直聯式通風機振動控制問題研究

楊志佳

摘 要：葉輪與電機軸直接連接的直聯式通風機（后均簡稱風機）較帶傳動和聯軸器傳動的結構緊湊，無傳動能量損失，應用非常廣泛，特別是變頻調速技術成熟后。但是，由于這一結構，當風機出現振動故障后，處理起來非常棘手。因此，在風機制造和安裝過程中，就需要采取措施，避免風機投入使用后出現振動等不良現象。

關鍵詞：通風機；振動控制；轉子平衡

1 通風機組裝

旋轉部件的安裝。由于自重的原因，旋轉部件最好采用立式安裝，包括電機轉子和風機葉輪。對于一些較大、較重的旋轉部件，水平安裝將變得異常困難，即便是完成安裝，其對中情況和應力均布也難以取得較好的效果。根據《通風機轉子平衡》（JB/T 9101-2014）中表2 可知，平衡品質等級2.3mm/s，最高工作轉速3000、1500、1000r/min 的轉子平衡允許質量偏心距分別為8μm、16μm、24μm，可見微小的變形或異物混入組裝過程，將使平衡工作失去意義，特別是旋轉部件的安裝過程，如軸承與轉軸、軸承與軸承室、葉輪與轉軸的安裝，常常見到的異物有0.05 ～ 0.40μm 的車削毛刺、0.02 ～ 0.10mm 的磨削毛刺、大于60μm 的干膜油漆，這些都需要在制造過程中注意。對于采用非傳動端電機轉軸端面定位壓裝葉輪的工藝，必須對壓裝力進行定量，以防止葉輪與軸伸過盈量太大，在葉輪壓裝過程中將轉軸壓彎。對于采圓錐面連接的葉輪，其端面與電機軸端面的軸向尺寸需定量化，以方便控制過盈量。在葉輪安裝過程中，還需注意一些小細節，如鍵槽毛刺的清理，特別是毛刺量較大，會影響葉輪安裝的對中情況。

2 部件加工

葉輪安裝后的對中是最影響風機振動問題的因素之一，在風機設計定型和葉輪平衡精度已得到保證的情況下，風機的振動問題幾乎都與旋轉部件的加工和葉輪安裝過程相關。

葉輪軸孔、電機軸伸機加工精度。葉輪軸孔、電機軸伸的直徑誤差最終會影響兩者的組裝配合性質，因此對兩者的尺寸精度均需進行控制。對于一些輪芯與后輪盤進行焊接的葉輪，必須控制焊接后的軸孔尺寸精度和圓柱度，不良的精度會對葉輪平衡和葉輪安裝對中情況產生很大的影響。

電機轉軸三檔的同軸度。鼠籠形轉子以其剛性好、耐用的特點，是交流電機的首先，但其制作過程需要嚴格控制加工精度和合理安排加工順序，如兩處軸承檔的軸線是轉動部件的旋轉中線，需保證軸伸檔與其的同軸度。雖然電機標準對電機成品出廠有徑向圓跳動的規定，但在轉子制作工藝上也需進行加強控制，以保證更小的跳動值。實際測量的結果表明，在工藝流程合理并嚴格執行的情況下，其跳動值較標準會低很多，如直徑Φ38mm 的軸伸，《Y2 系列（IP54）三相異步電動機（技術條件· 機座號63 ～ 355）》（JB/T 8680-2008）要求為0.05mm，但實物測量值一般小于0.02mm。

