离心风机的振动原因探析

2012-01-27于有江

中国科技信息 2012年8期

关键词：鼓风机管网风机

于有江

大庆炼化公司聚合物一厂聚丙烯酰胺四车间 163411

离心风机的振动原因探析

于有江

大庆炼化公司聚合物一厂聚丙烯酰胺四车间 163411

离心风机最常见的故障现象是“振动”，本文笔者从现象到理论上进行了分析，并且提出了消除的途径，以利于维护、检修工作水平的进一步提高。

离心风机；振动原因；分析

1 引言

离心风机的运行是否稳定、安全可靠，不仅对工厂的正常生产是十分关键的，而且将保证单位所需的能源。所以，努力保证其平稳、安全运行是设备维护、检修工作的主要内容之一。

2 离心风机振动现象与原因

机械故障产生的原因是多种多样的，离心风机发生的故障从结果上看，同其他各类通用机械相比，因其结构简单，在运转过程中相对摩擦较小，故直接因磨损而产生的故障较少。但在运行过程中大部分故障及事故产生的表观现象几乎为振动，当振动加剧、增强到一定幅值便引发故障或事故。

运动的机械就会产生振动，离心风机也是如此。正常情况下，由于其振动是一种随机振动，振动参数总是在某一平均值附近波动，随时间变化而变化的现象不明显。以目前普遍使用的离心鼓风机来看，其运行正常时各支撑点的表测振幅小于0.44 mm，基本可视为无异常。但由于生产工艺流程中不定因素的原因和机组检修有误的可能，时有使机组振动加大造成被迫停机，甚至机组部件损坏的现象发生，故对其产生的原因进行分析后提出正确处理措施是必要的，也是适用的。

2.1 转子不平衡

风机转子是鼓风机的核心部分，在制造过程中，存在着形状不对称、材质的不均匀、热处理变形、加工及装配误差等原因，不可避免地存在着偏心质量。设偏心质量为m，偏心距为e，转子以一定角速度～转动时，偏心质量m产生的离心力：

Fo=mew2

投入运行的机组在经过一段时间后，其振幅会发生变化，一般是由小到大的趋势。引起振幅变化的原因就是m与e发生变化，主要发生在以下部位：

(1)转子叶轮的铆钉，因叶片腐蚀、疲劳后脱落。

(2)局部的不均匀腐蚀、穿孔。

(3)转子叶轮流道的堵塞、挂渣等造成动不平衡力矩的增大而引起风机的振动增大，破坏机组的正常运行。

由于转子不平衡引起振动加剧的特征现象主要有下述几种表现：

(1)振动的频率与转速同频。

(2)振幅随转速和负荷的增加而加剧。

(3)在通过临界转速时振动加剧(刚性轴除外)。

2.2 气流旋转脱离和喘振造成的振动

离心风机的喘振是其本身固有的特征，一般认为离心风机喘振现象包含两方面的因素：离心风机的气流在一定条件下出现“旋转脱离”是产生喘振的内在因素；与离心鼓风机联合工作的管网系统的特征是其外界条件。只有外界条件适合于内在因素时，离心风机才发生喘振现象。由于管网阻力的增加，管网特性曲线左移，致使风机工况点向小流量偏移。风机的流量Q减少，而使气体进入叶轮和叶片扩压器的正冲角增加，附面层分离区扩大，产生相对于叶轮旋转方向的“旋转脱离”，而使叶轮前后压力产生强烈的脉动。当流量QJ少到Qmin时，上述的正冲角增加得更大，分离区随着扩大，由于旋转脱离而引起的强烈周期性振动，致使鼓风机不能稳定工作，出口压力会突然下降，而管网中气体压力并不同时下降，这时，管网中压力户，大于出口压力户，，即P1＞P2。因而管网气流倒流向鼓风机，直至两者压力达到新的平衡，即P1′=P2′，这时，鼓风机又开始向管网压缩气体，鼓风机恢复正常工作，使管网中气体压力升高。

