于有江

大慶煉化公司聚合物一廠聚丙烯酰胺四車間 163411

離心風(fēng)機(jī)的振動(dòng)原因探析

于有江

大慶煉化公司聚合物一廠聚丙烯酰胺四車間 163411

離心風(fēng)機(jī)最常見的故障現(xiàn)象是“振動(dòng)”，本文筆者從現(xiàn)象到理論上進(jìn)行了分析，并且提出了消除的途徑，以利于維護(hù)、檢修工作水平的進(jìn)一步提高。

離心風(fēng)機(jī)；振動(dòng)原因；分析

1 引言

離心風(fēng)機(jī)的運(yùn)行是否穩(wěn)定、安全可靠，不僅對(duì)工廠的正常生產(chǎn)是十分關(guān)鍵的，而且將保證單位所需的能源。所以，努力保證其平穩(wěn)、安全運(yùn)行是設(shè)備維護(hù)、檢修工作的主要內(nèi)容之一。

2 離心風(fēng)機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象與原因

機(jī)械故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，離心風(fēng)機(jī)發(fā)生的故障從結(jié)果上看，同其他各類通用機(jī)械相比，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中相對(duì)摩擦較小，故直接因磨損而產(chǎn)生的故障較少。但在運(yùn)行過程中大部分故障及事故產(chǎn)生的表觀現(xiàn)象幾乎為振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)加劇、增強(qiáng)到一定幅值便引發(fā)故障或事故。

運(yùn)動(dòng)的機(jī)械就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，離心風(fēng)機(jī)也是如此。正常情況下，由于其振動(dòng)是一種隨機(jī)振動(dòng)，振動(dòng)參數(shù)總是在某一平均值附近波動(dòng)，隨時(shí)間變化而變化的現(xiàn)象不明顯。以目前普遍使用的離心鼓風(fēng)機(jī)來看，其運(yùn)行正常時(shí)各支撐點(diǎn)的表測(cè)振幅小于0.44 mm，基本可視為無異常。但由于生產(chǎn)工藝流程中不定因素的原因和機(jī)組檢修有誤的可能，時(shí)有使機(jī)組振動(dòng)加大造成被迫停機(jī)，甚至機(jī)組部件損壞的現(xiàn)象發(fā)生，故對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析后提出正確處理措施是必要的，也是適用的。

2.1 轉(zhuǎn)子不平衡

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子是鼓風(fēng)機(jī)的核心部分，在制造過程中，存在著形狀不對(duì)稱、材質(zhì)的不均勻、熱處理變形、加工及裝配誤差等原因，不可避免地存在著偏心質(zhì)量。設(shè)偏心質(zhì)量為m，偏心距為e，轉(zhuǎn)子以一定角速度～轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，偏心質(zhì)量m產(chǎn)生的離心力：

Fo=mew2

投入運(yùn)行的機(jī)組在經(jīng)過一段時(shí)間后，其振幅會(huì)發(fā)生變化，一般是由小到大的趨勢(shì)。引起振幅變化的原因就是m與e發(fā)生變化，主要發(fā)生在以下部位：

(1)轉(zhuǎn)子葉輪的鉚釘，因葉片腐蝕、疲勞后脫落。

(2)局部的不均勻腐蝕、穿孔。

(3)轉(zhuǎn)子葉輪流道的堵塞、掛渣等造成動(dòng)不平衡力矩的增大而引起風(fēng)機(jī)的振動(dòng)增大，破壞機(jī)組的正常運(yùn)行。

由于轉(zhuǎn)子不平衡引起振動(dòng)加劇的特征現(xiàn)象主要有下述幾種表現(xiàn)：

(1)振動(dòng)的頻率與轉(zhuǎn)速同頻。

(2)振幅隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的增加而加劇。

(3)在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)加劇(剛性軸除外)。

2.2 氣流旋轉(zhuǎn)脫離和喘振造成的振動(dòng)

