三点作图法在热电厂风机动平衡中的应用

熊灿宏

【摘 要】由于热电厂的排粉风机、引风机叶轮容易磨损，常导致风机轴承振动偏大，通过多次对排粉风机进行现场动平衡试验，提出了风机叶轮三点作图法现场动平衡的方法，有效地消除了风机振动偏大的设备故障。

【关键词】三点作图法；现场动平衡；风机叶轮；应用

1.序言

（1）在热电厂生产过程中，排粉风机、引风机等离心风机常发生由于转子侵蚀磨损、结垢、掉块等原因引起振动被迫停运，过去的习惯处理方法是拆卸转子做离机平衡，但处理过程需要很长时间，导致长时间的停机，不仅影响了与它相配工艺主体设备的生产，更重要的是由此影响企业整体工艺流程的生产量，造成巨大的经济损失。因此，在热电企业生产中，现场动平衡技术就显得越来越重要，而做好风机的现场动平衡，缩短检修时间是关键。而在热电厂，排粉风机是由于风机叶轮不平衡导致的振动故障频发设备，是典型振动故障设备。在此以排粉风机为例介绍三点法在风机叶轮现场动平衡的应用。

（2）现场动平衡方法有三点作图法与动平衡仪法。对于这两种方法，分别采取了三点作图法与动平衡仪法同时对两台排粉机做叶轮现场动平衡试验；用三点作图法做完现场动平衡只用了2个半小时，而用动平衡仪做了3个小时都无法完成，甚至到最后只能改为三点作图法做，只用了2个小时就完成了；由于动平衡仪器在做动平衡过程中过于敏感，受其它方面影响较大，难以准确地捕捉到设备振动的信号，从而难以准确地判断出不平衡点在哪，这样就不但费时，甚至无法完成动平衡工作；而三点作图法，方法非常简单实用，本人用此方法做风机的动平衡多次，每次都能成功地完成。

2.三点作图法现场做排粉风机叶轮动平衡

（1）热电厂排粉风机多数是使用单悬臂式支承联轴器传动的离心式风机，由于其工作介质是细煤粉颗粒，且温度较高（80℃左右），在运行一段时间后，常会由于叶轮磨损不均匀而引起轴承座振动偏大，长期下去将会造成轴承的损坏，威胁制粉系统的安全经济运行。

（2）一般的处理方法需视叶轮磨损情况而定，如叶轮仅是局部磨损较大，可采取叶轮表面堆焊填补的方法，但往往由于所施焊接的焊条不均匀，焊接量不好控制，因此造成试运时仍会出现振动偏大；如果普遍磨损已超过叶片原来厚度的1/2，则须更好叶轮或叶片，但由于叶轮加工或喷漆的质量分布不均匀以及现场配合误差，也会造成轴承振动偏大。这时可采用三点作图法现场找动平衡来消除风机轴承振动偏大的故障。

（3）对热电厂排粉风机的动平衡为例介绍整个三点作图法做动平衡的过程，具体步骤如下：

1）先试运排粉机测得风机后轴承水平方向最大初始振幅为A0=100μm。

2）打开蜗壳人孔，在排粉机叶轮的12块叶片上，逆着风机转动方向用石笔或粉笔等在叶轮每块叶片的表面及对应叶轮后盘上按顺序标记数字1…….12。

3）将叶轮圆周分三等分，三等分点分别为1点、5点、9点，夹角为120°，而排粉机叶轮有12片叶片，也就是每5片叶片间的夹角就为120 °；以A0为半径画圆，在A0圆周上三等分，夹角为120 °，其编号与叶轮标记点1点、5点、9点相同，分别为A、B、C；等分点用A、B和C表示，圆心用O表示，如图1所示：

图1 在A0圆三等分圆

（4）加试重，取试重p（g）。

①试重块计算公式：M=150AG（3000/n）2/R；其中A为初始振动幅值mm，G为转子叶轮重量kg，R为配重圆半径mm，可粗略近似看成叶轮半径，n为转子工作转速r/min（注意在加配重时焊条重量也应计算在内）。

