淺談直聯(lián)式通風機的振動控制方法

毛海福

（株洲聯(lián)誠集團控股股份有限公司，株洲 412001）

葉輪與電機軸直接連接的直聯(lián)式通風機（后均簡稱風機）較帶傳動和聯(lián)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(diào)速技術成熟后。但是，由于這一結構，當風機出現(xiàn)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，相關企業(yè)就需要采取措施，避免風機投入使用后出現(xiàn)振動等不良現(xiàn)象。本文就風機組裝、部件加工、轉(zhuǎn)子平衡、整體試驗、風機安裝與運行幾道工序，列出了控制方法，并提出了振動控制的兩條原則。

1 通風機組裝

1.1 旋轉(zhuǎn)部件的安裝

1.1.1 采用立式安裝

由于自重的原因，旋轉(zhuǎn)部件最好采用立式安裝，包括電機轉(zhuǎn)子和風機葉輪。對于一些較大、較重的旋轉(zhuǎn)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。

1.1.2 注意清潔度

根據(jù)《通風機轉(zhuǎn)子平衡》（JB/T 9101-2014）中表2可知，平衡品質(zhì)等級2.3mm/s，最高工作轉(zhuǎn)速3000、1500、1000r/min的轉(zhuǎn)子平衡允許質(zhì)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(zhuǎn)部件的安裝過程，如軸承與轉(zhuǎn)軸、軸承與軸承室、葉輪與轉(zhuǎn)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。

1.1.3 壓裝力量化

對于采用非傳動端電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。

1.1.4 注意一些安裝細節(jié)

在葉輪安裝過程中，還需注意一些小細節(jié)，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。葉輪上的防水罩、防塵板，葉輪軸向定位用的擋板等零件對中情況在組裝過程中也需要注意，要控制角度和偏心的誤差在一定范圍內(nèi)，安裝后可以檢測徑向跳動量，加工時也需考慮安裝會帶來的不平衡量并盡量避免新不平衡量的引入。

1.1.5 無損裝配

葉輪安裝工藝尤其關鍵，建議采用對軸承和轉(zhuǎn)軸無損的裝配技術。軸承與電機轉(zhuǎn)軸、電機前（后）端蓋的安裝也需要注意，要考慮組裝過程不要損傷軸承滾動體（或滾道）。

1.2 靜止部件的安裝

多個部件組裝后形成的整體剛度不僅與連接處數(shù)有關，還與緊固的方法和緊固力有關。因此，為了使風機產(chǎn)品在運行時具有一致性（一些產(chǎn)品還要避開運行的共振動頻率），風機靜止部件的組裝對振動影響也較大。筆者建議，從風機與基礎的安裝緊固開始，一直到轉(zhuǎn)動部件的安裝緊固過程，全過程進行規(guī)范的扭力緊固。

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(zhuǎn)部件的加工和葉輪安裝過程相關。

2.1 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(zhì)，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(chǎn)生很大的影響。

2.2 電機轉(zhuǎn)軸三檔的同軸度

鼠籠形轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動部件的旋轉(zhuǎn)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(guī)定，但在轉(zhuǎn)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(zhí)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。

2.3 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(zhuǎn)軸的軸線未重合，風機運行時葉輪的轉(zhuǎn)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?！镀芥I 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?！薄缎螤詈臀恢霉?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。

2.4 其他零件的加工

葉輪上的防水罩、防塵板等旋轉(zhuǎn)零部件必須控制重量，在重量無法控制時，必須考慮對中問題，如加工止口定位，而且止口的深度不要太淺，以免裝配過程中未真正做到對中（歪斜）。

另外，葉輪軸向定位所用的擋板、圓螺母等，在安裝過程中也會帶來不平衡量。因此，加工時必須注意其配合面與軸線的同心度，特別是轉(zhuǎn)子的不平衡響應較大時。

立式安裝的軸流風機葉輪還需考慮雨水和灰塵的累積，當水、塵或其混合物在離心力作用下甩至輪轂某一角度停止不動時，會顯著增加葉輪的不平衡量，導致風機振動增大很多。防水的問題可以在葉輪腹板上鉆通孔來解決，使水在風機未運行或低速運行時從通孔中漏下。積灰的問題在多級風機制造時必須考慮，例如，合理設計流道以減少回流、增加防塵板等。

考慮到通用性，一些風機葉輪的輪芯與后輪盤是可拆卸的，從實際運行情況來看，這種結構的離心風機運行時的振動情況并不理想，軸流風機和斜流風機好一些。

3 轉(zhuǎn)子平衡

3.1 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(zhì)量影響非常大，為了保證葉輪平衡質(zhì)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(nèi)，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。

3.2 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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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(tài)與后續(xù)的風機組裝平衡狀態(tài)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(zhì)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(zhuǎn)速必須達到一定數(shù)值才能進行精準的殘余不平衡量測量，轉(zhuǎn)速的確定需根據(jù)平衡設備容量、風機額定轉(zhuǎn)速、葉輪重量及分布情況進行確定。六是葉輪平衡時的環(huán)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(shù)據(jù)變化。

3.3 電機轉(zhuǎn)子平衡

因電機轉(zhuǎn)子是真正意義上的剛性轉(zhuǎn)子，因此其平衡精度可以限定得較葉輪更嚴一些。電機轉(zhuǎn)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(xié)議上寫明轉(zhuǎn)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。

3.4 平衡與組裝的關系

一般來說，在圓錐面加工質(zhì)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(zhuǎn)軸的實際安裝情況，風機振動就控制得越好。

4 風機試驗與運行

4.1 風機試驗

風機例行試驗進行振動測量前，一般會設計一些試驗臺位，同一臺風機安裝在不同結構的臺位上，其振動測量值是不一樣的，有些風機其測量值會相差很遠。筆者建議，試驗臺的設計要充分考慮客戶的現(xiàn)場情況，盡量模擬現(xiàn)場的安裝結構，需注意的因素有電機安裝方式（臥式還是立式，立式的話是葉輪朝上還是電機朝上）、風阻情況、輸送介質(zhì)、電源質(zhì)量等。

如果試驗條件允許，對風機進行一次實地振動曲線測量，找出風機在現(xiàn)場的共振頻率，以確保風機長久可靠運行，必要時進行一些改進，如調(diào)整風機安裝后的共振動頻率點。

4.2 風機安裝

風機的安裝同風機的制造一樣，也需要在以下幾方面進行控制：風機的安裝基礎要有足夠的強度和重量，避免風機共振；風機的螺栓緊固要規(guī)范，對稱、均勻進行扭力緊固；要避免風機網(wǎng)管影響到風機的運行，一方面，管網(wǎng)的重量盡量不要強作用在風機上，另一方面，要注意隔振，可采用軟風道等進行連接，避免風機的振動與管網(wǎng)的振動相互竄動。

在安裝風機的過程中，要注意避免異物掉進風機內(nèi)部。由于風機效率的提高，風機內(nèi)部一些不同壓力空間是相互隔離的，在這些隔離區(qū)內(nèi)，風機運行時這些異物會來回撞擊產(chǎn)生很大的振動。風機在廠的試驗情況越接近實際運行情況，越容易更早地解決后續(xù)的振動問題，這是第二條風機振動控制原則。

5 結語

本文從風機組裝、部件加工、轉(zhuǎn)子平衡、試驗、風機安裝幾個方面進行原因分析，一般來說，只要各個環(huán)節(jié)控制到位，風機組裝完成后的振動測量值與標準劃分的風機葉輪平衡品質(zhì)等級是相差不多的。