黃 賓

（廣西鹿寨縣科力建設(shè)工程監(jiān)理有限責(zé)任公司，廣西 鹿寨545600）

工業(yè)生產(chǎn)中的風(fēng)機(jī)特別是離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)用很廣泛，在一些生產(chǎn)裝置中甚至屬關(guān)鍵設(shè)備。風(fēng)機(jī)的安全、可靠運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效生產(chǎn)的重要保證。但由于種種原因，造成風(fēng)機(jī)超過允許范圍的振動(dòng)的現(xiàn)象并不少見，嚴(yán)重的劇烈振動(dòng)會(huì)造成風(fēng)機(jī)本體及其關(guān)聯(lián)設(shè)備破壞的設(shè)備事故，甚至還會(huì)造成人身安全事故。因此，必須高度重視風(fēng)機(jī)的維護(hù)檢查工作。企業(yè)的設(shè)備技術(shù)人員及其操作人員和維修人員在工作中必須對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并及時(shí)排除，防患于未然。本文研究的目的在于針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常用的離心式風(fēng)機(jī)運(yùn)行中易于發(fā)生的振動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究和可采取的處理措施，應(yīng)該能對(duì)生產(chǎn)一線中從事此類設(shè)備管理和維修的人員提供借鑒意義。

1 風(fēng)機(jī)振動(dòng)的原因

離心式風(fēng)機(jī)絕大多是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作的，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示[1]，主要由葉輪、蝸殼、軸和軸承座及一些控制附件組成，屬動(dòng)設(shè)備。動(dòng)設(shè)備完全不振動(dòng)是不可能的，只是振動(dòng)的允許范圍不同而已。一般來講，大型高速風(fēng)機(jī)軸承采用軸瓦，潤滑采用潤滑油強(qiáng)制噴射潤滑，高速旋轉(zhuǎn)的主軸懸浮于油膜上，正常工況時(shí)振動(dòng)很低。中小型的中低速風(fēng)機(jī)軸承采用滾動(dòng)軸承，常采用潤滑脂潤滑或潤滑油浸泡飛濺潤滑，正常工況時(shí)振動(dòng)稍大。振動(dòng)無論大小，只要符合相關(guān)技術(shù)要求即可，但是異常的、超標(biāo)的振動(dòng)必須及時(shí)處理，否則振動(dòng)會(huì)惡化，最后造成事故和經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過多年的工作實(shí)踐和總結(jié)，作者認(rèn)為此類風(fēng)機(jī)產(chǎn)生異常振動(dòng)的主要原因有：基礎(chǔ)因素、安裝精度不達(dá)標(biāo)、風(fēng)機(jī)葉輪不平衡、管道共振等。有時(shí)，振動(dòng)是多個(gè)原因共同作用的，在實(shí)際工作中，應(yīng)認(rèn)真綜合分析，才能找到解決問題的辦法。

圖1 風(fēng)機(jī)組成

下面，作者就上文所列的振動(dòng)因素及其處理措施進(jìn)行分析和探討。

1.1 基礎(chǔ)因素及其檢查處理措施

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)因素如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范等造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)往往被忽視。其實(shí)，基礎(chǔ)因素造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的事例并不少見，且其危害性很大。作為工程技術(shù)人員，首先要了解風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用有三個(gè)方面：

一是，根據(jù)生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備安裝要求將風(fēng)機(jī)牢固地固定在一定位置上；

二是，承受風(fēng)機(jī)的全部重力以及工作時(shí)由于作用力產(chǎn)生的載荷，并將載荷均勻地傳布到地基；

三是，吸收和隔離因旋轉(zhuǎn)動(dòng)力作用產(chǎn)生的振動(dòng)，防止發(fā)生共振。

因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)故障現(xiàn)象時(shí)，首先必須從基礎(chǔ)查找原因。基礎(chǔ)因素主要是：

（1）混凝土基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有缺陷，基座強(qiáng)度和剛度不夠；

（2）基礎(chǔ)地質(zhì)差，風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，造成基礎(chǔ)沉降或松動(dòng)；

（3）混凝土基座材料不合格，澆筑不符合規(guī)范要求；

（4）地腳螺栓及墊鐵的安裝不當(dāng)。實(shí)際中，常采用二次灌漿的方法將地腳螺栓進(jìn)行固定定位，其施工、安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，以確保質(zhì)量。

根據(jù)上述分析，基礎(chǔ)因素引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的表征主要有：基礎(chǔ)周圍地坪有明顯振動(dòng)；基礎(chǔ)與地坪或二次灌漿產(chǎn)生的結(jié)合面存在明顯裂縫，墊鐵或地腳螺栓松動(dòng)，應(yīng)注意，此類振動(dòng)往往比較劇烈，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生地腳螺栓斷裂，軸承座螺栓孔崩裂，直接造成軸承座報(bào)廢；基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，產(chǎn)生基座傾斜。

