采用动平衡技术的送丝风机振动原因分析及处理方法探讨

采用动平衡技术的送丝风机振动原因分析及处理方法探讨
发布时间：2021-11-08T12:09:58.769Z 来源：《防护工程》2021年22期作者：吴桂良
[导读] 风机作为风压送风或吸风设备已普遍运用于各行各业。

浙江中烟工业有限责任公司浙江杭州 310024
摘要：卷烟厂风力送丝承担着烟丝输送的工艺控制任务，本文从送丝风机设备维护、工艺控制等方面分析了可能导致风机振动的因素，并提出对应的防范措施，从而改善了工况，解决了风机振动问题，而且延长了风机使用寿命，保证生产正常进行。

关键词：风机；振动；动平衡
引言
风机作为风压送风或吸风设备已普遍运用于各行各业。

在卷烟制造企业，风机应用广泛，特别是送丝风机提供烟丝输送的负压吸风，对企业生产保障起着非常重要的作用。

风机随着使用年限的增加，由于机械磨损和金属疲劳等原因，会使风机产生振动现象，对风机振动现象如果不加以重视，当振动加剧不仅会造成重大的安全隐患，而且会使风机产生不可逆转的设备损坏，。

因此对风机的运行状态进行检测，可以及时准确地发现、诊断和排除故障。

1 振动原因及处理方法
风机在运行过程中由于机械运动，振动是无法避免的，但是到了风机运行后期，剧烈振动会加剧风机工况恶化，所以需要提前对风机振动进行分析，避免振动加剧。

1.1 振动原因
分析风机振动现象及原因，有其规律可循，一般来讲有以下几种：
（1）设计原因：风机在选型时会根据使用环境、湿度、工作负荷等要素来进行设计，但实际在使用时并不是严格按照这些要素来进行选型，致命存在这些隐患：风机动态特性不良，即无法做到同心运动造成振动；结构不合理，即风机安装重心不稳造成振动；风机工作负荷超载，即实际负荷超出额定负荷造成振动；风机运动时间超载，即风机运行时间过久导致部件热膨胀造成振动。

（2）制造原因：风机制造厂家的质量要求也影响风机的运转，如零部件加工制造不良，精度不够；零件材质不良，强度不够；转子动平衡不符合技术规范等。

（3）操作原因：对风机使用也存在一定的操作原因，例如对风机工艺参数的执行程度；对风机工作特性的熟悉程度；风机启停或升降速过程中的操作是否妥当等。

（4）机器损耗原因：风机正常使用的损耗达到一定年限后会加快部件老化，如长期运行，转子挠度增大或动平衡劣化；转子局部损坏、脱落或产生裂纹；零部件磨损、点蚀或腐蚀；机器基础沉降不均匀，机器壳体变形等。

1.2 联轴器不对中
风机通过联轴器与电动机联接，联轴器起到传递运动和转矩的作用。

联轴器不对中是引起风机振动最常见的故障[1]，其产生的原因有：
（1）轴承间隙过大或滚珠锈蚀
联轴器最主要的运动部件就是轴承，润滑不足会造成滚珠锈蚀，时间久了会造成滚珠磨损加剧最终导致轴承间隙过大。

（2）轴承座偏移
联轴器的轴承安装在轴承座内，轴承座通过螺栓固定，若轴承座发生偏移就会整体带动轴承产生偏移，间接造成联轴器不对中而振动。

（3）电动机动平衡失衡
风机长时间运行时其部件振动久而久之会使风机动平衡失衡而造成联轴器不对中，此时风机转子在旋转过程中轴承磨损加剧，并间接造成风机油膜稳态失效和金属挠曲变形等问题。

1.3 振动处理（1）对于风机叶轮不平衡，即风机产生叶轮不平衡就是因为转子的磨损和叶轮的结垢造成的，通常叶轮不平衡会造成叶轮的叶片出口形状呈刀刃状磨损，而且这种磨损的形态是不规则的，并会加剧叶轮不平衡直至叶轮完全报废为止。

此外，风机在工作过程中，许多微小
的粉尘颗粒会通过气体循环的作用而沉积在叶片表面，粉尘逐渐增厚而形成灰垢，当风机启停或变速时，灰垢在离心力和振动的作用下部分脱落就造成动平衡失效，加剧风机振动[2]。

此时处理方法是需要停止风机，并用铲子或刷子将灰垢处理干净，之后还要进行动平衡测试，即采用静平衡法，一边手动盘动叶轮一边观察叶轮位置变化，根据叶轮变化情况，找到应加配重的重量和位置，使风机振动参数保持在一定范围内。

