風(fēng)機(jī)葉輪與軸系不平衡分析與對策

趙曉利

（南通醋酸纖維有限公司，江蘇 南通 226008）

一、料倉輸送風(fēng)機(jī)簡介

料倉輸送風(fēng)機(jī)電機(jī)型號YAG-200L2-2W，功率30kW，轉(zhuǎn)速1 480r/min；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速3 092r/min，葉輪葉片12個，皮帶輪與風(fēng)機(jī)軸的配合為錐套鎖緊結(jié)構(gòu)。測點布置和結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。

二、離心風(fēng)機(jī)常見故障分析

1.葉輪與軸系的不平衡特征

（1）懸臂轉(zhuǎn)子可產(chǎn)生一倍頻轉(zhuǎn)速頻率的軸向力，引起軸向振動，這種軸向振動等于或大于徑向振動幅值。

（2）通常懸臂轉(zhuǎn)子除了產(chǎn)生力不平衡之外，還產(chǎn)生大的力偶不平衡。

（3）對于單純懸臂轉(zhuǎn)子不平衡，在測點3處的軸向方向振動相位將近似等于測點4處的軸向方向振動相位 (±30°)。該振動相位差另外還取決于其他諸如不對中、共振等影響因素，其數(shù)值反應(yīng)了不平衡故障占優(yōu)勢的程度。

2.轉(zhuǎn)子不平衡原因和危害

轉(zhuǎn)子不平衡原因主要有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對稱、材質(zhì)不均勻、制造誤差、安裝誤差、零部件的變形及移位、零件結(jié)垢及破損。在維修作業(yè)過程中，維修人員在發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)皮帶輪磨損或葉輪變形后，通常僅更換葉輪與軸系的局部部件，這樣葉輪與軸系的剩余不平衡質(zhì)量將有可能產(chǎn)生疊加，產(chǎn)生新的不平衡量，從而產(chǎn)生較大的振動。轉(zhuǎn)子不平衡將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子振動變大，葉輪與軸系承受較大應(yīng)力，因此設(shè)備在較大振動下長期運行存在較高的安全風(fēng)險；另外大的振動還將產(chǎn)生噪聲污染，同時大的振動還將導(dǎo)致設(shè)備能量損耗增加。

圖1

三、診斷分析

1.振動檢測

運用COMMTESTVB3000數(shù)據(jù)采集器對風(fēng)機(jī)各測點進(jìn)行了振動檢測。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速3 092r/min，各測點分布與檢測數(shù)據(jù)如表1所示。振動特征是風(fēng)機(jī)軸承座軸向振動大于垂直方向幅值，水平方向帶輪中心連線方向振動表現(xiàn)顯著；風(fēng)機(jī)振動幅值隨轉(zhuǎn)速變化而顯著上升，分析風(fēng)機(jī)可能存在共振或不平衡。

2.頻譜分析

通過對風(fēng)機(jī)振動頻譜（圖2）分析發(fā)現(xiàn)，振動以風(fēng)機(jī)基頻率振動為主，其他頻率成分振動能量很小，這更確定了風(fēng)機(jī)存在共振或不平衡。

表1 mm/s

圖2

3.相位分析

再對風(fēng)機(jī)軸承座水平方向和垂直方向相位差進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，測點3、4單個軸承座水平垂直方向相位差分別為96°和105°，接近90°，排除共振可能，因為共振該相位差特征應(yīng)表現(xiàn)為0°或180°。另外測點3、4水平方向和垂直方向相位差分別為145°和150°，接近180°，測點3、4軸向振動相位差為18°<30°，進(jìn)一步證明了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)存在不平衡。

圖3

四、對策

1.更換備用葉輪

維修人員根據(jù)振動分析指導(dǎo)意見更換一備用葉輪，該葉輪出廠前已用平衡機(jī)動平衡過。更換葉輪后測點3振幅由23.574mm/s降至13.148mm/s，測點4振幅由24.917mm/s降至12.421mm/s。更換葉輪起到一定效果，但是未能徹底解決振動問題，經(jīng)過檢測風(fēng)機(jī)更換葉輪后頻譜特征與更換葉輪前相似，只是振動能量小了一些。更換葉輪后的頻譜圖見圖3。

2.風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場動平衡調(diào)試

更換備用葉輪后頻譜顯示風(fēng)機(jī)仍然存在一定的不平衡量，于是決定實施現(xiàn)場動平衡。首先在風(fēng)機(jī)兩軸承座水平方向同時安裝好2個加速度傳感器及鍵相計，采集不平衡轉(zhuǎn)子的原始數(shù)據(jù)。然后試加重到平衡面上去，進(jìn)行另一組振動數(shù)據(jù)采集，此時儀器顯示推薦修正質(zhì)量，接著將修正質(zhì)量加到相應(yīng)的平衡面上即完成動平衡過程。結(jié)果在葉輪邊緣打孔固定一5g螺絲，開車測試風(fēng)機(jī)運行正常。

[1]黃昭毅.簡易振動診斷現(xiàn)場實用技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]廖伯瑜.機(jī)械故障診斷基礎(chǔ) [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]黃文虎，夏松波，劉瑞巖.設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科技出版社.