離心風(fēng)機(jī)的喘振是其本身固有的特征，一般認(rèn)為離心風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象包含兩方面的因素：離心風(fēng)機(jī)的氣流在一定條件下出現(xiàn)“旋轉(zhuǎn)脫離”是產(chǎn)生喘振的內(nèi)在因素；與離心鼓風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作的管網(wǎng)系統(tǒng)的特征是其外界條件。只有外界條件適合于內(nèi)在因素時(shí)，離心風(fēng)機(jī)才發(fā)生喘振現(xiàn)象。由于管網(wǎng)阻力的增加，管網(wǎng)特性曲線左移，致使風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)向小流量偏移。風(fēng)機(jī)的流量Q減少，而使氣體進(jìn)入葉輪和葉片擴(kuò)壓器的正沖角增加，附面層分離區(qū)擴(kuò)大，產(chǎn)生相對(duì)于葉輪旋轉(zhuǎn)方向的“旋轉(zhuǎn)脫離”，而使葉輪前后壓力產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈動(dòng)。當(dāng)流量QJ少到Qmin時(shí)，上述的正沖角增加得更大，分離區(qū)隨著擴(kuò)大，由于旋轉(zhuǎn)脫離而引起的強(qiáng)烈周期性振動(dòng)，致使鼓風(fēng)機(jī)不能穩(wěn)定工作，出口壓力會(huì)突然下降，而管網(wǎng)中氣體壓力并不同時(shí)下降，這時(shí)，管網(wǎng)中壓力戶，大于出口壓力戶，，即P1＞P2。因而管網(wǎng)氣流倒流向鼓風(fēng)機(jī)，直至兩者壓力達(dá)到新的平衡，即P1′=P2′，這時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)又開始向管網(wǎng)壓縮氣體，鼓風(fēng)機(jī)恢復(fù)正常工作，使管網(wǎng)中氣體壓力升高。

風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振時(shí)的特征表現(xiàn)主要有下述幾種：

(1)氣流參數(shù)產(chǎn)生大幅度脈動(dòng)，各類顯示儀表可觀察得到波動(dòng)。

(2)聲音異常，一般會(huì)發(fā)生周期性的脈動(dòng)噪音，周期性的呼哧、呼哧聲。

(3)機(jī)組振動(dòng)加劇，一般多為低頻振動(dòng)，振動(dòng)頻率與管網(wǎng)容量的平方根成正比。

2.3 部件損壞引起的振動(dòng)

除上述原因引起的振動(dòng)外，尚有許多安裝及檢修不當(dāng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中零部件損壞等原因引起的振動(dòng)，主要表現(xiàn)在：

2.3.1 動(dòng)、靜部分發(fā)生的摩擦

動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，多與安裝不當(dāng)或機(jī)組溫度過高、部件變形、檢修不細(xì)致等原因有關(guān)，其振動(dòng)產(chǎn)生的特征現(xiàn)象主要是：

(1)振動(dòng)加劇；

(2)振動(dòng)頻率分布較寬，范圍為2～8倍速頻頻率；

(3)啟動(dòng)或停車時(shí)可聽到金屬摩擦聲。

2.3.2 聯(lián)軸器對(duì)中不良

主要是安裝檢修不當(dāng)造成，其特征表現(xiàn)主要是：

(1)振動(dòng)加大，主要發(fā)生在聯(lián)軸器附近的兩個(gè)軸承上；

(2)振動(dòng)隨機(jī)組負(fù)荷的增加而增加；

(3)振動(dòng)頻率一般為2～3倍低速頻頻率。

2.3.3 軸承故障引起的振動(dòng)

軸承故障產(chǎn)生的原因，大多是因軸承間隙擴(kuò)大、潤(rùn)滑系統(tǒng)及油質(zhì)不良等原因造成，它引起的振動(dòng)表現(xiàn)特征一般為：

(1)機(jī)組振動(dòng)加大，甚至發(fā)生強(qiáng)烈搖動(dòng)；

(2)回油溫度超過正常值許多。

部件損壞引起的振動(dòng)是多種多樣、多原因的，正確分析及判斷靠日常積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來確定，必要時(shí)可借用設(shè)備故障監(jiān)測(cè)及診斷來分析判斷，我廠曾利用設(shè)備診斷技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)了主電機(jī)軸瓦掉塊、主軸對(duì)中不良等原因引起的振動(dòng)，避免了機(jī)組進(jìn)一步劣化而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

