杭州微光電子股份有限公司 俞 翔

利用數(shù)據(jù)分析理論消除影響外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)振動(dòng)的因素

杭州微光電子股份有限公司 俞 翔

外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)是利用外轉(zhuǎn)子電機(jī)直聯(lián)風(fēng)葉的一種新型風(fēng)機(jī)。外轉(zhuǎn)子電機(jī)具有電機(jī)空間及材料利用率高的特點(diǎn)，外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀(guān)的特點(diǎn)，越來(lái)越多地取代傳統(tǒng)軸流風(fēng)機(jī)用于制冷暖設(shè)備。

外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)由于其一體式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致影響整機(jī)振動(dòng)的因素過(guò)多。當(dāng)出現(xiàn)振動(dòng)測(cè)試不合格的情況，風(fēng)機(jī)只能整體拆分或重新測(cè)量定子的同心度，或測(cè)試轉(zhuǎn)子的同心度，或重做風(fēng)葉的平衡，甚至還得去測(cè)量軸承和軸承室的配合尺寸。因此要提高外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)的振動(dòng)測(cè)試合格率，從生產(chǎn)過(guò)程的源頭上控制各種導(dǎo)致產(chǎn)品振動(dòng)的因素,才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

一、機(jī)械振動(dòng)模型

機(jī)械振動(dòng)是指質(zhì)點(diǎn)（或任何物體）在其穩(wěn)定平衡位置附近所做的周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。它是一種特殊而又廣泛存在的運(yùn)動(dòng)形式，描述振動(dòng)的物理量有位移、速度和加速度。最簡(jiǎn)單的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

x(t)=Αsin(ωt+φ)。 （1）

振動(dòng)是一個(gè)具有大小和方向的物理量，是一個(gè)矢量，其特性取決于振動(dòng)的3個(gè)要素。振幅 A 表示振動(dòng)的大小，角頻率ω表示振動(dòng)的快慢，初始相位角φ表示振動(dòng)物體的初始位置。

二、原因分析

在此數(shù)學(xué)模型的指導(dǎo)下，針對(duì)解決外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障，我們成立了QC小組，小組成員有技術(shù)人員、質(zhì)管人員、生產(chǎn)管理人員、各工序有一定經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)員工組成。首先運(yùn)用了頭腦風(fēng)暴法，集思廣益，編制了因果圖（圖1）。因果圖成形后，所有影響的因素基本明確，我們就將消除這些因素的方法再列明，從主要問(wèn)題著手解決。對(duì)有些一次就可消除的因素立即著手改善，對(duì)那些需要日常控制的，首先安排對(duì)員工的強(qiáng)化培訓(xùn)，并落實(shí)責(zé)任人加強(qiáng)監(jiān)控，同時(shí)在文件中體現(xiàn)固化。

大家一致認(rèn)為，其中最主要的也是一直困擾我們的因素是振動(dòng)量的測(cè)試，由于外風(fēng)機(jī)絕大多數(shù)是配合機(jī)組使用的，經(jīng)常出現(xiàn)我們測(cè)試認(rèn)為振動(dòng)好，而客戶(hù)安裝后整機(jī)振動(dòng)大的現(xiàn)象。分析原因都是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)本身的振動(dòng)值偏大引起的，我們首先將重點(diǎn)放在探討風(fēng)機(jī)的振動(dòng)測(cè)試方法上。

三、解決方案

在組織小組成員認(rèn)真仔細(xì)地學(xué)習(xí)了《軸中心高為56mm及以上電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)和振動(dòng)的測(cè)量、評(píng)定及限值》（GB 10068）以及《通風(fēng)機(jī)振動(dòng)檢測(cè)及其限值》（JB/T8689）后，選擇了剛性安裝方式，按風(fēng)機(jī)的規(guī)格及固有頻率將風(fēng)機(jī)分類(lèi)，制作其模擬支承系統(tǒng)，支承系統(tǒng)的頻率約為風(fēng)機(jī)頻率的1.2～1.5倍。為檢查支承系統(tǒng)的可信度，我們多方聯(lián)系國(guó)內(nèi)外振動(dòng)測(cè)試技術(shù)權(quán)威，基于德國(guó)Artem is振動(dòng)的高級(jí)分析技術(shù)，綜合了浙江大學(xué)的動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)。通過(guò)不斷實(shí)驗(yàn)，我們找出風(fēng)機(jī)和基座的共振狀態(tài)，然后再將測(cè)量值去掉基座的振動(dòng)，以獲取風(fēng)機(jī)的真實(shí)振動(dòng)值。測(cè)試人員利用兩個(gè)傳感器不斷改變位置，并采用相接近的點(diǎn)相互作為參考點(diǎn)和位移點(diǎn)，將獲得的一組組測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后判斷風(fēng)機(jī)與支承座的整體振動(dòng)狀況。

振動(dòng)值就是風(fēng)機(jī)本身的振動(dòng)加上基座的共振。由于在垂直方向達(dá)到了平衡，支架對(duì)風(fēng)機(jī)的影響值最小。這時(shí)測(cè)得的振動(dòng)值略大于風(fēng)機(jī)真實(shí)振動(dòng)值，從生產(chǎn)廠(chǎng)加強(qiáng)控制的質(zhì)量指標(biāo)的角度，我們認(rèn)為這一數(shù)據(jù)可視作風(fēng)機(jī)本身振動(dòng)值，這樣也就確定測(cè)試方式。

接下來(lái)問(wèn)題也發(fā)現(xiàn)了，那沒(méi)有通過(guò)測(cè)試的10%的風(fēng)機(jī)，通過(guò)反復(fù)考證后終于得出結(jié)論，我們的平衡儀精度不夠！對(duì)癥下藥，小組成員提出了采用修正值去校正平衡的建議，很快得到試驗(yàn)和采用，通過(guò)復(fù)式平衡后的風(fēng)機(jī)98%可一次通過(guò)測(cè)試，我們的產(chǎn)品整體振動(dòng)質(zhì)量提高了一個(gè)檔次。

四、結(jié)論

影響外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)的因素很多，傳統(tǒng)的測(cè)試方法無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)檢測(cè)的要求。為了提高外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)的振動(dòng)測(cè)試合格率，我們建立了一種新的分析方法，利用數(shù)據(jù)分析理論消除影響外轉(zhuǎn)子軸流風(fēng)機(jī)振動(dòng)的因素，從而從生產(chǎn)過(guò)程的源頭上消除各種導(dǎo)致產(chǎn)品振動(dòng)的因素，并取得了非常好的效果。