離心風機振動干擾問題研究

1、離心風機振動干擾問題研究【摘要】通過對離心風機振動干擾力的分析，闡述了振動干擾力在 穩(wěn)定的狀態(tài)下和離心風機系統(tǒng)處于彈性形變的范圍之內(nèi)，是離心風機進行 動平衡的前提條件。啟發(fā)對現(xiàn)場離心風機的不同振動情況進行分析，從而 實現(xiàn)有效動平衡。【關鍵詞】離心式通風機；振動；動平衡0.引言離心風機的振動是用戶和制造廠家共同關注的問題。振動超標，會使 軸承溫度上升，磨損加劇，嚴重的還會使地腳螺栓斷裂，軸承箱體開裂， 甚至會使葉輪開裂和解體。減小振動的最好辦法是進行動平衡：葉輪平衡 和整機動平衡。為什么葉輪在動平衡機上達到標準，還要進行整機動平衡, 因為風機的振動是由周期性的干擾力產(chǎn)生。根據(jù)機械振動的公式：x-

2、f/k, 在彈性形變范圍z內(nèi)，振動的大小x與干擾力f成正比，與系統(tǒng)的剛性k 成反比。1風機所受的主要干擾力風機運行時受到空間力系的作用。在這一力系屮，不做周期性變化的 力，不產(chǎn)生干擾力，如重力、軸承座對軸承的反作用力等等，它們稱為靜 反力。周期性的干擾力稱為動反力。周期性干擾力包括 3種。1. 1偏心干擾力由于制造誤差和材料不均勻等因素，使葉輪的質(zhì)心不在葉輪的圓心 上，有一個偏移量e (e二()p,方向從()到p)。就使得葉輪運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生一個 離心力，也叫偏心干擾力。假設葉輪轉(zhuǎn)子的質(zhì)量為m,角速度為3,則偏 心干擾力f=me w o而co二nn/30。例 m二5000kge=0. 02mm=0.

3、 02 x 10-3mn=980r/min則 f=5000x0. 02x 10-3x (980x n ) /3021053. 2n干擾力f還是相當大的。葉輪在平衡床上做動平衡配重，實際上是對葉輪的重心進行調(diào)整，使 重心盡量處在軸線上。但在平衡床上做動平衡配重存在3點不足(無論 是單面還是雙面)：(1)平衡床的轉(zhuǎn)速一般只有幾百轉(zhuǎn)，與實際使用時有 很大的差距；(2)葉輪在平衡床做動平衡配重，受空氣阻力的影響。如果 是在真空和失重狀態(tài)下做動平衡配重，葉輪的重心偏移量可以做得更小一 些；(3)動平衡方式的不同，使動平衡余量不同。如平衡床上是f型傳動 做的，風機可能是d型傳動的。這樣，葉輪的質(zhì)心不可能完

4、全在葉輪的幾 何圓心上。1. 2氣動干擾力同樣，由于制造誤差和材料不均勻等原因，風機運行時，氣流作用在 各葉片及葉輪各部位的作用力就不一樣，無法使它的合力等于零。這樣， 就產(chǎn)生了氣動干擾力，主要有：1.2. 1葉片的差界引起干擾力葉輪在制造時是存在誤差的，如各葉片的角度、方向、輪盤及輪蓋的 間隙都可能存在差異。由于生產(chǎn)上無異的存在，運行時各葉片所受到的氣 體反作用力之和不等于零，即工f二fl+f2+f3+fnh0,就產(chǎn)生了氣動干 擾力。氣動干擾力隨轉(zhuǎn)速、風量的增大而增大。1.2.2輪盤、輪蓋的晃動干擾輪盤、輪蓋的端面跳動要控制在一定的要求內(nèi)，目的就是要減小因晃 動產(chǎn)生的干擾。輪盤、輪蓋的晃動將

5、會在軸向產(chǎn)生周期性的干擾力，通過 空氣的傳動，機殼也會產(chǎn)生振動。1.2.3反饋氣流的干擾力風機的葉輪與集流器（進風口）z間有一定的間隙，該間隙的存在， 就使一部分氣流冋流。這部分氣流可以叫做反饋氣流。反饋氣流的穩(wěn)定與 否，也將影響風機的振動。所以，安裝時要求葉輪與進風口之間四周的間 隙均勻，重疊量要保證，目的就是使反饋氣流最小并穩(wěn)定，以減小風機的 振動。一般來說，反饋氣流越小，風機功效越高，反之風機功效就低。1. 2. 4機殼內(nèi)壓力分布差異葉輪運行時，向四周輸送的風量是一樣的，但受機殼的限制，風只能 向一個方向移動。因機殼各部位的空氣壓力不一樣。如果風機在平穩(wěn)狀態(tài) 下運行時，風機內(nèi)的壓力分布就

