风机叶轮与轴系不平衡分析与对策

赵晓利

（南通醋酸纤维有限公司，江苏 南通 226008）

一、料仓输送风机简介

料仓输送风机电机型号YAG-200L2-2W，功率30kW，转速1 480r/min；风机转速3 092r/min，叶轮叶片12个，皮带轮与风机轴的配合为锥套锁紧结构。测点布置和结构简图见图1。

二、离心风机常见故障分析

1.叶轮与轴系的不平衡特征

（1）悬臂转子可产生一倍频转速频率的轴向力，引起轴向振动，这种轴向振动等于或大于径向振动幅值。

（2）通常悬臂转子除了产生力不平衡之外，还产生大的力偶不平衡。

（3）对于单纯悬臂转子不平衡，在测点3处的轴向方向振动相位将近似等于测点4处的轴向方向振动相位 (±30°)。该振动相位差另外还取决于其他诸如不对中、共振等影响因素，其数值反应了不平衡故障占优势的程度。

2.转子不平衡原因和危害

转子不平衡原因主要有转子结构不对称、材质不均匀、制造误差、安装误差、零部件的变形及移位、零件结垢及破损。在维修作业过程中，维修人员在发现风机皮带轮磨损或叶轮变形后，通常仅更换叶轮与轴系的局部部件，这样叶轮与轴系的剩余不平衡质量将有可能产生叠加，产生新的不平衡量，从而产生较大的振动。转子不平衡将导致转子振动变大，叶轮与轴系承受较大应力，因此设备在较大振动下长期运行存在较高的安全风险；另外大的振动还将产生噪声污染，同时大的振动还将导致设备能量损耗增加。

图1

三、诊断分析

1.振动检测

运用COMMTESTVB3000数据采集器对风机各测点进行了振动检测。风机转速3 092r/min，各测点分布与检测数据如表1所示。振动特征是风机轴承座轴向振动大于垂直方向幅值，水平方向带轮中心连线方向振动表现显著；风机振动幅值随转速变化而显著上升，分析风机可能存在共振或不平衡。

2.频谱分析

通过对风机振动频谱（图2）分析发现，振动以风机基频率振动为主，其他频率成分振动能量很小，这更确定了风机存在共振或不平衡。

表1 mm/s

图2

3.相位分析

再对风机轴承座水平方向和垂直方向相位差进行检测发现，测点3、4单个轴承座水平垂直方向相位差分别为96°和105°，接近90°，排除共振可能，因为共振该相位差特征应表现为0°或180°。另外测点3、4水平方向和垂直方向相位差分别为145°和150°，接近180°，测点3、4轴向振动相位差为18°<30°，进一步证明了风机转子系统存在不平衡。

图3

四、对策

1.更换备用叶轮

维修人员根据振动分析指导意见更换一备用叶轮，该叶轮出厂前已用平衡机动平衡过。更换叶轮后测点3振幅由23.574mm/s降至13.148mm/s，测点4振幅由24.917mm/s降至12.421mm/s。更换叶轮起到一定效果，但是未能彻底解决振动问题，经过检测风机更换叶轮后频谱特征与更换叶轮前相似，只是振动能量小了一些。更换叶轮后的频谱图见图3。

2.风机进行现场动平衡调试

更换备用叶轮后频谱显示风机仍然存在一定的不平衡量，于是决定实施现场动平衡。首先在风机两轴承座水平方向同时安装好2个加速度传感器及键相计，采集不平衡转子的原始数据。然后试加重到平衡面上去，进行另一组振动数据采集，此时仪器显示推荐修正质量，接着将修正质量加到相应的平衡面上即完成动平衡过程。结果在叶轮边缘打孔固定一5g螺丝，开车测试风机运行正常。

[1]黄昭毅.简易振动诊断现场实用技术 [M].北京：机械工业出版社，2003.

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