瀕臨報廢的失衡葉輪修復法淺析

摘 要：根據動、靜平衡測量原理，配合自制補償夾塊對瀕臨報廢的失衡葉輪進行修復

關鍵詞：瀕臨報廢的失衡葉輪；靜平衡；動平衡；補償夾塊；V型支架；鐘擺運動

1、引言

由于化纖行業對產品質量的溫濕度要求，廠區分布著大小各種型號的送排風機。它們在溫濕度大、化工原料和積塵侵蝕的工作環境中長期的連續運轉，容易造成風機葉輪的嚴重腐蝕、磨損、變形而引起轉子不平衡，這是回轉機械最常見的故障。失去動平衡的剛性轉子在高速旋轉的工作環境中，加大震動和噪音，嚴重時會導致軸承等附件報廢。

2、失衡的原因及造成的危害

葉輪在長期連續的運轉中，會產生一個慣性空間離心力，該力對葉輪支撐結構產生壓力，葉輪發生微觀形變，并與潮濕的空氣氣體及空氣中雜質發生摩擦，從而造成葉輪防腐層的脫落，進而發生腐蝕變形，產生質量分布不均勻而失去平衡。失去平衡的葉輪在旋轉時會產生更大的離心力，引起風機噪音增大，使主軸、連接件機支撐部件（軸承）等受力不均，產生疲勞載荷。

3、葉輪的修復方法

3.1葉輪處理結垢

3.1.1噴水除垢：這是一種常用的除垢方法，噴水體系裝在風機葉輪動平衡測量儀的機殼上，由管道、3個噴嘴（1個坐落葉輪出口處，2個坐落葉輪進口處）及排水孔構成。水源為自來水，壓力約0.3MPa。這種方法通常是有用的。缺陷是每次停機除垢的時間較長，每月需停機數次停止除垢，影響機組的正常使用。

3.1.2高壓氣體除垢：改體系選用與噴水體系相似的結構，但其管道為耐高壓管道、專用的噴嘴和高壓氣源。這種設備對葉片的除垢是快速有效的，它可以在風機葉輪動平衡測量儀正常停機的空隙，敞開高壓氣源，僅用數十秒的時間即可完成除垢。因為操作簡便，一天可以停止許多次，不光處理了人工除垢吃力、費時的疑問，還明顯降低了全部機組的花費。但必須要有現成高壓氣源（壓力在0.8～1.5MPa之間，可以用壓縮空氣或氮氣）。

3.1.3氣流接連吹掃除垢：從結構上江，接連吹掃設備不需要外部氣源，它使用風機葉輪動平衡測量儀本身的排氣壓力，將少數的煙氣（額外風量的1%～2%）從風機葉輪動平衡測量儀的內部引向專用噴嘴，噴嘴坐落葉輪的進口，以很高的速度將煙氣咳射到葉片的非作業表面，這種吹掃是接連地，它跟蹤風機葉輪動平衡測量儀的敞開而開端，不光將剛剛粘到葉片上的粉塵吹掉，還可避免粉塵堆積加厚，且無需停機除垢。該設備結構簡單、對風機葉輪動平衡測量儀改動量很小，防垢作用極好，是一種很有展開的新技能。

3.2在動平衡之前，先排除軸承損壞，軸不對中，機械松動等因素產生的振動，處理結垢后，把中心軸配鍵，與葉輪中心孔安裝到位。

3.3靜平衡：平衡或消除旋轉體運轉時產生的離心力，以減輕機械的振動，改善軸承受力的情況，提高工作精度，延長使用壽命。靜平衡的方法：放置好兩個V型支架，把兩個軸承分別裝置葉輪兩邊的中心軸上，與葉輪一期放置在V型支架上，先將轉子在軸承架上滾動，當停止滾動時，轉子質心應位于軸線的鉛垂線下方，為消除軸與軸承間的摩擦，再將轉子向一方偏轉，葉輪轉子在支架上會發生鐘擺運動，當擺動靜止時，則以葉輪中心孔橫切面為基面，把葉輪分為上下兩部分，下部分質量比上部分大，在上部分葉輪最高點安裝試配重夾塊，至裝上的補償夾塊在靜平衡時，能停留在任意角度。

不過這時只是表象的嚴重失衡因素不存在，達到了靜平衡，因為失衡的不是一兩個點，而是線或面，所以經多次實驗證明，在此種狀態下多數只是靜平衡，要完成動平衡校正還是很難的。通過試驗證明，將配重質量以原配重點為基準，一分為二分別安裝在其兩邊，夾角以不超過60°為宜，再次配重。二期在再次配重的同時，分別調試理想位置（理想位置還要考慮工藝要求的使用和實用性），葉輪在此狀態下放置在動平衡設備上，就較容易校正。

3.4動平衡：作用是平衡或消除旋轉體運轉時各偏心質量的離心力形成的力矩，以減輕機械振動，改善軸承受力的情況，提高機械工作精度，使用壽命。

理論基于影響平衡系數法，即：Si=aij×Uj

Si振動量；aij單位不平衡引起的振幅；Uj不平衡量。

3.5焊縫長度與配重增量關系的確定

注：在配重時需要使用焊接，因此需要重新計算焊縫的重量，記重方法采用焊接后測量焊條的使用長度。

3.6角度的規定：在配重過程中需要用到轉速測量角度、振動角度、配重角度，為避免混淆，將測量角度與配重角度統一，即速度測量感應紙的位置定義為零度，沿軸線將該角度對應到葉輪圓周上，作為試驗配重塊的安裝位置。

3.7轉動信號的準備：采用外觸發方法，用外接的激光轉速表作為轉動信號測定裝置，安裝三角架讓它固定，在整個測試過程中，保證轉動信號的拾取點保持不變，不能有任何移動，否則將影響測試的準確性。

3.8振動信號的準備：在整個測試過程中，還必須保持振動信號的信號拾取點不得有任何變動。在選取了測振點以后，振動傳感器的磁性吸座不要移動位置。

3.9在葉輪上標記設備旋轉方向，這在實際配重中需要用到，安裝配重物的角度是以試驗配重物的位置為起始點并順著設備旋轉方向而定的。試驗配重原則上可以加在圓周上的任意位置。為方便思維，將試驗配重和實際配重的安裝點規定在同一半徑上，盡可能安排在葉輪的外圈。在配重過程中，由于電焊可能會使葉輪發生變形等影響，要求盡可能減少直接在葉輪上施工，而將電焊施工點安排在試驗配重塊上。

經過以上修理和平衡測試的風機葉輪，通過加重法或去重法，根據轉子在工作條件下允許狀態進行修理修整，并再次動平衡，就又可以投入正常使用。

結束語：修復后的葉輪經實際使用，運行平穩，性能可靠，滿足了使用要求。

參考文獻

[1]下村玄，朱曉農.旋轉機械的平衡[M].北京：機械工業出版社，1998.

[2]鄭文緯，吳克堅.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1997.

作者簡介

陳陽，男，1988年，2012畢業于安陽工學院機械設計制造及其自動化專業，從事設備維護、管理及設計工作。

（作者單位：新鄉化纖股份有限責任公司）