煤气离心式鼓风机常见故障及其转子动平衡分析

徐玉芳，陈 双

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0 引言

钢铁冶炼过程中，煤气发生炉产出的煤气自身压力很低，往往不能满足企业其它用户的用气压力要求，这就需要借助煤气加压机对煤气进行适当增压。根据大多数用户对煤气压力要恒定、流量要可变的要求，大多煤气回收、输送部门都采用离心式鼓风机进行煤气的加压与输送，它可以在保证煤气恒压的前提下，通过阀门调节煤气加压机进出口阀门开度或调节进出口旁通阀门的开度大小来实现煤气流量的调节。

1 离心式鼓风机的工作原理

煤气加压机多选用单级高速离心鼓风机，其工作原理是：原动机通过轴驱动叶轮高速旋转，气流由进口轴向进入高速旋转的叶轮后变成径向流动被加速，然后进入扩压腔，改变流动方向而减速，这种减速作用将高速旋转的气流中具有的动能转化为压能（势能），使风机出口保持稳定压力。

2 离心式鼓风机主要结构

离心式鼓风机主要由机壳、转子组件、密封组件、轴承、润滑装置以及其它辅助零、部件等部分组成。其作用分别简述如下：

转子组件：是鼓风机的主要部件，它是由叶轮、主轴密封套、联轴器等部件组成。其中叶轮是鼓风机中最主要的部件，其全部零件均由优质钢制成，叶轮由轮盘，轮盖和叶片铆接或焊接而成。其主要作用是使通过叶轮后的气体压力增大、速度提高；

主轴：主轴上安装所有旋转的零部件。其作用是支撑所有旋转件并传递扭矩；

密封组件：为防止鼓风机在运行时煤气泄漏，润滑油泄漏及灰尘、水分等进入轴承；

轴承：轴承是支持转子，保证转子能平稳旋转的部件，并能随转子所产生的径向、轴向推力。滑动与滚动两类轴承在鼓风机中均有应用。

3 离心式鼓风机常见故障及处理方法

（见右表）

故障类型 故障原因 处理方法轴承温升超标1.轴瓦和轴承体上的油孔堵塞。2.轴承与轴颈配合不良。3.给油量不足。4.轴承安装不正确，外座圈与轴承体装配过紧。5.轴瓦间隙小。6.轴颈与轴承内圈配合过盈量太大。7.滚动体有麻点或脱皮等缺陷。8.润滑脂装填过多。9.油中含水，破坏了轴承表面的油膜。10.轴承卡住，轴承盖靠外座圈太近。1.疏通油孔。2.检查接触面，重新刮研。3.补充油或清洗油过滤器或检查油泵。4.调整配合公差。5.检查间隙量，刮瓦。6.调整配合公差，重新组装。7.更换轴承。8.适当减少。9.消除油中水或更换新油，消除进水源。10.调整配合公差，重新组装。振动1.重新找正。2.重新组装。3.重新清理，进行静或动平衡试验。4.更换轴瓦或压盖螺栓。5.调整间隙或更换轴承。6.更换叶轮。7.坚固地脚螺栓。8.调整气封重装。不能启动1.联轴器找正误差大。2.叶轮与隔板摩擦。3.转子不平衡。4.瓦背无公盈或压盖与瓦松动。5.轴承间隙过大。6.叶轮叶片严重腐蚀。7.地脚螺栓松动。8.气封中发生碰撞。1.电路或电气设备有故障。2.起动轴泵未开或油压低于正常要求水平。1.电工检查原因并处理。2.启动油泵或调整油压。出口总管没压力1.入口阀未开或开度过小。2.电机进线接反，使鼓风机反转。3.出口管线漏气。4.进口管线积水太多。1.调整入口阀开度。2.检查并重接电机接线。3.修补出口管。4.排放积水。

4 煤气离心式鼓风机转子的动平衡分析

不平衡是一个旋转体的质量轴线(惯量轴线)与实际的旋转轴线不重合。通俗地讲，转子的不平衡是指转子的重量分布不均匀。造成转子不平衡的因素很多，例如：转子材质的不均匀性，联轴器的不平衡、键槽不对称，转子加工误差，转子在运动过程中产生的腐蚀、磨损及热变形等。这些因素造成的不平衡量一般都是随机的，无法进行计算，需要通过重力试验（静平衡）和旋转试验（动平衡）来测定和校正，使它降低到允许的范围内。

4.1 不平衡的表现形式

1）静力不平衡：表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但平行于旋转轴线，因此不平衡将发生在单平面上。不平衡所产生的离心力作用于两端支承上是相等的、同向的。

2）偶力不平衡：表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，但相交于旋转体重心，不平衡所产生的离心力作用于两端支承是相等、反向的。

3）动力不平衡：表现在一个旋转体的质量轴线与旋转轴线不重合，而且既不平行也不相交，因此不平衡将发生在两个平面上，可以认为动力不平衡是静力不平衡和偶力不平衡的组合，不平衡所产生的离心力作用于两端支承，既不相等且向量角度也不相同。

4.2 转子的动平衡校正方法

动平衡：在转子两个校正面上同时进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时在许用不平衡量的规定范围内，为此动平衡又称双面平衡。应用最广的动平衡方法是工艺平衡法和整机现场动平衡法。

1）工艺平衡法：这种方法的测试系统所受干扰小，平衡精度高，效率高，特别适于对生产过程中的旋转机械零件作单体平衡，目前在动平衡领域中发挥着相当重要的作用。

2）整机现场动平衡法：这种方法是机器作为动平衡机座，通过传感器测转子有关部位的振动信息，进行数据处理，以确定在转子各平衡校正面上的不平衡及其方位，并通过去重或加重来消除不平衡量。由于转子在实际工况条件下进行平衡，不需要再装配等工序，因此整机在工作状态下就可获得高于工艺平衡法的平衡精度。

4.3 动平衡的原理及方法

对于煤气离心式鼓风机的刚性转子来说，最适合做低速动平衡试验。所谓低速动平衡是指平衡转速较低的动平衡过程。

转子经过低速动平衡原理：从动力学上应满足下列两个平衡方程

力平衡方程

∫u(z)dz+∑Wj=0 (j=1,2……N) （1）

力偶平衡方程

∫u(z)zdz+∑WjZj=0 (j=1,2……N) （2）

式中 u(z)——不平衡量分布函数；

Wj ——第个校正量；

Zj——所在的轴向坐标；

N——校正量个数，即校正平面数。

根据这两个方程的相容性，可得知低速动平衡必要和充分的校正量个数N为2，这是低速动平衡的一大特点。

转子低速动平衡的方法：一般都是测量转子轴承的振动，从而分离出与u(z)等效的位于校正面上的不平衡当量Ui，取Wj的大小与Ui相同，方向相反，就能达到方程（1）和（2）的要求。