處理措施：一是驗(yàn)算基礎(chǔ)的質(zhì)量是否符合要求，對(duì)于風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)式設(shè)備，由于回轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的慣性力作用在基礎(chǔ)上，為確保安全運(yùn)行，則基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)等于10倍的風(fēng)機(jī)機(jī)組質(zhì)量[2]，不符合要求應(yīng)采用加固加重措施；二是有松動(dòng)的二次灌漿地腳螺栓應(yīng)破除拔出，孔壁鑿毛后重新澆筑混凝土固定地腳螺栓。二次灌漿應(yīng)保濕養(yǎng)護(hù)7天以上，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能進(jìn)行下一步的安裝。二次灌漿的混凝土強(qiáng)度可提高一級(jí)，固定效果更佳。

廣西鹿化公司復(fù)合肥廠一車間冷卻風(fēng)機(jī)至2016年止已運(yùn)行近8年，振動(dòng)一直偏大，已困擾生產(chǎn)多年。即使是更新了葉輪總成，并在聯(lián)軸器對(duì)中性符合允差的情況下，運(yùn)行時(shí)前后兩軸承位殼振實(shí)測(cè)振動(dòng)速度有效值分別達(dá)到了3.0 mm/s和3.6 mm/s左右，這是屬于“可容忍”的范圍，但不宜長期運(yùn)行工作。經(jīng)我設(shè)備人員分析，認(rèn)為振動(dòng)大的原因有：一是混凝土基礎(chǔ)過于單薄，重量不足，且運(yùn)行時(shí)基礎(chǔ)周圍地板有明顯的顫動(dòng)；二是預(yù)埋地腳螺栓有松動(dòng)跡象。經(jīng)上級(jí)研究，決定趁當(dāng)年大修時(shí)間充足的機(jī)會(huì)，對(duì)上述存在問題全面整改，破除舊基礎(chǔ)后，按本文前述處理措施重新設(shè)計(jì)、施工新的混凝土基礎(chǔ)和預(yù)埋地腳螺栓。開機(jī)正常生產(chǎn)后，該風(fēng)機(jī)軸承位殼振實(shí)測(cè)振動(dòng)速度有效值分別降到了0.45 mm/s和0.52 mm/s，屬“良好”級(jí)別。

1.2 安裝精度不達(dá)標(biāo)及其檢查處理措施

安裝精度主要是指風(fēng)機(jī)軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸的同心度，即對(duì)中性。由表1可知[3]，離心式風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器的同心度要求很高。如果聯(lián)軸器沒有找正，或是找正達(dá)不到要求，引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)將不可避免。應(yīng)注意的是，即使原來同心度已經(jīng)符合要求了，但是風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，由于各種原因，同心度會(huì)也會(huì)發(fā)生變化，所以應(yīng)注意定期檢查同心度，如發(fā)現(xiàn)同心度超過允許偏差了，要立即重新找正。因此，當(dāng)風(fēng)機(jī)發(fā)生異常的振動(dòng)故障時(shí)，檢查聯(lián)軸器的對(duì)中情況是必不可少的。

表1 電機(jī)與離心式風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器的同心度允許偏差值（mm）

處理措施就是聯(lián)軸器的重新找正，確保同心度在偏差允許值內(nèi)。聯(lián)軸器對(duì)中找正應(yīng)注意的是：

一是，應(yīng)以風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器為基準(zhǔn)，測(cè)定和調(diào)整電機(jī)來保證電機(jī)與風(fēng)機(jī)兩軸線同軸；

二是，電機(jī)的四個(gè)地腳螺栓必須對(duì)角均勻緊固后才能讀數(shù)；

三是，盤動(dòng)聯(lián)軸器時(shí)轉(zhuǎn)向應(yīng)與風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向一致。

調(diào)整的順序應(yīng)是；首先，使兩聯(lián)軸器軸線平行，即先保證軸向百分表的四個(gè)讀數(shù)相差值符合本文表1的允許值；其次，使兩聯(lián)軸器軸線同高，即先調(diào)整左右徑向偏差，最后調(diào)整上下高差，直至符合本文表1的允許值。在實(shí)際工作中，常用的打表工具——磁性表座雖然使用簡便，但卻存在著剛性不足和適用條件受限的不良情況。對(duì)于重要和安裝要求高的風(fēng)機(jī)，有必要設(shè)計(jì)和制作一個(gè)專用表架配合百分表進(jìn)行測(cè)量。此專用表架樣式如圖2所示，主要由抱箍、角鋼表架等組成。