6、比較穩(wěn)定，對風機的振動干擾比較小。但 隨著運行情況的改變，如轉(zhuǎn)速、風門開度等，都會使風機內(nèi)的壓力分布產(chǎn) 生變化，從而引起振動變化。這就是為什么改變風門、轉(zhuǎn)速時振動會增大 或減小的原因之一。該干擾存在于運行狀態(tài)情況的變化之中。1. 3偏心干擾力和氣動干擾力的疊加與消除葉輪在平衡床上以一定的轉(zhuǎn)速（低速）做動平衡，每個葉輪都達到 了標準，使氣動干擾力和偏心干擾力都減小到標準的要求。但這個不平衡 余量，實際上是偏心干擾力和氣動干擾力合力的體現(xiàn)；因而，無法知道偏 心干擾力和氣動干擾力各自的大小和方向。當風機實際高速運行時，偏心 干擾力和氣動干擾力也隨著增大。如果這兩個力的夾角不大于120°或小

7、 于240° ,則合力大于這兩個分力，這樣的葉輪裝機運行，振動就很大； 如果這兩個力的夾角大于120°且小于240° ,則合力小于這兩個分力， 這樣的葉輪裝機運行，振動就較小。所以，振動人的，還要進行整機動平衡。這樣，我們就可以知道，葉 輪在平衡床上進行了動平衡，每只葉輪都達到了標準。為什么還要進行整 機動平衡？我們就可以解析，葉輪裝機之后開機，有的一試就好；有的 振動很大，要配重；有的葉輪與機殼的位置做一定的移動，振動也會好一 些，而對大型風機，最好的辦法是進行葉輪超速動平衡。在氣動干擾的情況中，葉輪的晃動干擾，氣流反饋干擾，壓力分布差 異，與葉輪、機殼和進風口

8、的位置關系，有人把它叫“氣隙”。偏心干擾 力和氣動干擾力組成葉輪轉(zhuǎn)子的干擾合力，分別作用于兩個軸座上。對于 葉輪轉(zhuǎn)子來說，運行條件一定，它的干擾合力也穩(wěn)定。對于f型傳動的風 機，冇人曾用合力的疊加和消除來減小振動。利用同心度誤差干擾力和轉(zhuǎn) 子干擾力相互抵消來減小振動。2 材料剛性對振動的影響（1）長期處于振動超標的情況下運行，會引起材料剛性的下降。（2）風機振動超標，底座剛性太好，會引起軸承箱體的開裂。（3）風機試車時, 有時會碰到這樣的情況：風機轉(zhuǎn)速漸漸增加，在某個轉(zhuǎn)速下，振動一直良 好，當超過這個轉(zhuǎn)速時，振動突然明顯增大。這就是風機的材料彈性形變 引起干擾力的躍變。風機隨轉(zhuǎn)速的增加，離心力

9、也隨著增加，當離心力增 加到一定程度，終于引起了葉片、主軸等的明顯的彈性形變，從而引起了 偏心量的增加，偏心干擾力也明顯增大；山于葉片、主軸等產(chǎn)生明顯的彈 性形變，葉片與氣流的作用力也產(chǎn)生了改變，即氣動干擾力也產(chǎn)生了改變。 當運行狀態(tài)穩(wěn)定后，干擾力處于穩(wěn)定，又可以進行動平衡。這時的平衡， 是對彈性形變引起的干擾力進行平衡。但這種平衡的風機往往會產(chǎn)生這樣 的啟動情況：剛啟動時，振動不大；到某個程度時，振動特別大；風機運 行后，振動又不大。3.關于風機的對中風機的對中與不對中，一般認為符合安裝要求的為對中。但我們可以 進一步的擴展：風機的振動是空間力系綜合作用的結(jié)果，也可以簡化為“質(zhì) 量-彈簧系”的振動，這種振動產(chǎn)生的形變，在彈性形變范圍內(nèi)的，我們 都可以稱z為對中，反z為不對中。判斷風機的振動形變是否運行在彈性 形變范圍內(nèi)，與“質(zhì)量-彈簧系”相比，要復雜的多。聯(lián)軸器同心度誤差、 水平度誤差偏大，地腳螺栓及英它固定（下轉(zhuǎn)第154頁）（上接第15頁） 螺栓松動，軸承損壞，水泥基礎剛性不夠，葉輪材料疲勞等。這些都可能 使風機（整體）的振動不在彈性形變范圍內(nèi)?，F(xiàn)場動平衡難做，主耍在如 何判斷風機是否運行在彈性形變范圍內(nèi)。了解了風機葉輪的受力情況，同 時又能夠判斷風機振動的形變是否運行在彈性形變范圍內(nèi)，使現(xiàn)場做動平 衡也相對簡單。4.結(jié)論風機的動平衡首要的條件