船用離心通風機發生異常振動原因分析與處理

周劍娟

江蘇兆勝空調有限公司 江蘇泰興 225400

目前，風機振動所引起的噪聲被分為兩大類，包括氣動噪聲與結構振動噪聲。關于船用離心通風機振動噪聲過大問題可這兩方面入手分析，對癥處理，以達到減振降噪的目的。

1 風機振動測試

1.1 采集儀器與參考標準

本文選用的是離心式風機，電機的基頻為f0=N/60=50Hz，轉速是3000r/min。此類風機屬于第三類機組，其額定功率一般在15～300kW左右。此類機組烈度評定等級劃分：B級說明工作狀態無異常，大小約在1.8～4.6mm/s之間；C級說明處于容忍工作狀態，應盡快維修，大小在4.6～11.2mm/s左右。

1.2 布置振動測點

軸承的作用能夠傳遞轉軸上的離心力與旋轉機械商貿的基本負荷，軸承上零件故障信息傳遞到軸承上面。經現場研究確定軸承并無任何外露部分，因此，我們選在電機自由端與輸出端靠近軸承的地方作為測試點。

表1 關于機組振動速度的測試數據 （mm/s）

根據表1發現，機組上振動異常有3個部位，主要是振動超標問題。算出其自由端的振動烈度值為10.6mm /s，在振動烈度等級B范圍之外，由于空間限制，本次研究難以測算出輸出端的軸向速度。因此，初步估計風機應位于C級狀態，其內部可能出現故障，應及時檢修。

1.3 風機噪聲測量方法與噪聲限值

參照GB/T2888-2008《風機和羅茨鼓風機噪聲測量方法》進行。（1）測量項目：在要求的運轉狀態下測量風機四周的A聲級與頻帶聲壓級。（2）測量設備：采用聲級計與倍頻帶濾波器，或者選用與此同效的測量設備。（3）測量條件：測試地點應注意防止反射聲造成的干擾。被測風機在運轉狀態下要求測點與聲源距離為1倍標準長度或2倍標準長度[1]。

2 風機噪聲原因分析

2.1 結構噪聲分析

不對中：此類故障一般發生在聯軸器部位，以軸系轉子不對中分類，大致可分為三種，包括角度不對中、平行不對中、組合不對中。這些不對中的動態特征均衡復雜。比如，角度不對中容易引起基頻振動突出，平行不對中會引起2倍轉頻，二者均會引起高次諧波振動。若轉子同時存在不平衡現象，則f0與2f0會同時產生峰值。究其原因可能是軸承與聯軸器配合不好造成的，或者是因為軸承安裝過程中發生偏心或傾斜造成的。根據圖1可知電機輸出端垂直方向基頻與2倍頻振幅較為明顯，2倍頻處的振幅與基頻振幅較為接近，由此可判斷機組發生不對中問題，并且還有不平衡問題。

2.2 氣動噪聲分析

由于葉片會引起蝸殼內定常流動的氣體狀態并非是均勻的，通常會保持某種穩定分布。隨著葉片的轉動這種分布狀態在蝸殼內也會被打破，產生旋轉噪音，非定常氣體流動引起的壓力脈動形成渦流噪聲。氣動噪聲的大小與風量這一因素有密切的聯系[2]。決定風機旋轉噪聲大小的一個核心因素是進口集流器與葉輪進風口間的間隙。該因素對流量與風壓也會產生影響。當間隙增大噪音會大幅減小。

圖1 輸出端垂向振動頻譜

為增強風機葉輪強度，新換的葉輪厚度比舊葉輪更大，進風口與進口集流器間的間隙變小，流量過大。這可能引起振動噪音變大。為驗證上述分析，在保持軸轉速不變的前提下，改變風量來測試振動噪聲大?。ㄒ姳?）。

表2 機組振動速度測試結果（mm/s）

根據表2可知，在風機運行流量減小后，風機振動也隨之開始變小。經筆者研究發現，該風機在滿足額定工況條件下，流量為1萬m3/h，全壓為2600Pa，額定輸入功率為10kW左右。經現場測試得出風機運行電流約為57A，電壓為240V， 經計算后可知電機功率大小為13.68kW。這說明電機功率明顯大于額定功率，說明實際風量遠遠大于設計預定風量。因此，我們認為風機實際運行工況偏離了額定工況點，因此，風機進口遭到堵塞，從而導致風機振動。這是風機振動異常的一個主因[3]。

2.3 故障分析與解決對策

由上可知，風機進口堵塞、不對中、葉片動平衡不良是引起風機振動過大的主要原因。為此，處理措施如下：

（1）將平衡質量塊添加在電機自由端軸承的凹槽內，并更換新葉輪。（2）拆開聯軸器螺栓檢查后判定電機軸與風機軸之間有平行不對中問題，將其重新對中處理即可。（3）對葉輪進風口與進口集流器間的間隙進行調節，擴大2mm左右。經檢修后，機組的振動烈度值Vrms≤4.6mm/s，符合GB11347—89中關于可長期運行的規定。