田井新

摘要：風(fēng)機工廠使用的關(guān)鍵設(shè)備，風(fēng)機穩(wěn)定運行尤為重要，而風(fēng)機有不平衡、軸彎曲、共振、不對中、松動等等故障，我們要用不同的檢測手段和方法進行區(qū)分，進而快速的判斷出故障的類型。

關(guān)鍵詞：風(fēng)機；不平衡；共振；軸彎曲

前言

風(fēng)機是工廠排風(fēng)、通風(fēng)，提高流體能量所必須的設(shè)備，因此風(fēng)機工作的穩(wěn)定就顯得尤為重要。引起風(fēng)機振動的因素有很多，其中不平衡為最常見誘因，據(jù)統(tǒng)計使用過程中質(zhì)量不平衡引起的機械振動增大占70% 。所以現(xiàn)場多數(shù)情況下對風(fēng)機轉(zhuǎn)子進行在線動平衡處理，但是有些情況下動平衡處理并不能解決問題，因為軸的熱彎曲、共振、轉(zhuǎn)子裂紋等故障特征與不平衡特征相似。這些故障容易讓測試人員誤認為轉(zhuǎn)子不平衡，從而導(dǎo)致設(shè)備故障不能有效地解決。所以我們要對這些故障加以區(qū)分，找出其中的不同，有針對性的解決風(fēng)機轉(zhuǎn)租異常振動的故障問題。

1.風(fēng)機轉(zhuǎn)子不平衡的判定及處理

1.1不平衡的判定

1.1.1風(fēng)機轉(zhuǎn)子不平衡主要表現(xiàn)為時域波形近似正弦波，主要振動頻率為轉(zhuǎn)頻，軸心軌跡呈橢圓，水平徑向和垂直徑向方向相位相差180°，檢測時振動幅值比較穩(wěn)定。軸心軌跡和相位的判斷需要雙通道儀器及轉(zhuǎn)速傳感器才能進行數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場振動測試判斷不夠便捷?，F(xiàn)場實際故障診斷時主要是依靠振動頻率和時域波形進行判斷，這兩項數(shù)據(jù)采集方式簡單，故障分析較快捷。多數(shù)情況下可以通過這兩種方法判定為風(fēng)機轉(zhuǎn)子不平衡。

1.1.2以三燒主抽風(fēng)機為例，電機功率5200KW，風(fēng)機轉(zhuǎn)速為1000rpm，葉片數(shù)13，轉(zhuǎn)頻為1000rpm/60，及16.67Hz。

1.2風(fēng)機轉(zhuǎn)子存在不平衡，可以拆除轉(zhuǎn)子做離線平衡，也可以利用檢修時間進行在線平衡。離線平衡需要拆除風(fēng)機轉(zhuǎn)子，托運到指定位置，做完平衡后在進行安裝，時間較長。轉(zhuǎn)子運輸過程中不能存在磕碰現(xiàn)象，并且離線平衡轉(zhuǎn)速一般低于工作時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。在線平衡不用拆裝、托運轉(zhuǎn)子，時間較短，并且是在轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速下進行動平衡處理，更符合現(xiàn)場工作狀況，平衡效果更好。

2.風(fēng)機轉(zhuǎn)子軸彎曲產(chǎn)生原因及實例

2.1風(fēng)機轉(zhuǎn)子軸彎曲產(chǎn)生原因

軸彎曲可以產(chǎn)生很大的振動，軸彎曲不能用動平衡來減小振動。軸彎曲一是永久性彎曲，一是熱彈性彎曲。永久性彎曲的軸不能消除軸的彎曲帶來的影響，熱彈性彎曲的軸是軸在旋轉(zhuǎn)過程中由于摩擦等外部原因?qū)е螺S的受熱不均勻，產(chǎn)生軸的彎曲，當(dāng)外部熱量消除后軸會恢復(fù)正常。這樣的軸彎曲是可以避免的。軸彎曲時主要振動頻率為轉(zhuǎn)頻，同一轉(zhuǎn)子軸兩端如果軸的彎曲越大，相位越接近180°，但是在轉(zhuǎn)子啟動過程中由于摩擦等其它原因引起的發(fā)熱，熱量不斷的增加傳遞給軸，軸逐漸的熱彎曲，這個過程中，測得振動幅值會隨著時間的增加而增大，當(dāng)摩擦產(chǎn)生的熱量不在增大時，振動趨于穩(wěn)定，但波動較大，并且振動相位值波動較大。

