離心風(fēng)機(jī)振動(dòng)干擾問題研究

1、離心風(fēng)機(jī)振動(dòng)干擾問題研究【摘要】通過對(duì)離心風(fēng)機(jī)振動(dòng)干擾力的分析，闡述了振動(dòng)干擾力在 穩(wěn)定的狀態(tài)下和離心風(fēng)機(jī)系統(tǒng)處于彈性形變的范圍之內(nèi)，是離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行 動(dòng)平衡的前提條件。啟發(fā)對(duì)現(xiàn)場離心風(fēng)機(jī)的不同振動(dòng)情況進(jìn)行分析，從而 實(shí)現(xiàn)有效動(dòng)平衡?！娟P(guān)鍵詞】離心式通風(fēng)機(jī)；振動(dòng)；動(dòng)平衡0.引言離心風(fēng)機(jī)的振動(dòng)是用戶和制造廠家共同關(guān)注的問題。振動(dòng)超標(biāo)，會(huì)使 軸承溫度上升，磨損加劇，嚴(yán)重的還會(huì)使地腳螺栓斷裂，軸承箱體開裂， 甚至?xí)谷~輪開裂和解體。減小振動(dòng)的最好辦法是進(jìn)行動(dòng)平衡：葉輪平衡 和整機(jī)動(dòng)平衡。為什么葉輪在動(dòng)平衡機(jī)上達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還要進(jìn)行整機(jī)動(dòng)平衡, 因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的振動(dòng)是由周期性的干擾力產(chǎn)生。根據(jù)機(jī)械振動(dòng)的公式：x-

2、f/k, 在彈性形變范圍z內(nèi)，振動(dòng)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(fēng)機(jī)所受的主要干擾力風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)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(duì)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(dòng)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(gè)偏移量e (e二()p,方向從()到p)。就使得葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一個(gè) 離心力，也叫偏心干擾力。假設(shè)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(dāng)大的。葉輪在平衡床上做動(dòng)平衡配重，實(shí)際上是對(duì)葉輪的重心進(jìn)行調(diào)整，使 重心盡量處在軸線上。但在平衡床上做動(dòng)平衡配重存在3點(diǎn)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(shí)際使用時(shí)有 很大的差距；(2)葉輪在平衡床做動(dòng)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(dòng)平衡配重，葉輪的重心偏移量可以做得更小一 些；(3)動(dòng)平衡方式的不同，使動(dòng)平衡余量不同。如平衡床上是f型傳動(dòng) 做的，風(fēng)機(jī)可能是d型傳動(dòng)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(dòng)干擾力同樣，由于制造誤差和材料不均勻等原因，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，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(dòng)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(shí)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(yùn)行時(shí)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(dòng)干 擾力。氣動(dòng)干擾力隨轉(zhuǎn)速、風(fēng)量的增大而增大。1.2.2輪盤、輪蓋的晃動(dòng)干擾輪盤、輪蓋的端面跳動(dòng)要控制在一定的要求內(nèi)，目的就是要減小因晃 動(dòng)產(chǎn)生的干擾。輪盤、輪蓋的晃動(dòng)將

5、會(huì)在軸向產(chǎn)生周期性的干擾力，通過 空氣的傳動(dòng)，機(jī)殼也會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。1.2.3反饋氣流的干擾力風(fēng)機(jī)的葉輪與集流器（進(jìn)風(fēng)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(fēng)機(jī)的振動(dòng)。所以，安裝時(shí)要求葉輪與進(jìn)風(fēng)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(fēng)機(jī)的 振動(dòng)。一般來說，反饋氣流越小，風(fēng)機(jī)功效越高，反之風(fēng)機(jī)功效就低。1. 2. 4機(jī)殼內(nèi)壓力分布差異葉輪運(yùn)行時(shí)，向四周輸送的風(fēng)量是一樣的，但受機(jī)殼的限制，風(fēng)只能 向一個(gè)方向移動(dòng)。因機(jī)殼各部位的空氣壓力不一樣。如果風(fēng)機(jī)在平穩(wěn)狀態(tài) 下運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)的壓力分布就

6、比較穩(wěn)定，對(duì)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)干擾比較小。但 隨著運(yùn)行情況的改變，如轉(zhuǎn)速、風(fēng)門開度等，都會(huì)使風(fēng)機(jī)內(nèi)的壓力分布產(chǎn) 生變化，從而引起振動(dòng)變化。這就是為什么改變風(fēng)門、轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)會(huì)增大 或減小的原因之一。該干擾存在于運(yùn)行狀態(tài)情況的變化之中。1. 3偏心干擾力和氣動(dòng)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(dòng)平衡，每個(gè)葉輪都達(dá)到 了標(biāo)準(zhǔn)，使氣動(dòng)干擾力和偏心干擾力都減小到標(biāo)準(zhǔn)的要求。但這個(gè)不平衡 余量，實(shí)際上是偏心干擾力和氣動(dòng)干擾力合力的體現(xiàn)；因而，無法知道偏 心干擾力和氣動(dòng)干擾力各自的大小和方向。當(dāng)風(fēng)機(jī)實(shí)際高速運(yùn)行時(shí)，偏心 干擾力和氣動(dòng)干擾力也隨著增大。如果這兩個(gè)力的夾角不大于120°或小

