離心通風機振動超標的原因分析及解決措施

陳曉東

摘要：本文針對離心通風機振動超標的原因分析及解決措施，結合理論實際案例，先分析了離心通風機振動超標的主要原因，接著提出相應的解決措施，希望對提升離心通風機運行效率和安全性有一定幫助。

關鍵詞：離心通風機;振動超標;機械原因;氣流原因

一、引言

離心通風機是一種集抽吸、輸送、提升流體能量為一體的機械設備，主要應用在礦山、冶金、化工等。離心通風機能否、安全、可靠的運行，直接決定了生產效率，如果情況嚴重甚至會引發嚴重的安全事故。

二、案例分析

攀鋼冶金材料有限責任公司于2018年3月2#回轉窯主離心通風機發生了明顯的振動異常現象，導致聯鎖保護跳機，為查清楚離心通風機存在的故障，委托四川攀研技術有限公司在3月5日到8日，對2#窯主排離心通風機進行振動測試和分析，根據檢取信號最佳原則，在離心通風機上布置了4個振動檢測點（1、2位于電機上;3、4位于風機軸承座上）各測點的振動有效值：

從中可以看出，該離心通風機振動幅度最大的點為3檢測點和1、2檢測點的水平方向，最大的振幅為5.3～3.7mm/s，振動主要以1倍頻及其倍頻成分為主，再結合現場的異常聲響，可判斷為電機軸承存在嚴重的磨損故障從而引發振動聲響。離心通風機轉子存在不平衡故障，但仍然在可接受的范圍中。而檢測點4則存在異常聲響并且垂直振動信號中存在比較明顯的沖擊信號，可判斷發生了軸承安裝故障。

三、離心通風機振動超標的主要原因分析

通過研究和現場試驗表明，導致離心通風機發生振動超標的主要原因體現在兩個方面，其一是機械原因;其二是氣流原因，具體如何下：

（一）機械原因

機械原因是引發離心通風機振動超標的主要原因，從而案例檢測結果和實踐經驗的角度來看，由機械引發的振動超標原因主要體現在以下幾個方面：

第1，轉子不平衡。轉子在安裝過程中存在較為嚴重的加工誤差、裝配誤差以及平衡誤差等，而離心通風機在運行中釋放出大量熱量，導致轉軸發生彎曲變形，或者葉輪局部磨損嚴重，發生了不同的變形，都會引起振動超標，主要特征為：水平方向的振幅比較大，振動頻率為1倍頻，如果離心通風機在運行中長時間存在轉子不平衡問題，則會形成一年的高次諧波，影響電機的正常運轉[1]。

第2，風機軸承出現的故障。但風機軸承中轉子的轉動頻率接近風機轉固有的振動頻率時，就會形成強烈的共振，從而發生振動超標的問題。此外，軸承底座基礎灌漿不合格，機座連接處步牢固，墊片發生走動，基礎的固有頻率和某些不平衡激振力頻率比較接近時，也會引起共振，主要特征為：振動頻率為奇數倍頻，3倍頻分量值最高。

第3，聯軸器異常。當離心通風機的聯軸器和電機聯軸器不同心時，會發生較大誤差，主要原因是聯軸器安裝過程中沒有對中，找正誤差較大，在此狀況下，離心通風機處于超負載運行時，會加劇振動，主要特征為：振動頻率為2～3倍低頻。

（二）氣流的原因

第1，離心通風機在運行過程中發生了比較嚴重旋轉失速問題，使得氣流和葉片擴壓器之間的沖角增加，當氣流離開葉片凸面時，就會發生明顯的邊界分離現象。而當沖角達到某一臨界值時，會擴大葉片凹面處渦流區，從而導致葉輪發生旋轉脫離現象，葉輪前后之間形成的壓力差會導致離心通風機發生強烈振動。主要特征為：葉輪失速在0.5～0.8倍旋轉頻率范圍中[2]。

第2，氣流喘振。離心通風機的容量普遍比較大，當流量逐步減少時，工況點不斷向左側移動，一旦移動到不穩定區域，就會引起強烈的振動，并伴隨著周期性喘氣聲。主要特征為：振動頻率為1～30Hz的低頻成分。

四、離心通風機振動超標解決措施

通過分析檢測點數據可知，當離心通風機在正常轉速1120r/min時，通過檢測發現3檢測點和1、2檢測點的水平方向的振動明顯，檢測點4則存在異常聲響并且垂直振動比較明顯，因此，可采取以下措施來解決離心通風機振動超標問題。進行開蓋檢查，將軸承外套和軸承座結合面間隙設置為0.05mm，間隙要用塞尺在塞進50～60mm，保證軸承不受緊力。游隙大小需要根據軸承內徑大小進行合理確定，軸承內徑50～100mm的游隙設置為0.2mm，內徑大于100mm設置為0.3mm，只要游隙不超過上述標準，則視為合格，否則視為不合格，需要重新更換。

第1，啟動離心通風機，待其進入穩定運行狀態后，選擇通風機軸承座H方向上的一點，其振動值變化最能反映不平衡量的大小，記錄為檢測點M，通過振動數據采集器獲得M點的振幅，記錄完成后停機。具體的力學模型。

A端軸承座被可靠地鎖緊后，可認為與計價固聯為一體，而B點的振幅比小，B點圍繞A點的轉動可簡化為直線振動。

第2，根據2#離心通風機，振動超標的實際情況、葉輪直徑、配重塊經驗值（一般在150～200g之間），本次取180g[3]。

第3，打開離心通風機檢查門，對葉輪做除塵處理，然后再把葉輪的前盤均勻的分為3等分，用A點，B點，C點進行表示，并把180g配重塊焊接在這三個點上，測出M點的振動幅度數值，通過A、B、C三點現場作圖求配重點，具體。

具體做法為：以葉輪前盤中點O為圓心，以M點的振幅為半徑畫圓，將圓三等分，用A、B、C三點進行表示，再以M點在A、B、C三個點上的振幅為半徑做弧，三條弧線分布相較于E、F、G三點，在確定E、F、G三點的中心點用D表示，連接圓心O和D點，將連線繼續延長和圓周相較于H點，則H點就是配種點，確定測量長度，按照長度計算出配重的質量[4]。

第4，在離心通風機的葉輪前盤的圓周上找到H點的位置，通過計算配重的質量減去焊條的質量，就是焊接配重塊的質量，將其焊接在葉輪前盤之上。

第5，關閉檢測門，離心通風機平衡檢驗結束。

五、結束語

綜上所述，本文結合實際案例，分析了離心通風機振動超標的原因分析及解決措施，分析結果表明，離心通風機具有容量大、運行效果等特性，被廣泛應用在各大領域。

參考文獻

馬寅輝，竇華書.分流葉片弦長與周向分布對無蝸殼離心通風機內部流動影響[J/OL].浙江理工大學學報（自然科學版），2015：1–9.

丁可金，羅玉娟，高延軍.蝸舌型式對離心通風機氣動激勵的影響分析[J].噪聲與振動控制，2019，39（1）：216–220.