2.2風(fēng)機轉(zhuǎn)子軸彎曲產(chǎn)生實例

三燒主抽風(fēng)機在一次大修中更換密封圈后振動測試發(fā)現(xiàn)振動幅值較高，波動較大，最大達15.6mm/s，主要振動頻率為轉(zhuǎn)頻，時域波形有削波現(xiàn)象，削波的產(chǎn)生說明有摩擦現(xiàn)象存在。根據(jù)以往的經(jīng)驗進行動平衡處理，發(fā)現(xiàn)在動平衡過程中加試塊不能降低風(fēng)機轉(zhuǎn)子的振動。對其進行相位測試發(fā)現(xiàn)軸兩端軸承的軸向相位一個為51.5°，一個為198.1°，相差146.6°，紅外測試發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器測轉(zhuǎn)子軸承處有明顯的亮痕，說明存在異常摩擦發(fā)熱，開蓋檢查發(fā)現(xiàn)軸的密封處有明顯的摩擦亮痕，是由于密封環(huán)材質(zhì)和安裝原因?qū)е屡c軸異常摩擦產(chǎn)生的，異常摩擦產(chǎn)生熱量使軸發(fā)生的熱彎曲，這是導(dǎo)致異常振動的原因。

3.共振產(chǎn)生原因及判斷共振的必要性

3.1共振產(chǎn)生原因

共振是指以物理系統(tǒng)在特定的頻率下，比其它頻率以更大的振副做振動的情形，這些特定的頻率就是共振頻率。共振頻率與固有頻率分不開，當(dāng)外加的振動頻率等于風(fēng)機系統(tǒng)或轉(zhuǎn)子的固有頻率時就能夠激發(fā)共振，即使很小的振動周期，也會變成很大的振動。風(fēng)機轉(zhuǎn)子在其設(shè)計時考慮到固有頻率發(fā)生共振的問題，所以轉(zhuǎn)子的固有頻率往往高于風(fēng)機的轉(zhuǎn)頻。

3.2共振判斷的必要性

3.2.1現(xiàn)場振動測試時會碰到一些轉(zhuǎn)子從啟動到工作轉(zhuǎn)速時會有一段時間振動幅值增加很快、很大，之后振動值降低，特別是轉(zhuǎn)子的固有頻率接近工作轉(zhuǎn)速頻率時，會給風(fēng)機造成大的振動此時的振動特征型號與轉(zhuǎn)子的不平衡特征一樣，對現(xiàn)場動平衡的處理造成干擾。因此對轉(zhuǎn)子的固有頻率測試，判斷其實是否為共振是很必要的。

3.2.2三煉鋼蒸汽風(fēng)機為例，對其進行固有頻率測試。該風(fēng)機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速600rpm，轉(zhuǎn)子葉片數(shù)12，轉(zhuǎn)頻為10Hz，對其用專用力錘進行敲擊，再對其進行數(shù)據(jù)采集，采集到的時域波形（圖1）和頻譜圖（圖2）。

圖1 固有頻率測試時域波形圖 圖2 固有頻率測試頻譜圖

從圖2可以看出該風(fēng)機轉(zhuǎn)子的一階固有頻率為13.75Hz，二階固有頻率為95.6Hz。轉(zhuǎn)子發(fā)生共振的最低頻率為13.75 Hz，即825rpm，大于其工作轉(zhuǎn)速600rpm，符合設(shè)計要求。同時共振還可以通過在線數(shù)據(jù)來進行查看，關(guān)注啟停機過程中是否存在瞬間增大的幅值，并伴隨著轉(zhuǎn)速的變化而降低。

風(fēng)機轉(zhuǎn)子出現(xiàn)裂紋時，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的固有頻率降低，可能會降到轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速會是低于工作轉(zhuǎn)速，形成共振，影響風(fēng)機轉(zhuǎn)子正常運行，所以要定期對轉(zhuǎn)子進行檢查，避免裂紋的產(chǎn)生。

4.結(jié)束語

風(fēng)機轉(zhuǎn)子不平衡是風(fēng)機的主要故障，通過在線動平衡可以在不影響生產(chǎn)的情況下快速的解決，但是軸彎曲、共振、轉(zhuǎn)子裂紋等由于與不平衡故障特征相似，因此判斷容易混淆，所以對單臺設(shè)備而言，要了解設(shè)備的特性，如轉(zhuǎn)子固有頻率是否高于轉(zhuǎn)頻，轉(zhuǎn)子是否存在裂紋等問題。。風(fēng)機轉(zhuǎn)子的一場振動判斷要結(jié)合，相位、紅外、頻譜圖、啟停機分析來進行，這樣才能有效地區(qū)分故障原因。

參考文獻：

[1]張鍵.《機械故障診斷技術(shù)》.北京.機械工業(yè)出版社，2008.9

[2]《振動故障分析與診斷》.美國.恩泰克愛迪公司，2000.11