离心通风机常见故障原因分析及解决措施

李海强 黄建华 李晓配

（1.江苏徐工国重实验室科技有限公司，徐州 221004；2.江苏徐工工程机械研究院有限公司，徐州 221004）

离心通风机在出厂期、安装调试期及运行维保期等阶段会出现各种各样的故障。风机在不同阶段的故障表现形式不同，相应的解决措施也不同。离心通风机故障的原因复杂，仅靠耳听、手摸和观察的方法，很难全面准确判断故障原因，往往需要采用先进的设备检测和诊断技术进行综合分析。为避免突发性故障造成的经济损失，合理安排通风机的维保计划显得尤为重要[1]。

文章总结归纳了离心通风机在不同阶段的常见故障，主要分为振动过大、轴承温升过高和电机电流过大或温升过高3类。实际生产中，离心通风机振动过大是最常见的故障，也是影响最大的故障，其次是轴承温升过高。下面具体分析这3类风机故障，并提出相应的解决措施。

1 离心通风机振动过大

离心通风机的技术条件中规定，风机振动速度刚性支承有效值不得超过4.6 mm·s-1，挠性支承不得超过7.1 mm·s-1[2]。在出厂期和安装调试期产生的振动过大，通常开机后可以发现，振动原因相对易判断，主要为动静部件之间的干涉、转子的不平衡以及轴不对中等。在运行维保期发生的振动往往开始时振动较小，随着运行时间的推移，振动越来越大。振动的原因错综复杂、难以判断，往往需要借助先进的检测设备和诊断技术才能全面准确地分析故障原因。

1.1 转子不平衡

转子不平衡是离心通风机在运行中引起振动过大的最常见原因[3]。通常由于出厂前没有做好叶轮动静平衡，使用时叶片表面积灰、叶片腐蚀或磨损、主轴弯曲以及叶轮连接件松动等导致转子不平衡。它的典型特征表现为振动值水平方向最大、轴向较小，且振动值随转速升高而增大，如图1所示。图1中1倍频处幅值最大，时域波形呈正弦曲线，此时转子需要重新运动来保持平衡。

1.2 轴不对中

采用电机直连通风机或通过联轴器连接通风机时，通风机转子轴线和电机转子轴线不重合称为轴不对中，可分为平行不对中、角度不对中、平行和角度不对中3种情况。在实际安装运行时，机组若未考虑轴向位移的补偿量，将会引起通风机和电机的振动。通常径向振动较大有可能出现高次谐波，导致振动不稳定，同时负荷变化会导致振动值变化[4]。轴不对中故障产生的频谱图和时域波形图，如图2所示。

（1）转子径向振动出现2倍频，以1倍频和2倍频分量为主。不对中越严重，2倍频所占比例越大。

（2）转子轴向振动在1倍频、2倍频甚至3倍频处存在稳定的高峰，一般达到径向振动的50%以上。若与径向振动一样大或更大，表明轴不对中情况严重，应及时处理。一般4～10倍频分量较小。

（3）时域波形稳定，每转出现1个、2个或3个峰值。

若检测发现轴不对中情况，需要停机检查电机、联轴器和风机之间的同轴度。只有保证同轴度，合理预留风机、电机和联轴器之间的间隙，才能有效减小轴不对中引起的振动[5]。

1.3 轴承箱基础刚度弱

机座连接不牢固、地基不稳以及地脚螺栓松动等，都将引起剧烈的振动现象。它的振动特征为在松动的地脚螺栓处轴承座的振动最大，以径向分量最大，振动频率为转速的1、3、5等奇数倍频率组合，其中3倍频的分量值最高。因此，相关人员需要定期检查，紧固轴承座和地脚螺栓螺母等。

1.4 滚动轴承异常

滚动轴承异常主要包括轴承装配不良和滚动轴承损坏。轴承装配不良的主要原因包括轴弯曲、轴承安装倾斜、轴承内圈装配后与轴心线不重合以及两端支撑的轴承座同轴度差。振动特征为振动值轴向最大，振动频率与旋转速度相等。需要检查主轴和轴承座的同轴度等并分析故障原因，再根据具体原因采取相应的解决措施[6]。

滚动轴承损坏的原因主要包括滚动轴承制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承箱的配合不符合标准以及长期超负荷运行等，导致轴承表面损坏、滚珠磨损变形、滚道表面金属剥落以及保持架碎裂等，从而引起轴承座产生振动。这种振动稳定性差，可检测高频冲击振动信号。振动的振幅在水平、垂直、轴向3个方向均有可能最大，轴承箱在损坏轴承处会出现发热现象。如果发现轴承损坏，应立刻停机并及时更换合格的轴承，同时需采用正确的安装和润滑方式减少此类故障发生的频次。

1.5 工作转速接近转子的临界转速

当通风机的工作转速接近通风机转子的临界转速时，发生共振，导致风机的振动急剧增加。当转子转速低于或高于这一转速时，通风机可平稳运行。因此，在实际工作中应避免在转子的临界转速处工作。

1.6 风道系统振动

风道系统中气流的压力脉动与扰动引起的振动，主要包括进气箱涡流脉动、风道局部涡流、机壳和风道壁刚度不够以及旋转失速等。这种振动常常没有规律，振幅随风量增加而增大，需要优化设计进气箱和流道结构、加固蜗壳和管道等，以减小气流脉动和扰动引起的振动。

1.7 动静部件之间干涉

集流器与叶轮干涉、叶轮与机壳干涉、主轴与密封干涉等都会引起振动增加。转速较低时，通常能听见因干涉而引起的摩擦声音。高转速时，摩擦声音可能会被气流声淹没，但此时振动较大。此时，可停机检查动静部件之间的间隙，同时拨动转子找出具体干涉的位置，并采取打磨和重新装配等方式消除干涉。