作為技術(shù)員，受單位委派支援廣西鹿化公司硫酸廠的停機(jī)檢修任務(wù)，主要是U102除塵風(fēng)機(jī)振動(dòng)偏大需重新校正聯(lián)軸器對(duì)中。現(xiàn)場(chǎng)檢修人員反映，在打表過程中，徑向百分表下方讀數(shù)不時(shí)出現(xiàn)異常情況：電機(jī)墊高已經(jīng)很明顯，但讀數(shù)卻不變或變?。ó?dāng)時(shí)百分表探頭打在風(fēng)機(jī)端半聯(lián)軸器上，此情況下，如電機(jī)墊高，徑向百分表在下方讀數(shù)應(yīng)增大）。異常讀數(shù)的出現(xiàn)，嚴(yán)重干擾了檢修正常進(jìn)行。憑多年經(jīng)驗(yàn)并仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)到最下方時(shí)，百分表探頭已脫離半聯(lián)器近0.5 mm，即此時(shí)百分表探頭已不起作用，百分表出現(xiàn)假讀數(shù)。產(chǎn)生的原因是此次打表所用的磁性表座固定百分表的方式剛性和可靠性欠佳，當(dāng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)到最下方時(shí)，由于磁性表座、連接桿、緊固件和百分表的自重，造成百分表下墜，探頭脫離測(cè)點(diǎn)，結(jié)果就是產(chǎn)生上文所述的異常讀數(shù)。當(dāng)檢修人員按作者建議制作如本文圖2樣式的表架后，在檢修過程中，不再出現(xiàn)異常讀數(shù)，檢修任務(wù)按時(shí)圓滿完成。

圖2 自制專用表架測(cè)聯(lián)軸器同心度

1.3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡和檢查處理措施

造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的原因主要有：葉輪出現(xiàn)不均勻的磨損或腐蝕；葉輪表面存在不均勻的積灰或附著物；葉片連接處存在裂紋或葉輪與輪轂、輪轂與軸頸的連接配合松動(dòng)等。用測(cè)振儀測(cè)得數(shù)據(jù)，如果顯示振動(dòng)值徑向較大而軸向較小或者振動(dòng)值隨轉(zhuǎn)速上升而增大，都是轉(zhuǎn)子不平衡引起振動(dòng)的特征。預(yù)防處理措施主要有：

一是，根據(jù)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況，在進(jìn)風(fēng)機(jī)前工序上采取除塵措施，控制減少進(jìn)入風(fēng)機(jī)的粉塵等含量；

二是，定期清理風(fēng)機(jī)葉輪，順便仔細(xì)檢查葉輪是否存在裂縫以及葉輪與主軸的配合情況。一般來說，轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)都是葉輪表面存在不均勻的積灰或附著物產(chǎn)生的。對(duì)于難于清洗的葉輪轉(zhuǎn)子可采用化學(xué)法清洗，如硫酸生產(chǎn)中二硫化硫主風(fēng)機(jī)葉輪，可采用氫氧化鈣稀水，再用高壓噴射機(jī)噴射清洗葉輪，速度快效果佳。

1.4 管道共振和檢查處理措施

風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口管段風(fēng)速很高，高速穿行的風(fēng)會(huì)擾動(dòng)管道，使管道發(fā)生共振。一般情況下，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管是靠法蘭和葉輪殼體剛性連接的，管道的振動(dòng)必然傳到殼體上，而殼體通常和軸承座相連，殼體振動(dòng)又引起軸承座振動(dòng)，最終導(dǎo)致致整臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生振動(dòng)。此類振動(dòng)的預(yù)防處理措施為：

（1）檢查風(fēng)機(jī)殼體，如殼體存在裂紋的或磨損及其腐蝕嚴(yán)重的，應(yīng)加固或整體更換；

（2）在振動(dòng)比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風(fēng)機(jī)殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動(dòng)。常用的管道減震器，如KTX可曲繞橡膠接頭，即管道減震器，一般安裝于靠近風(fēng)機(jī)出口端，減震效果比較明顯。另外，有些管道補(bǔ)償器如填料式補(bǔ)償器、波形補(bǔ)償器也可以起到減震作用；

（3）在條件允許下可優(yōu)化出口管道，一般來說，彎頭處更容易發(fā)生擾動(dòng)管道而造成振動(dòng)的現(xiàn)象，所以風(fēng)機(jī)出口段宜有不小于5 m的直段，以減少出口阻力損失，達(dá)到順暢輸送介質(zhì)的目的；

（4）進(jìn)口調(diào)節(jié)閥宜優(yōu)先選用葉片閥，它在工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)輸送介質(zhì)的均勻分布，防止產(chǎn)生劇烈渦流而發(fā)生振動(dòng)。

2 結(jié)束語

上文闡述的引起風(fēng)機(jī)振動(dòng)的因素只是本人原所在企業(yè)常見的，當(dāng)然不排除其他類型的風(fēng)機(jī)會(huì)有其他的因素。在實(shí)際工作中，不能孤立、片面地把振動(dòng)的原因歸結(jié)于某一項(xiàng)因素，也有可能是這四種因素共同作用的結(jié)果。因此，在分析風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)該根據(jù)振動(dòng)特征具體分析，事實(shí)求是地綜合考慮，只有這樣，才能準(zhǔn)確、快捷地找出振動(dòng)原因，消除振動(dòng)故障。