7、 于240° ,則合力大于這兩個(gè)分力，這樣的葉輪裝機(jī)運(yùn)行，振動(dòng)就很大； 如果這兩個(gè)力的夾角大于120°且小于240° ,則合力小于這兩個(gè)分力， 這樣的葉輪裝機(jī)運(yùn)行，振動(dòng)就較小。所以，振動(dòng)人的，還要進(jìn)行整機(jī)動(dòng)平衡。這樣，我們就可以知道，葉 輪在平衡床上進(jìn)行了動(dòng)平衡，每只葉輪都達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)。為什么還要進(jìn)行整 機(jī)動(dòng)平衡？我們就可以解析，葉輪裝機(jī)之后開機(jī)，有的一試就好；有的 振動(dòng)很大，要配重；有的葉輪與機(jī)殼的位置做一定的移動(dòng)，振動(dòng)也會(huì)好一 些，而對(duì)大型風(fēng)機(jī)，最好的辦法是進(jìn)行葉輪超速動(dòng)平衡。在氣動(dòng)干擾的情況中，葉輪的晃動(dòng)干擾，氣流反饋干擾，壓力分布差 異，與葉輪、機(jī)殼和進(jìn)風(fēng)口

8、的位置關(guān)系，有人把它叫“氣隙”。偏心干擾 力和氣動(dòng)干擾力組成葉輪轉(zhuǎn)子的干擾合力，分別作用于兩個(gè)軸座上。對(duì)于 葉輪轉(zhuǎn)子來說，運(yùn)行條件一定，它的干擾合力也穩(wěn)定。對(duì)于f型傳動(dòng)的風(fēng) 機(jī)，冇人曾用合力的疊加和消除來減小振動(dòng)。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(dòng)。2 材料剛性對(duì)振動(dòng)的影響（1）長期處于振動(dòng)超標(biāo)的情況下運(yùn)行，會(huì)引起材料剛性的下降。（2）風(fēng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)，底座剛性太好，會(huì)引起軸承箱體的開裂。（3）風(fēng)機(jī)試車時(shí), 有時(shí)會(huì)碰到這樣的情況：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速漸漸增加，在某個(gè)轉(zhuǎn)速下，振動(dòng)一直良 好，當(dāng)超過這個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)，振動(dòng)突然明顯增大。這就是風(fēng)機(jī)的材料彈性形變 引起干擾力的躍變。風(fēng)機(jī)隨轉(zhuǎn)速的增加，離心力

9、也隨著增加，當(dāng)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(dòng)干擾力也產(chǎn)生了改變。 當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定后，干擾力處于穩(wěn)定，又可以進(jìn)行動(dòng)平衡。這時(shí)的平衡， 是對(duì)彈性形變引起的干擾力進(jìn)行平衡。但這種平衡的風(fēng)機(jī)往往會(huì)產(chǎn)生這樣 的啟動(dòng)情況：剛啟動(dòng)時(shí)，振動(dòng)不大；到某個(gè)程度時(shí)，振動(dòng)特別大；風(fēng)機(jī)運(yùn) 行后，振動(dòng)又不大。3.關(guān)于風(fēng)機(jī)的對(duì)中風(fēng)機(jī)的對(duì)中與不對(duì)中，一般認(rèn)為符合安裝要求的為對(duì)中。但我們可以 進(jìn)一步的擴(kuò)展：風(fēng)機(jī)的振動(dòng)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(dòng)，這種振動(dòng)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(duì)中，反z為不對(duì)中。判斷風(fēng)機(jī)的振動(dòng)形變是否運(yùn)行在彈性 形變范圍內(nèi)，與“質(zhì)量-彈簧系”相比，要復(fù)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(dòng)，軸承損壞，水泥基礎(chǔ)剛性不夠，葉輪材料疲勞等。這些都可能 使風(fēng)機(jī)（整體）的振動(dòng)不在彈性形變范圍內(nèi)?，F(xiàn)場動(dòng)平衡難做，主耍在如 何判斷風(fēng)機(jī)是否運(yùn)行在彈性形變范圍內(nèi)。了解了風(fēng)機(jī)葉輪的受力情況，同 時(shí)又能夠判斷風(fēng)機(jī)振動(dòng)的形變是否運(yùn)行在彈性形變范圍內(nèi)，使現(xiàn)場做動(dòng)平 衡也相對(duì)簡單。4.結(jié)論風(fēng)機(jī)的動(dòng)平衡首要的條件