葉輪鍵槽和電機軸伸鍵槽加工精度。鍵槽寬度和對稱度對圓錐形連接的對中情況影響非常大。在葉輪安裝過程中，當葉輪與軸伸未貼合而由鍵“掛”在半空時，如果強行將葉輪壓裝，最后會導致葉輪的軸線與電機轉軸的軸線未重合，風機運行時葉輪的轉動是嚴重不平衡的，這會導致很大的振動。因此，必須控制葉輪和電機軸伸的鍵槽對稱度和寬度，在對稱度無法保證或準確測量時，需要考慮適當加寬鍵槽寬度，以補償對稱度誤差。《平鍵 鍵槽的剖面尺寸》（GB/T 1095-2003）在第4.5 條說明：“軸槽及輪轂槽寬度對軸及輪轂軸心線的對稱度，一般可按GB/T 1184-1996 表B4 中對稱度公差7 ～ 9 級選取。”《形狀和位置公差 未注公差值》（GB/T 1184-1996）表B4 中7 級和9 級的差別是非常大的，對于圓錐面軸伸來說，公差等級宜選用7 級公差。

3 轉子平衡

葉輪平衡工裝和設備。葉輪平衡芯軸的加工精度對葉輪的平衡質量影響非常大，為了保證葉輪平衡質量，人們必須做好以下控制：平衡芯軸必須是校正過的，其殘余不平衡量對葉輪的影響已很少；平衡芯軸一些部位的跳動量在可控范圍內，如支撐軸徑、葉輪檔、皮帶輪檔的徑向跳動及兩端面的軸向跳動；葉輪檔的磨損量會嚴重影響到葉輪的平衡精度。平衡設備是準確標定過的。設備需要標定，如量具上單位量值刻度線距離的設定，新制和長期使用的平衡設備必須在標定后才能保證葉輪平衡的精度。

葉輪平衡。一是葉輪平衡工藝需明確遵循的平衡準則與電機轉子的鍵準則一致，我國采用半鍵準則，建議采用。另外，鍵槽深度、平鍵長度如果與葉輪平衡不一致，也會帶來不平衡量的誤差，最后影響風機的振動。二是葉輪平衡時所用平鍵是一項影響其效果的重要零件（影響對中），特別是葉輪或轉軸的鍵槽對稱度無法測定時，因此平衡工藝需要對這個影響因素進行處理，保證葉輪平衡的質量。三是葉輪與芯軸的安裝非常重要，必須確保安裝到位，至少需保證葉輪的平衡狀態與后續的風機組裝平衡狀態基本一致。四是對于帶有防水罩、防塵板的葉輪，當防水罩（或防塵板）的重量對平衡質量有較大影響時，要與葉輪一起進行整體平衡，平衡前需做定位標記，以方便葉輪組裝時防水罩（或防塵板）的角度定位。五是葉輪平衡的轉速必須達到一定數值才能進行精準的殘余不平衡量測量，轉速的確定需根據平衡設備容量、風機額定轉速、葉輪重量及分布情況進行確定。六是葉輪平衡時的環境也需注意，特別是對于一些小葉輪，風扇吹風也會引起平衡數據變化。

電機轉子平衡。因電機轉子是真正意義上的剛性轉子，因此其平衡精度可以限定得較葉輪更嚴一些。電機轉子平衡時沒有使用平衡芯軸，因此其平衡精度較風機葉輪更精準，建議取平衡精度G2.5 甚至更高。對于采購的電機，可以在技術協議上寫明轉子的平衡準則，特別是進口電機需注意，因為不同國家慣用的鍵準則是不相同的。

平衡與組裝的關系。一般來說，在圓錐面加工質量得到保證的情況下，圓錐形軸伸的對中性較圓柱形軸伸的要好很多。從實際情況來看，圓錐形配合的風機振動較圓柱形的振動容易控制得多，這主要得益于圓錐面的可重復拆裝和對中良好的特性。因此，第一條風機振動控制原則為：平衡過程必須考慮葉輪與平衡芯軸的安裝情況，越接近葉輪與電機轉軸的實際安裝情況，風機振動就控制得越好。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.JB/T 8689-2014通風機振動檢測及其限值[S].北京：中國標準出版社，2014.

[2]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.JB/T 9101-2014通風機轉子平衡[S].北京：中國標準出版社，2014.

（作者單位：南方風機股份有限公司）