（2）对于轴承座偏移，一般轴承座偏移已经造成了内装轴承磨损严重，此时处理方法是更换轴承座及轴承，用塞尺检查轴承座安装位置是否符合要求，并用强锁紧功能的螺母和弹簧垫片固定轴承座。

另外需要加强日常检查并定期紧固轴承座和螺栓螺母。

（3）对于联轴器异常，一般随着负荷变化，联轴器异常导致的振动会随着负荷增大而加剧，此时处理方法是重新找正和调整联轴套器中心位置，降低风机和电机轴的不同心度，并预留风机和电机轴之间的间隙，以便减小摩擦。

（4）风机转子转速异常，风机长时间运行或频繁加减速度后，转子温度会升高而引起热膨胀，转子的固有频率被打破，热膨胀系数越大，风机转子刚度越小，风机振动越大，此时处理方法是停止风机运行，更换受热过度的转子，之后控制好风机工作时间，可加装温控器，一旦发现转子温度过高就立即停机。

（5）风道堵塞，风机的风道提供风机运行过程中的气流压力，如果风道堵塞会风道局部涡流异常导致风叶旋转失速，最终造成风机振动，振动振幅会随之升高，此时处理方法是清洁风机风道，并紧固风道螺丝，加固风机蜗壳和风道底座。

以上是风机振动常见故障的处理方法，据统计风机振动70%的原因都是风机叶轮动平衡异常导致的，所以对这个故障应重点观察和及时排故。

2 动平衡技术的应用
动平衡技术是对旋转机械部件（风机）在其工作状态相同或接近的转速、承重和负载情况下，进行有效振动测量和平衡校正的一种平衡方法。

动平衡的工作原理是利用安放在旋转风机上的动感检测传感器来检测风机转子的质量分布和动能情况，测量由此引起的轴承振动大小和相位变化，由试探转子的质量分布影响到动能大小的情况来确定出实际需要校正的质量大小和平衡位置。

2.1 动平衡故障识别
风机旋转时会发生各种各样的故障，其类型也是不确定的，据统计，风机旋转部件故障75%以上的起因是由于不平衡引起的。

为此，对旋转部件进行动平衡校验前，需要预先判断故障的类别，例如机械部件发生轴断裂或轴弯曲、不对中、机械松动等故障时，可以使用动平衡技术进行校验，另外也可以使用频谱分析和相位分析等方法的结合使用，可以提高故障诊断准确性。

2.2 动平衡操作步骤
（1）在风机停止状态下，将反光贴纸贴在风机旋转部件相对易测量的位置，例如联轴器轮毂处，然后标出相位角和架好平衡仪，在联轴器的水平位置放置加速度传感器，从平衡仪的观察孔中沿风机旋转方向，在叶轮筋板上做标记，可以统计出叶轮的叶片数量。

（2）根据风机叶轮的几何尺寸和工作转速，对风机单面进行动平衡测试，相位角的测量角度与风机叶轮转动的方向相反，试重设置为保留，也可设置为忽略。

（3）启动风机，待风机转速平稳后，测量风机在振动开始时的数值及相位值并作记录。

（4）停机，打开观察孔，将试重块安装在叶轮左边棱缘的180°处，盖好观察孔后，在平衡仪上输入初始振动值，开机待转速稳定后，再次读取初始振动值。

（5）停机，打开观察孔，此时平衡仪会自动计算该风机叶轮需加配重的重量和位置，屏幕上即显示出不平衡的重量和位置。

（6）再次停止风机，取下之前安装的配重愉，并盖好观察孔。

（7）再次启动风机，待运行平稳后，测试初始振动值，如果振动值明显下降，说明风机振动已恢复到正常水平，可判断设备故障已排除。

3 结束语
采用动平衡技术可检测和调整风机的振动故障，将风机振动恢复到正常水平，不仅可以提高风机的使用寿命，也可降低风机抖动带来的噪音，提高现场工作环境的舒适度。

另外对风机振动的研究还远远不够，风机振动故障是一个综合性的问题，需要实时积累数据，掌握设备使用和故障发生规律，有效地进行针对性的预防。

参考文献：
[1]唐先觉，李希超. 烧结[M]. 北京：冶金工业出版社，1984.
[2]王永义. 风机运行中常见故障原因分析[J]. 甘肃科技纵横，2007，36（4）：22-24.。