风机发生喘振时的特征表现主要有下述几种：

(1)气流参数产生大幅度脉动，各类显示仪表可观察得到波动。

(2)声音异常，一般会发生周期性的脉动噪音，周期性的呼哧、呼哧声。

(3)机组振动加剧，一般多为低频振动，振动频率与管网容量的平方根成正比。

2.3 部件损坏引起的振动

除上述原因引起的振动外，尚有许多安装及检修不当，运转中零部件损坏等原因引起的振动，主要表现在：

2.3.1 动、静部分发生的摩擦

动静部分发生摩擦，多与安装不当或机组温度过高、部件变形、检修不细致等原因有关，其振动产生的特征现象主要是：

(1)振动加剧；

(2)振动频率分布较宽，范围为2～8倍速频频率；

(3)启动或停车时可听到金属摩擦声。

2.3.2 联轴器对中不良

主要是安装检修不当造成，其特征表现主要是：

(1)振动加大，主要发生在联轴器附近的两个轴承上；

(2)振动随机组负荷的增加而增加；

(3)振动频率一般为2～3倍低速频频率。

2.3.3 轴承故障引起的振动

轴承故障产生的原因，大多是因轴承间隙扩大、润滑系统及油质不良等原因造成，它引起的振动表现特征一般为：

(1)机组振动加大，甚至发生强烈摇动；

(2)回油温度超过正常值许多。

部件损坏引起的振动是多种多样、多原因的，正确分析及判断靠日常积累的实际经验来确定，必要时可借用设备故障监测及诊断来分析判断，我厂曾利用设备诊断技术及时发现了主电机轴瓦掉块、主轴对中不良等原因引起的振动，避免了机组进一步劣化而导致事故的发生。

3 风机振动消除的主要方式

由上述各种原因引发的机械振动会使鼓风机的转子及定子部件受到交变的动应力而损坏密封和轴承，甚至发生转子与定子相碰撞摩擦，压送的气体外泄，引起着火爆炸等恶性事故的发生，因此对其必须力争尽早发现、尽快判断、尽力消除。

3.1 动不平衡的消除

对于动不平衡的消除方法目前有两种，一是理论计算法，实际生产中很难应用，且计算繁琐，一般不使用。另一种就是普遍采用的借助于动平衡试验机，采用多次试重法，在满足振幅最小或允许范围内进行加重或减重。以减少或消除偏心质量，使转子恢复平衡精度。我厂采用的是自制的低速动平衡机，利用三点加重法测试转子的动不平衡量，动不平衡量及坐标找定后，采用加重法或去重法来消除不平衡量，使转子达到动平衡要求。

3.2 离心风机喘振现象的消除

从前述分析中已知，离心风机喘振的发生主要与管网状态变化及机组运行调节有关，而与机械部分无关。因此，喘振现象的消除主要集中在系统操作上。

我厂风机喘振现象主要在开机、倒机或管网阻力波动时发生，具体表现在以下几个方面：

(1)开机时，操作人员操作不当，出口阀门未能及时迅速打开，致使机组在小流量状态下运转，发生喘振。此时及时纠正，迅速开启出口阀，加大流量，使机组在正常工况曲线运行即可消除。

(2)倒机时发生喘振，主要表现在双机并联管网上，此时一机正常运行，一机欲停，备机欲开状态下，如指挥不当，容易造成开、停两台机因“争风”而处于小流量下，致使喘振发生；或停机出口阀门关闭后，新启动的机组因启动缓慢，受正常运行机组压力阻拦而带不上负荷，使其在喘振状态下运行。对此情况，可将欲停机迅速关闭，急速启动备机达正常工况；如因带不上负荷，可短时间减少运行机的负荷，待启动机带上负荷后，再将两机联合调整正常，即可消除。

(3)管网阻力波动，主要有两方面，即鼓风机机前吸力受阻和机后压力升高，此时只要找出原因，及时调整工艺，即可排除异常。

(4)因零部件受损而引起振动的消除，则主要靠停机运行检修，排除缺陷，恢复正常即可。