風機 是對耗 電耗 能舉足輕重 的一類設(shè)備 , 據(jù) 文獻 【 l] 介紹 , 我國風機的用電量約 占全國發(fā)電 量 的 10 % , 其應(yīng)用范 圍遍及火電廠 、 金屬礦 山、 煤炭 、 冶煉 、 空調(diào)通風等各個行業(yè) 。 在各類風機 中 , 離心式風機 以其運行功率大的特點在風機行 業(yè)中占有較大的比例 。據(jù)文獻〔 l] 所摘錄的調(diào)查 結(jié)果表 明: 目前 , 針對離心風機的葉片形狀 , 開 展三元流流場分析和 設(shè)計 , 結(jié)果 也只 能使離心風 機的運行效率提高 2 % 一 3 % ; 而大量現(xiàn)場運行的 風機卻普遍存在著許 多維護 、保養(yǎng)和 管理等問題 , 這些問題一般將使風機效率丟失高達 10 % 一 30 % 之多 , 其中風機 的振動和噪聲問題是當前風機的 使用及維護管理中最突出 的問題 。 因此 , 有效地 解決現(xiàn)場風機的振動和噪 聲的問題具有十分重要 的現(xiàn)實意義 。 大型離心風機的 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)一 般是 由電機 、 傳 動軸 、 軸承和風機葉輪等部分組成的。 風機產(chǎn) 生 振動和 噪聲的最嚴重的原 因之一 是風機整機回轉(zhuǎn) 系統(tǒng)的不平衡 問題 , 這也是目前風機運行中最常 見的故障之一 。 現(xiàn)有 的正規(guī)風機制造廠家大多僅 在葉輪零件 出廠前對其做靜平衡和部分動平衡處 理 , 但是 , 單對葉輪一個零件進行靜平衡處理還 不能保證風機整機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動平衡 。 因此 , 現(xiàn) 場運行的風機使用一段時期后 , 普遍存在著風機 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動不平衡 的問題 。 現(xiàn)場風機 的動 不平 衡現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風機軸承座 、 機座臺出現(xiàn)強烈 振動和 噪聲, 導(dǎo)致軸承壓蓋松動 , 軸承磨損加劇 及風機運行效率下 降 。 如果不及時治理 , 其振動
將會進一步加劇并形成具有破壞性 的惡性循環(huán) , 出現(xiàn)風機地腳連接螺栓拉斷 、 基礎(chǔ)凸臺與水泥地 面出現(xiàn)裂痕等嚴重后果 , 甚至發(fā)生重大事故 。 因 此 , 及時對 出現(xiàn)動不平衡現(xiàn)象的風機進行現(xiàn)場動 平衡處理非常重要 川 。
1 風 機回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 不平衡振動的基本 原理
1. 1 風機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)不平衡振動模型的建立 由于 一般的風機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速是在轉(zhuǎn) 軸的臨界轉(zhuǎn)速以下 , 通常滿足剛性轉(zhuǎn)子的基本假 設(shè) 。 因此 , 將離心風機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡質(zhì)量 引起的強迫振動簡化為一 個單 自由度的受迫振動 系統(tǒng) , 如圖 1 所示 。

設(shè)風機的整體質(zhì)量 為 從” , 電機 、 傳動 軸 、 軸 承和風機葉輪等回轉(zhuǎn)構(gòu)件系統(tǒng)存在的偏心質(zhì)量為 m , 偏心質(zhì)量 m 距轉(zhuǎn)子 的回轉(zhuǎn)中心的距離為 e 。 軸承部件和風機地腳連接等支承系統(tǒng)的剛度和阻尼 分別為瓜 和喘 。 當風機 葉輪 以轉(zhuǎn)速 n 高速回轉(zhuǎn) 時, 偏心質(zhì)量 m 就 以。 = (2 · 二 n/ 6 0) 1/s 做等速圓 周運動 , 由此而產(chǎn)生 的整機回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的激振力( 即 離心慣性力) 為凡 = m · 。 · 。2 。 現(xiàn)考慮整個回轉(zhuǎn)系 統(tǒng)的激振力Fc 在垂直方 向y 上的分力 ( 即垂直 激 振力)l , 刀 FF 為  ，因此 , 根據(jù)應(yīng)用 牛頓定律對系統(tǒng)進行受力分 析和運動分析 , 得在垂 直激振力 斤 產(chǎn)生 的風機 整機系統(tǒng)沿位移 夕 方 向的受迫振動方程為

1. 2 幅頻特性及相頻特性 圖 2 給出了風機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)在不同 的相對阻尼 系數(shù) 嘗時的 呱 · 為 / (m · e) 與 。 / 。0 及切 與 山/ “。 的關(guān)系曲線 ( 即風機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)在不同相對阻尼 系 數(shù) 咨時不平衡質(zhì)量激起的響應(yīng)曲線) 。 從對此幅頻 及相頻響應(yīng)曲線圖形 的分析可 以得到如 下結(jié)論 : ( l) 當風機啟動或者風機的工作轉(zhuǎn)速較低時 , 不平衡質(zhì)量引起振動的幅度較小 , 在系統(tǒng)小阻尼

的 一般情況下 , 振動響應(yīng)的相位滯后角為 0o < 切 < 90 “ , 此時可將風機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)按剛性轉(zhuǎn)子處理 。 尤 其是當風機以極低 的速度運轉(zhuǎn)時 ( 即。 《 。。時) , 由于風機不 平衡質(zhì)量引起的風機強迫振動的振幅 很接近 于零 , 這是 因為此時不 平衡離心 力太小 , 幾乎不能激起振動 。 此時, 振幅為 七 (m · )e /城” . (。 / 仍0)z 二 (m · 。 · 田 2)/ 瓜 , 因此當系統(tǒng)剛度瓜不 變時 , 振幅的大小反應(yīng) 了不 平衡離心力的大小 , 這是硬支承動平衡機的工作原理 。 (2) 當風機轉(zhuǎn)速 。 接近或等于風機轉(zhuǎn)動系統(tǒng) 不轉(zhuǎn)動的橫 向自由振動的固有頻率。。時 , 風機不 平衡質(zhì)量所激起 的振幅將達到最大 , 這時系統(tǒng)處 于 “ 阻 尼 控制 區(qū) ” , 即使是很小的偏心 質(zhì)量也 能 產(chǎn)生很大的振幅 , 使軸及軸承支承部件產(chǎn)生劇烈 振動 , 極易發(fā)生破壞 , 應(yīng)予 以避免 。 因此 , 又稱 。 = 。。時的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 , 此時相位滯后 為9 00 。 在現(xiàn) 場對風機 的動 平衡過程 中 , 常常運用共振 (臨界轉(zhuǎn)速) 時滯后 角等于 900 的這一 原理來確定 風機應(yīng)加平衡質(zhì)量的位置 。 (3) 當風機工 作轉(zhuǎn)速。超過風機轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的 臨界轉(zhuǎn)速。。時 , 風機轉(zhuǎn)動 系統(tǒng)的受迫振動狀態(tài)又 逐漸返回其 靜變形 狀態(tài) , 此 時的相位滯后 角為 90 “< 伊離心風機作現(xiàn)場動平 衡為 例 , 著重介紹 了 1800 兩次試加質(zhì)量法對風機進行 現(xiàn)場動平衡 的原理 、 方法 、 特點及 優(yōu)點 。

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