A型懸臂式風機振動故障探討

王衛東

摘 要：文章分析了A型懸臂式風機的振動故障產生原因及其特征，并結合三門峽華陽發電有限責任公司火檢風機振動故障的檢修經歷，深入探討分析了地腳不平對振動的影響，為同類型設備應用中振動故障分析提供了方向。

關鍵詞：A型懸臂式；風機；振動；地腳不平

中圖分類號：TQ050.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）26-0066-02

Abstract： In this paper， the cause and characteristics of vibration fault of A-type cantilever fan are analyzed. Based on the maintenance experience of vibration fault of fire check fan in Sanmenxia Huayang Power Generation Co.， Ltd.， the influence of uneven ground foot on vibration is discussed and analyzed in depth， which provides a direction for vibration fault analysis in the application of the same type of equipment.

Keywords： A-type cantilever； fan； vibration； uneven foot

引言

A型懸臂式風機，風機葉輪無軸承，直接裝在電動機軸上，風機的轉速與電動機的轉速相同。此類型結構適用于介質無特殊要求的小型通風機。風機結構簡單、緊湊，機體小，成本低、檢修方便，因此被很多火力發電廠采用。目前三門峽華陽發電有限責任公司有近三十臺此類型風機在役。

風機型式如圖1所示：

此類風機運行中，最突出的一個故障問題是振動容易增大。

A型懸臂式風機振動產生的原因歸納起來主要有以下幾點：

1 電機軸承異常引起振動

1.1 軸承裝配不良的振動

如果軸頸或軸肩臺加工不良，軸頸彎曲，軸承安裝傾斜，軸承內圈裝配后造成與軸心線不重合，使軸承每轉一圈產生一次交變的軸向力作用，滾動軸承的固定圓螺母松動造成局部振動。其振動特征為：振動值以軸向為最大，振動頻率與旋轉頻率相等。

1.2 滾動軸承表面損壞的振動

滾動軸承由于制造質量差、潤滑不良、異物進入、與軸承室的間隙不合標準等，會出現磨損、銹蝕、脫皮剝落、碎裂而造成損壞后，滾珠相互撞擊而產生的高頻沖擊振動將傳給軸承座，把加速度傳感器放在軸承座上，即可監測到高頻沖擊振動信號。這種振動穩定性很差，與負荷無關，振動的振幅在水平、垂直、軸向三個方向均有可能最大，振動的精密診斷要借助頻譜分析，運用頻譜分析可以準確判斷軸承損壞的準確位置和損壞程度。

2 葉輪動不平衡

在現場發生的軸承振動中，屬于轉子質量不平衡的振動占多數。造成轉子質量不平衡的原因主要有：葉輪磨損不均勻或腐蝕；葉片表面有不均勻積灰或附著物（如鐵銹） ；主軸局部高溫使軸彎曲；葉輪檢修后未找平衡；葉輪強度不足造成葉輪開裂或局部變形；葉輪上零件松動或連接件不緊固。轉子不平衡引起的振動的特征：（1）振動值以水平方向為最大，而軸向很小；（2）振幅隨轉數升高而增大；（3）振動頻率與轉速頻率相等；（4）振動穩定性比較好，對負荷變化不敏感。

3 基礎松動

對于此類小型風機，基礎通常使用角鋼做成，地腳臺板厚度大多是3mm-5mm，基礎剛性差，基礎安裝位置也可能在鋼格柵或鋼梁上，長時間運行容易引起振動，振動主要表現在垂直方向，水平和軸向振動變化不明顯。針對此類問題，最直接的辦法就是加固地基。

4 地腳不平

對于大型風機來說，基礎剛性和臺板水平度都要求比較高，基建時地基都經過二次澆筑和找平，安裝時都會進行聯軸器找中心，很少會出現地腳不平引起振動現象。但對于此類懸臂式小型風機，由于重要程度相對較低，又不需要電機找中心，因此地腳不平現象在很多電廠都會存在，也最容易被大家忽略，為檢修工作的設備故障判斷帶來影響。振動現象表現為電機垂直和軸向振幅、振速同步增大或降低。消除這一問題的關鍵就是每次檢修后復查電機地腳水平度。

下面結合三門峽華陽發電有限責任公司2號爐火檢風機檢修過程重點探討地腳不平對振動的影響。

火檢風機設備參數（如表1）：

三門峽華陽發電有限責任公司2號機組于1995元月份投產。2號爐火檢風機經過長周期運行后，電機振動嚴重，振動超過標準值達到15絲，嚴重危及安全生產。經設備停運檢查，葉輪處無積灰、無葉輪動不平衡問題、電機空試振動合格，軸承聲音、溫度正常。經過認真檢查分析，發現風機電機安裝基礎是廠家用30mm×4mm角鋼制成，基礎剛性差。為了增加臺板剛性，檢修中將臺板更換為厚度8mm的鋼板，用50mm×4mm角鋼焊制基礎，然后試運，測量振動數據如下（如表2）：

水平方向振動正常，垂直和軸向振幅和振速仍嚴重超過標準值，甚至超過修前數據。垂直振動大多與基礎有關，停風機后再次檢查電機基礎，發現檢修時為方便調整電機位置，將臺板地腳孔進行了擴大，初步懷疑是墊片緊固時被拉變形，部分拉進地腳孔內，導致地腳螺栓未緊固。重新更換加厚墊片和高強螺栓，緊固后試轉垂直和軸向振動未有明顯減小趨勢。電機基礎是用50mm角鋼制成，判斷可能為基礎不穩引起振動，對基礎三個方向進行斜拉支撐加固，并對預埋基礎進行檢查并重新澆筑，排除基礎不穩后重新試轉，垂直和軸承振動都在0.10mm左右，沒有明顯改善。如下圖2所示。

鑒于此種情況，由于水平振動正常，對葉輪進行動平衡試驗沒有意義，電機空試振動、溫度、聲音都正常，只能從地基和臺板考慮分析。地基經過加固和澆筑，可以排除地基不穩固這一因素。最后檢查臺板情況，首先，臺板焊接牢固，為防止變形，采取多點段焊，不存在松動現象。其次，檢查臺板四個地腳孔的水平度（逆時針方向地腳依次為#1、#2、#3、#4角）發現電機#1角最低，#3角最高，相差接近1mm。地腳不在同一水平面，極易引起風機振動。

對地腳處臺板進行打磨，重新檢查水平度，地腳找平后試轉風機，最大振動垂直方向0.03mm，達到合格值。振動數據如下表3：

基本確定，地腳不平現象是本次引起風機振動的主要原因。

地腳不平引起振動原因個人認為可以這樣理解：因為電機和臺板是剛性接觸，可以假定電機和臺板都是剛性的，變形量可以忽略，由于四個地腳不在同一水平面，地腳緊固后電機與臺板在地腳較低處存在細小縫隙，由于水平方向已經定位，風機高速運轉時會在垂直和軸向產生較大振動，振速也會成倍增加。如果地腳水平度處理好了，垂直和軸向振動和振速會同步減小。

5 結束語

對于A型懸臂式風機，結構比較簡單，產生振動的原因相對于大型風機比較少，只要掌握振動的原因及其基本特征，結合檢修經驗，就能迅速準確判斷出故障原因、快速處理，縮短檢修時間，提高風機的運行可靠性。

參考文獻：

[1]何川，郭立君.泵與風機[M].北京：中國電力出版社，2008，06.