②按照原始振动值进行计算加试重块重量：p=150AG（3000/n）2/R=150×0.1×1500×（3000/1450）2/900=107g，分别在1点（A）、5点（B）、9点（C）对应的叶片的后盘表面上加取试重块p=107g，注意只需点焊稳固就可以，封好蜗壳人孔，分别试运测得风机后轴承水平方向最大振幅分别为：A1=126μm、A2=86μm、A3=96μm。（注意每次加试重试运时必须将上一次试运的试重块取掉）

（5）以相同的比例作图2。

①以A为圆心，以A1为半径画圆。

②以B为圆心，以A2为半径画圆。

③以C为圆心，以A3为半径画圆。

④圆A1和圆A2交于a，圆A1和圆A3交于b，圆A2和圆A3交于c，如图2所示：

图2 三个圆相交于a、b、c、点

⑤连接a、b、c三点，并作△abc的外接圆（见图3），其圆心为O1；（用CAD画图输入3P三点画圆便可作出三角形外接圆）。

图3 △abc的外接圆

⑥连接圆心OO1。

⑦测得OB与OO1的夹角为W°=32°。

（6）平衡质量的计算和平衡位置的确定。

①平衡质量计算公式：m=p×A0/OO1；计算得配重块的质量m=107×100/20.55=520g，除去焊接配重块需2条焊条，30g/条，因此所加配重块的质量约460g；

②平衡位置：在叶轮上，由B点向C点移动W°=32°。

（7）加了平衡配重块后试机，3-1#排粉机风机后轴承的振动数值为：水平2.0mm/s（振幅6μm），垂直1.9mm/s （振幅4μm），轴向2.0mm/s （振幅6μm）。

（8）排粉风机后轴承水平方向的振动幅值在动平衡前、后对比情况如下表：

做动平衡过程中振幅值对比表（单位：μm）

由上表可看出，在经过三点作图法做动平衡后，水平方向最大振幅由初始振幅100μm下降到了6μm，3-1#排粉风机达到良好的振动状态，消除了风机轴承振动偏大的设备故障。

3.结语

（1）在实际应用中，三点作图法做动平衡的方法相对于画线法、两点法及动平衡仪器等方法，三点作图法是容易理解、做法简单，且可有效地降低风机振动值，消除设备故障，较为实用；而动平衡仪器易受地脚松动、不对中、轴承频率等其它方面因素影响，容易产生不准确的数据，判断不够准确，在低转速转动设备上不够实用。因手工画图往往存在较大的误差，所以往往是使用CAD软件作图，既方便快捷又准确。

（2）三点作图法在排粉风机动平衡中能成功应用，可举一反三，在其它风机发生叶轮动不平衡引起振动大时也同样可以使用这种方法来消除振动故障。

（3）三点作图法找动平衡时，须注意以下事项：

①按叶轮编号时不得将次序打乱，且编号不应被抹掉，最好是逆着风机转向编号，编号可写在不容易磨损的叶轮后盘表面上，以防试运后被煤粉冲刷掉。

②用焊条贴焊平衡配重块时，应该焊在磨损不严重的叶轮后盘表面上，以防止平衡块在磨损后造成振动加大。

③试加重块后分别测得的3次振动值，都必须是在同一轴承座的同一方向上，并要求数据是最大振动时的稳定值。

④做动平衡时，应尽量防止受周围振动的影响，可采用紧固地脚螺栓等方法。

⑤因每次试运都须拆、装蜗壳人孔，为了节省时间，试运时蜗壳人孔只需上紧四个角的螺栓即可，不需安装石棉绳，以便拆卸。

⑥由于风机叶轮不平衡一般是表现在轴承的水平方向上的振动，所以通常只需测出轴承的水平方向上的振动幅值便可做动平衡。

【参考文献】

[1]安胜利，杨黎明.转子现场动平衡技术[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2]杨志伊.设备状态监测与故障诊断[M].北京：中国计划出版社，2006.

[3]陈长征.设备振动分析与故障诊断技术[M].北京：科学出版社，2007.