风机 是对耗 电耗 能举足轻重 的一类设备 , 据 文献 【 l] 介绍 , 我国风机的用电量约 占全国发电 量 的 10 % , 其应用范 围遍及火电厂 、 金属矿 山、 煤炭 、 冶炼 、 空调通风等各个行业 。 在各类风机 中 , 离心式风机 以其运行功率大的特点在风机行 业中占有较大的比例 。据文献〔 l] 所摘录的调查 结果表 明: 目前 , 针对离心风机的叶片形状 , 开 展三元流流场分析和 设计 , 结果 也只 能使离心风 机的运行效率提高 2 % 一 3 % ; 而大量现场运行的 风机却普遍存在着许 多维护 、保养和 管理等问题 , 这些问题一般将使风机效率丢失高达 10 % 一 30 % 之多 , 其中风机 的振动和噪声问题是当前风机的 使用及维护管理中最突出 的问题 。 因此 , 有效地 解决现场风机的振动和噪 声的问题具有十分重要 的现实意义 。 大型离心风机的 回转系统一 般是 由电机 、 传 动轴 、 轴承和风机叶轮等部分组成的。 风机产 生 振动和 噪声的最严重的原 因之一 是风机整机回转 系统的不平衡 问题 , 这也是目前风机运行中最常 见的故障之一 。 现有 的正规风机制造厂家大多仅 在叶轮零件 出厂前对其做静平衡和部分动平衡处 理 , 但是 , 单对叶轮一个零件进行静平衡处理还 不能保证风机整机回转系统的动平衡 。 因此 , 现 场运行的风机使用一段时期后 , 普遍存在着风机 回转系统的动不平衡 的问题 。 现场风机 的动 不平 衡现象主要表现为风机轴承座 、 机座台出现强烈 振动和 噪声, 导致轴承压盖松动 , 轴承磨损加剧 及风机运行效率下 降 。 如果不及时治理 , 其振动
将会进一步加剧并形成具有破坏性 的恶性循环 , 出现风机地脚连接螺栓拉断 、 基础凸台与水泥地 面出现裂痕等严重后果 , 甚至发生重大事故 。 因 此 , 及时对 出现动不平衡现象的风机进行现场动 平衡处理非常重要 川 。
1 风 机回转系统 不平衡振动的基本 原理
1. 1 风机回转系统不平衡振动模型的建立 由于 一般的风机回转系统的工作转速是在转 轴的临界转速以下 , 通常满足刚性转子的基本假 设 。 因此 , 将离心风机回转系统出现不平衡质量 引起的强迫振动简化为一 个单 自由度的受迫振动 系统 , 如图 1 所示 。

设风机的整体质量 为 从” , 电机 、 传动 轴 、 轴 承和风机叶轮等回转构件系统存在的偏心质量为 m , 偏心质量 m 距转子 的回转中心的距离为 e 。 轴承部件和风机地脚连接等支承系统的刚度和阻尼 分别为瓜 和喘 。 当风机 叶轮 以转速 n 高速回转 时, 偏心质量 m 就 以。 = (2 · 二 n/ 6 0) 1/s 做等速圆 周运动 , 由此而产生 的整机回转系统的激振力( 即 离心惯性力) 为凡 = m · 。 · 。2 。 现考虑整个回转系 统的激振力Fc 在垂直方 向y 上的分力 ( 即垂直 激 振力)l , 刀 FF 为  ，因此 , 根据应用 牛顿定律对系统进行受力分 析和运动分析 , 得在垂 直激振力 斤 产生 的风机 整机系统沿位移 夕 方 向的受迫振动方程为

1. 2 幅频特性及相频特性 图 2 给出了风机转动系统在不同 的相对阻尼 系数 尝时的 呱 · 为 / (m · e) 与 。 / 。0 及切 与 山/ “。 的关系曲线 ( 即风机转动系统在不同相对阻尼 系 数 咨时不平衡质量激起的响应曲线) 。 从对此幅频 及相频响应曲线图形 的分析可 以得到如 下结论 : ( l) 当风机启动或者风机的工作转速较低时 , 不平衡质量引起振动的幅度较小 , 在系统小阻尼

的 一般情况下 , 振动响应的相位滞后角为 0o < 切 < 90 “ , 此时可将风机转动系统按刚性转子处理 。 尤 其是当风机以极低 的速度运转时 ( 即。 《 。。时) , 由于风机不 平衡质量引起的风机强迫振动的振幅 很接近 于零 , 这是 因为此时不 平衡离心 力太小 , 几乎不能激起振动 。 此时, 振幅为 七 (m · )e /城” . (。 / 仍0)z 二 (m · 。 · 田 2)/ 瓜 , 因此当系统刚度瓜不 变时 , 振幅的大小反应 了不 平衡离心力的大小 , 这是硬支承动平衡机的工作原理 。 (2) 当风机转速 。 接近或等于风机转动系统 不转动的横 向自由振动的固有频率。。时 , 风机不 平衡质量所激起 的振幅将达到最大 , 这时系统处 于 “ 阻 尼 控制 区 ” , 即使是很小的偏心 质量也 能 产生很大的振幅 , 使轴及轴承支承部件产生剧烈 振动 , 极易发生破坏 , 应予 以避免 。 因此 , 又称 。 = 。。时的转速为临界转速 , 此时相位滞后 为9 00 。 在现 场对风机 的动 平衡过程 中 , 常常运用共振 (临界转速) 时滞后 角等于 900 的这一 原理来确定 风机应加平衡质量的位置 。 (3) 当风机工 作转速。超过风机转动系统的 临界转速。。时 , 风机转动 系统的受迫振动状态又 逐渐返回其 静变形 状态 , 此 时的相位滞后 角为 90 “< 伊离心风机作现场动平 衡为 例 , 着重介绍 了 1800 两次试加质量法对风机进行 现场动平衡 的原理 、 方法 、 特点及 优点 。

更多风机咨询请访问常州文顺风机官网。