濒临报废的失衡叶轮修复法浅析

摘 要：根据动、静平衡测量原理，配合自制补偿夹块对濒临报废的失衡叶轮进行修复

关键词：濒临报废的失衡叶轮；静平衡；动平衡；补偿夹块；V型支架；钟摆运动

1、引言

由于化纤行业对产品质量的温湿度要求，厂区分布着大小各种型号的送排风机。它们在温湿度大、化工原料和积尘侵蚀的工作环境中长期的连续运转，容易造成风机叶轮的严重腐蚀、磨损、变形而引起转子不平衡，这是回转机械最常见的故障。失去动平衡的刚性转子在高速旋转的工作环境中，加大震动和噪音，严重时会导致轴承等附件报废。

2、失衡的原因及造成的危害

叶轮在长期连续的运转中，会产生一个惯性空间离心力，该力对叶轮支撑结构产生压力，叶轮发生微观形变，并与潮湿的空气气体及空气中杂质发生摩擦，从而造成叶轮防腐层的脱落，进而发生腐蚀变形，产生质量分布不均匀而失去平衡。失去平衡的叶轮在旋转时会产生更大的离心力，引起风机噪音增大，使主轴、连接件机支撑部件（轴承）等受力不均，产生疲劳载荷。

3、叶轮的修复方法

3.1叶轮处理结垢

3.1.1喷水除垢：这是一种常用的除垢方法，喷水体系装在风机叶轮动平衡测量仪的机壳上，由管道、3个喷嘴（1个坐落叶轮出口处，2个坐落叶轮进口处）及排水孔构成。水源为自来水，压力约0.3MPa。这种方法通常是有用的。缺陷是每次停机除垢的时间较长，每月需停机数次停止除垢，影响机组的正常使用。

3.1.2高压气体除垢：改体系选用与喷水体系相似的结构，但其管道为耐高压管道、专用的喷嘴和高压气源。这种设备对叶片的除垢是快速有效的，它可以在风机叶轮动平衡测量仪正常停机的空隙，敞开高压气源，仅用数十秒的时间即可完成除垢。因为操作简便，一天可以停止许多次，不光处理了人工除垢吃力、费时的疑问，还明显降低了全部机组的花费。但必须要有现成高压气源（压力在0.8～1.5MPa之间，可以用压缩空氣或氮气）。

3.1.3气流接连吹扫除垢：从结构上江，接连吹扫设备不需要外部气源，它使用风机叶轮动平衡测量仪本身的排气压力，将少数的烟气（额外风量的1%～2%）从风机叶轮动平衡测量仪的内部引向专用喷嘴，喷嘴坐落叶轮的进口，以很高的速度将烟气咳射到叶片的非作业表面，这种吹扫是接连地，它跟踪风机叶轮动平衡测量仪的敞开而开端，不光将刚刚粘到叶片上的粉尘吹掉，还可避免粉尘堆积加厚，且无需停机除垢。该设备结构简单、对风机叶轮动平衡测量仪改动量很小，防垢作用极好，是一种很有展开的新技能。

3.2在动平衡之前，先排除轴承损坏，轴不对中，机械松动等因素产生的振动，处理结垢后，把中心轴配键，与叶轮中心孔安装到位。

3.3静平衡：平衡或消除旋转体运转时产生的离心力，以减轻机械的振动，改善轴承受力的情况，提高工作精度，延长使用寿命。静平衡的方法：放置好两个V型支架，把两个轴承分别装置叶轮两边的中心轴上，与叶轮一期放置在V型支架上，先将转子在轴承架上滚动，当停止滚动时，转子质心应位于轴线的铅垂线下方，为消除轴与轴承间的摩擦，再将转子向一方偏转，叶轮转子在支架上会发生钟摆运动，当摆动静止时，则以叶轮中心孔横切面为基面，把叶轮分为上下两部分，下部分质量比上部分大，在上部分叶轮最高点安装试配重夹块，至装上的补偿夹块在静平衡时，能停留在任意角度。

不过这时只是表象的严重失衡因素不存在，达到了静平衡，因为失衡的不是一两个点，而是线或面，所以经多次实验证明，在此种状态下多数只是静平衡，要完成动平衡校正还是很难的。通过试验证明，将配重质量以原配重点为基准，一分为二分别安装在其两边，夹角以不超过60°为宜，再次配重。二期在再次配重的同时，分别调试理想位置（理想位置还要考虑工艺要求的使用和实用性），叶轮在此状态下放置在动平衡设备上，就较容易校正。

3.4动平衡：作用是平衡或消除旋转体运转时各偏心质量的离心力形成的力矩，以减轻机械振动，改善轴承受力的情况，提高机械工作精度，使用寿命。

理论基于影响平衡系数法，即：Si=aij×Uj

Si振动量；aij单位不平衡引起的振幅；Uj不平衡量。

3.5焊缝长度与配重增量关系的确定

注：在配重时需要使用焊接，因此需要重新计算焊缝的重量，记重方法采用焊接后测量焊条的使用长度。

3.6角度的规定：在配重过程中需要用到转速测量角度、振动角度、配重角度，为避免混淆，将测量角度与配重角度统一，即速度测量感应纸的位置定义为零度，沿轴线将该角度对应到叶轮圆周上，作为试验配重块的安装位置。

3.7转动信号的准备：采用外触发方法，用外接的激光转速表作为转动信号测定装置，安装三角架让它固定，在整个测试过程中，保证转动信号的拾取点保持不变，不能有任何移动，否则将影响测试的准确性。

3.8振动信号的准备：在整个测试过程中，还必须保持振动信号的信号拾取点不得有任何变动。在选取了测振点以后，振动传感器的磁性吸座不要移动位置。

3.9在叶轮上标记设备旋转方向，这在实际配重中需要用到，安装配重物的角度是以试验配重物的位置为起始点并顺着设备旋转方向而定的。试验配重原则上可以加在圆周上的任意位置。为方便思维，将试验配重和实际配重的安装点规定在同一半径上，尽可能安排在叶轮的外圈。在配重过程中，由于电焊可能会使叶轮发生变形等影响，要求尽可能减少直接在叶轮上施工，而将电焊施工点安排在试验配重块上。

经过以上修理和平衡测试的风机叶轮，通过加重法或去重法，根据转子在工作条件下允许状态进行修理修整，并再次动平衡，就又可以投入正常使用。

结束语：修复后的叶轮经实际使用，运行平稳，性能可靠，满足了使用要求。

参考文献

[1]下村玄，朱晓农.旋转机械的平衡[M].北京：机械工业出版社，1998.

[2]郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1997.

作者简介

陈阳，男，1988年，2012毕业于安阳工学院机械设计制造及其自动化专业，从事设备维护、管理及设计工作。

（作者单位：新乡化纤股份有限责任公司）