2 轴承温升过高

离心通风机的技术条件中规定，轴承温度一般不得高于环境温度40 ℃[7]。据不完全统计，风机故障40%由轴承引起，既与轴承本身的质量有关，又与轴系的设计、轴承的安装和维护有关。

2.1 润滑或冷却不良

相关人员不按规定加注或更换润滑剂、润滑剂变质、杂质进入润滑系统以及冷却系统功能异常等，都会导致轴承温升过高和轴承损坏，从而引起大的振动，因此需要经常检查轴承润滑供油与冷却情况。轴承的润滑油正常使用时，至少半年更换一次。首次使用时，需在1～2个月检验润滑油油质，并根据油质判断是否换油。换油时，应将旧油彻底放干净后才能加入新油。定期加注润滑脂时，保证端盖内的润滑脂容积占端盖内容积的1/3～2/3。加注过满不利于散热，而加注过少需要增加加油频次，容易出现加油不及时导致润滑不良的问题。

2.2 前后两轴承安装不同心

当前后两轴承安装不同心时，会使轴承受力不均匀，加速滚子与滚道间的摩擦，导致轴承温度升高。因此，需要保证轴承座本身的同轴度和两个轴承座安装的同轴度，以优化加工工艺，借助工装、焊后加工以及采用基准统一原则加工座孔等方式保证同轴度。

2.3 轴承外圈相对轴承座转动或者内圈相对轴转动

轴承外圈相对轴承座转动或者内圈相对轴转动，会因摩擦生热长时间高度运转，导致轴承外圈与轴承座孔的间隙加大，造成温升加速和振动加大。此时，需要根据使用条件合理设计轴承内外圈与轴承座孔、轴的配合尺寸，以保证轴承的正常运转。

2.4 轴承游隙设计不合理

根据风机使用情况选择合适的轴承游隙至关重要。游隙选择过大会导致通风机振动加大，久而久之轴承温度升高，加速轴承损坏；游隙选择过小会导致轴承滚子与滚道间磨损加剧，长时间运转会导致轴承温升过高，缩短轴承寿命。因此，需要根据通风机的使用情况选择合适的轴承游隙。通常轴承手册或者轴承样本中都有专门介绍如何选择轴承游隙的内容。

2.5 轴承箱剧烈振动

轴承箱剧烈振动会增加轴承所受的径向力，进而增加滚子与滚道的摩擦力。在轴承高速运转的情况下，摩擦生热会导致轴承温升过高。因此，当发现轴承箱剧烈振动时，必须停机检查振动原因，待解决振动问题后方可开机运行。

2.6 轴承损坏或主轴弯曲

轴承损坏后若继续运转，势必会造成轴承温升和振动加剧，甚至出现飞车现象。因此，轴承损坏后一定要及时更换。更换轴承前，需将轴承箱清洗干净，保持轴承清洁，并将轴承加热到70～80 ℃后再装入轴上，不得强行装配，以避免伤及轴承和主轴。主轴弯曲会导致转子振动加剧，加大轴承所受载荷和轴承滚子与滚道间的摩擦力，导致轴承温升加剧，缩短轴承寿命，因此当主轴弯曲时需要及时更换主轴。

3 电机电流过大或温升过高

3.1 电机超载

电机储备系数选择不合理、未考虑冬季和夏季的温差对风机性能的影响、未考虑海拔对风机性能的影响等，都会导致电机功率不匹配。冬季比夏季气温较低，气体密度加大，所需压力升高会导致风机所需功率增加，进而引起电机超载。高海拔比低海拔空气稀薄，气压低，气体密度小，因此低海拔的运行工况无法满足高海拔的工作需求。此时，需要提高转速或加大调节门开度以提高风量风压，导致风机所需功率增加，引起电机超载。因此，需要根据风机使用环境和工况条件选择合适的电机储备系数。通常情况下，一般用途的通风机电机储备系数按表1选择，电机额定功率P电机≥P风机f。在非标准状态下，运行的压力和密度换算可按照式（1）和式（2）计算。

表1 电机储备系数

式中：Pm为tm=20 ℃时的压强，Pa；P为实际使用温度t时的压强，Pa；P0为大气压强，Pa；ρ为实际使用温度t时的密度，kg·m-3。

3.2 启动时，调节门未关闭

根据离心通风机的特性曲线可知，通风机机轴功率随着风量增加而增加。如果调节门全开，启动电机会造成启动负荷过大而烧坏电机。为了安全启动，离心通风机需在启动时关闭调节门，待风机达到正常工作转速后，再逐步打开调节门。

3.3 电机输入电压过低或电源单相断电

电机输入电压过低或电源单相断电会引起电机供电不足，导致电机输出功率下降，引起电机超载甚至烧毁电机。此时，应根据控制柜上的电流电压表显示的情况分析具体的原因。

3.4 通风机性能与系统不匹配

通常情况下，系统结构复杂会导致难以精确计算系统阻力。如果系统实际阻力比设计阻力小很多，会导致通风机的富余量过大，造成通风机在低压力、大流量区域运行。通风机功率会随着流量的增加而增加，容易引起电机超载，因此需要在设备调试阶段调节调节门开度或电机转速使通风机性能与系统阻力匹配，切不可直接按照设计转速或者调节门开度直接运行。

4 结语

离心通风机的故障原因较多，分析总结常见故障原因，主要分为振动过大、轴承温升过高和电机电流过大或温升过高3类。文章分析这3类故障的表现特征，提出了相应的解决措施。在实际使用过程中，有些故障不是一种原因造成的，需要综合分析故障原因，必要时采用先进的检测设备和诊断技术全面准确找出故障原因，以便及时采取有效的解决措施。