動軸的軸心線會脫離動軸的軸心線，不再在一條直線上，造成軸系不對中，進而引發通風機的故障。同時，如果基礎受熱不夠均勻，機器基礎在進行沉降時發生不均勻的情況，在機組的各個構件中產生膨脹或者扭曲變形的情況下，也會引發軸系不對中的故障。常見的轉子不對中包括平行不對中、角度不對中和綜合不對中三種情況。當這種故障產生時，通風機產生的振動頻率以主軸旋轉頻率二倍頻的形式存在，基頻成分以及高次諧波成分也常常伴隨發生。

（三）基礎和裝配發生松動產生的故障及其對應振動特性

在配合尺寸進行加工時，如果產生很大的誤差，就容易導致基礎松動或者裝配松動的現象產生。在基礎水平下沉的情況下，基礎松動經常發生，而如果零部件之間的配合間隙存在超出一定范圍的誤差，裝配松動現象就會發生。這兩種異常振動也可能由通風機的超負荷運行造成，基礎變形和機殼變形有時也會造成這種異常振動的產生。

（四） 通風機葉片引發的故障及其振動特性

當通風機葉片受到氣體動壓力激振的影響時，裂紋、斷裂或葉片變形等情況就容易產生。葉片發生這些故障時，通風機的不平衡振動也會伴隨產生。葉片在發生變形時，受到氣流的影響，葉片產生的變形形狀也會不同。這時，軸向的振動會變大，異常聲音也會較大。

四、總結

通風機在運用實踐中，一線的工作人員需要不斷積累運行和監測經驗，結合煤礦的實際環境，利用相應的振動分析方法進行故障類型和來源的準確分析。要從可靠、經濟、安全的角度，將煤礦的安全控制機制和設備管理工作密切聯系起來，爭取實現振動分析和故障診斷技術的不斷成熟和發展，為保證煤礦工程質量和經濟效益，維護煤礦工人生命財產安全提供保障。

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