3 風(fēng)機(jī)振動(dòng)消除的主要方式

由上述各種原因引發(fā)的機(jī)械振動(dòng)會(huì)使鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子及定子部件受到交變的動(dòng)應(yīng)力而損壞密封和軸承，甚至發(fā)生轉(zhuǎn)子與定子相碰撞摩擦，壓送的氣體外泄，引起著火爆炸等惡性事故的發(fā)生，因此對(duì)其必須力爭(zhēng)盡早發(fā)現(xiàn)、盡快判斷、盡力消除。

3.1 動(dòng)不平衡的消除

對(duì)于動(dòng)不平衡的消除方法目前有兩種，一是理論計(jì)算法，實(shí)際生產(chǎn)中很難應(yīng)用，且計(jì)算繁瑣，一般不使用。另一種就是普遍采用的借助于動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，采用多次試重法，在滿足振幅最小或允許范圍內(nèi)進(jìn)行加重或減重。以減少或消除偏心質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子恢復(fù)平衡精度。我廠采用的是自制的低速動(dòng)平衡機(jī)，利用三點(diǎn)加重法測(cè)試轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量，動(dòng)不平衡量及坐標(biāo)找定后，采用加重法或去重法來消除不平衡量，使轉(zhuǎn)子達(dá)到動(dòng)平衡要求。

3.2 離心風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象的消除

從前述分析中已知，離心風(fēng)機(jī)喘振的發(fā)生主要與管網(wǎng)狀態(tài)變化及機(jī)組運(yùn)行調(diào)節(jié)有關(guān)，而與機(jī)械部分無關(guān)。因此，喘振現(xiàn)象的消除主要集中在系統(tǒng)操作上。

我廠風(fēng)機(jī)喘振現(xiàn)象主要在開機(jī)、倒機(jī)或管網(wǎng)阻力波動(dòng)時(shí)發(fā)生，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)開機(jī)時(shí)，操作人員操作不當(dāng)，出口閥門未能及時(shí)迅速打開，致使機(jī)組在小流量狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生喘振。此時(shí)及時(shí)糾正，迅速開啟出口閥，加大流量，使機(jī)組在正常工況曲線運(yùn)行即可消除。

(2)倒機(jī)時(shí)發(fā)生喘振，主要表現(xiàn)在雙機(jī)并聯(lián)管網(wǎng)上，此時(shí)一機(jī)正常運(yùn)行，一機(jī)欲停，備機(jī)欲開狀態(tài)下，如指揮不當(dāng)，容易造成開、停兩臺(tái)機(jī)因“爭(zhēng)風(fēng)”而處于小流量下，致使喘振發(fā)生；或停機(jī)出口閥門關(guān)閉后，新啟動(dòng)的機(jī)組因啟動(dòng)緩慢，受正常運(yùn)行機(jī)組壓力阻攔而帶不上負(fù)荷，使其在喘振狀態(tài)下運(yùn)行。對(duì)此情況，可將欲停機(jī)迅速關(guān)閉，急速啟動(dòng)備機(jī)達(dá)正常工況；如因帶不上負(fù)荷，可短時(shí)間減少運(yùn)行機(jī)的負(fù)荷，待啟動(dòng)機(jī)帶上負(fù)荷后，再將兩機(jī)聯(lián)合調(diào)整正常，即可消除。

(3)管網(wǎng)阻力波動(dòng)，主要有兩方面，即鼓風(fēng)機(jī)機(jī)前吸力受阻和機(jī)后壓力升高，此時(shí)只要找出原因，及時(shí)調(diào)整工藝，即可排除異常。

(4)因零部件受損而引起振動(dòng)的消除，則主要靠停機(jī)運(yùn)行檢修，排除缺陷，恢復(fù)正常即可。

4 結(jié)語

離心風(fēng)機(jī)是煉化工廠重要機(jī)械設(shè)備之一，對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)產(chǎn)生的原因從理論上進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，并針對(duì)故障現(xiàn)象探討消除方式，能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)的維護(hù)、檢修、操作以及運(yùn)行有一定的幫助，為保證其良好運(yùn)行狀態(tài)，避免故障及事故發(fā)生，起到一定的作用。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.078