A型悬臂式风机振动故障探讨

王卫东

摘 要：文章分析了A型悬臂式风机的振动故障产生原因及其特征，并结合三门峡华阳发电有限责任公司火检风机振动故障的检修经历，深入探讨分析了地脚不平对振动的影响，为同类型设备应用中振动故障分析提供了方向。

关键词：A型悬臂式；风机；振动；地脚不平

中图分类号：TQ050.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）26-0066-02

Abstract： In this paper， the cause and characteristics of vibration fault of A-type cantilever fan are analyzed. Based on the maintenance experience of vibration fault of fire check fan in Sanmenxia Huayang Power Generation Co.， Ltd.， the influence of uneven ground foot on vibration is discussed and analyzed in depth， which provides a direction for vibration fault analysis in the application of the same type of equipment.

Keywords： A-type cantilever； fan； vibration； uneven foot

引言

A型悬臂式风机，风机叶轮无轴承，直接装在电动机轴上，风机的转速与电动机的转速相同。此类型结构适用于介质无特殊要求的小型通风机。风机结构简单、紧凑，机体小，成本低、检修方便，因此被很多火力发电厂采用。目前三门峡华阳发电有限责任公司有近三十台此类型风机在役。

风机型式如图1所示：

此类风机运行中，最突出的一个故障问题是振动容易增大。

A型悬臂式风机振动产生的原因归纳起来主要有以下几点：

1 电机轴承异常引起振动

1.1 轴承装配不良的振动

如果轴颈或轴肩台加工不良，轴颈弯曲，轴承安装倾斜，轴承内圈装配后造成与轴心线不重合，使轴承每转一圈产生一次交变的轴向力作用，滚动轴承的固定圆螺母松动造成局部振动。其振动特征为：振动值以轴向为最大，振动频率与旋转频率相等。

1.2 滚动轴承表面损坏的振动

滚动轴承由于制造质量差、润滑不良、异物进入、与轴承室的间隙不合标准等，会出现磨损、锈蚀、脱皮剥落、碎裂而造成损坏后，滚珠相互撞击而产生的高频冲击振动将传给轴承座，把加速度传感器放在轴承座上，即可监测到高频冲击振动信号。这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度。

2 叶轮动不平衡

在现场发生的轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。造成转子质量不平衡的原因主要有：叶轮磨损不均匀或腐蚀；叶片表面有不均匀积灰或附着物（如铁锈） ；主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；叶轮上零件松动或连接件不紧固。转子不平衡引起的振动的特征：（1）振动值以水平方向为最大，而轴向很小；（2）振幅随转数升高而增大；（3）振动频率与转速频率相等；（4）振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感。

3 基础松动

对于此类小型风机，基础通常使用角钢做成，地脚台板厚度大多是3mm-5mm，基础刚性差，基础安装位置也可能在钢格栅或钢梁上，长时间运行容易引起振动，振动主要表现在垂直方向，水平和轴向振动变化不明显。针对此类问题，最直接的办法就是加固地基。

4 地脚不平

对于大型风机来说，基础刚性和台板水平度都要求比较高，基建时地基都经过二次浇筑和找平，安装时都会进行联轴器找中心，很少会出现地脚不平引起振动现象。但对于此类悬臂式小型风机，由于重要程度相对较低，又不需要电机找中心，因此地脚不平现象在很多电厂都会存在，也最容易被大家忽略，为检修工作的设备故障判断带来影响。振动现象表现为电机垂直和轴向振幅、振速同步增大或降低。消除这一问题的关键就是每次检修后复查电机地脚水平度。

下面结合三门峡华阳发电有限责任公司2号炉火检风机检修过程重点探讨地脚不平对振动的影响。

火检风机设备参数（如表1）：

三门峡华阳发电有限责任公司2号机组于1995元月份投产。2号炉火检风机经过长周期运行后，电机振动严重，振动超过标准值达到15丝，严重危及安全生产。经设备停运检查，叶轮处无积灰、无叶轮动不平衡问题、电机空试振动合格，轴承声音、温度正常。经过认真检查分析，发现风机电机安装基础是厂家用30mm×4mm角钢制成，基础刚性差。为了增加台板刚性，检修中将台板更换为厚度8mm的钢板，用50mm×4mm角钢焊制基础，然后试运，测量振动数据如下（如表2）：

水平方向振动正常，垂直和轴向振幅和振速仍严重超过标准值，甚至超过修前数据。垂直振动大多与基础有关，停风机后再次检查电机基础，发现检修时为方便调整电机位置，将台板地脚孔进行了扩大，初步怀疑是垫片紧固时被拉变形，部分拉进地脚孔内，导致地脚螺栓未紧固。重新更换加厚垫片和高强螺栓，紧固后试转垂直和轴向振动未有明显减小趋势。电机基础是用50mm角钢制成，判断可能为基础不稳引起振动，对基础三个方向进行斜拉支撑加固，并对预埋基础进行检查并重新浇筑，排除基础不稳后重新试转，垂直和轴承振动都在0.10mm左右，没有明显改善。如下图2所示。

鉴于此种情况，由于水平振动正常，对叶轮进行动平衡试验没有意义，电机空试振动、温度、声音都正常，只能从地基和台板考虑分析。地基经过加固和浇筑，可以排除地基不稳固这一因素。最后检查台板情况，首先，台板焊接牢固，为防止变形，采取多点段焊，不存在松动现象。其次，检查台板四个地脚孔的水平度（逆时针方向地脚依次为#1、#2、#3、#4角）发现电机#1角最低，#3角最高，相差接近1mm。地脚不在同一水平面，极易引起风机振动。

对地脚处台板进行打磨，重新检查水平度，地脚找平后试转风机，最大振动垂直方向0.03mm，达到合格值。振动数据如下表3：

基本确定，地脚不平现象是本次引起风机振动的主要原因。

地脚不平引起振动原因个人认为可以这样理解：因为电机和台板是刚性接触，可以假定电机和台板都是刚性的，变形量可以忽略，由于四个地脚不在同一水平面，地脚紧固后电机与台板在地脚较低处存在细小缝隙，由于水平方向已经定位，风机高速运转时会在垂直和轴向产生较大振动，振速也会成倍增加。如果地脚水平度处理好了，垂直和轴向振动和振速会同步减小。

5 结束语

对于A型悬臂式风机，结构比较简单，产生振动的原因相对于大型风机比较少，只要掌握振动的原因及其基本特征，结合检修经验，就能迅速准确判断出故障原因、快速处理，缩短检修时间，提高风机的运行可靠性。

参考文献：

[1]何川，郭立君.泵與风机[M].北京：中国电力出版社，2008，06.