船用离心通风机发生异常振动原因分析与处理

周剑娟

江苏兆胜空调有限公司 江苏泰兴 225400

目前，风机振动所引起的噪声被分为两大类，包括气动噪声与结构振动噪声。关于船用离心通风机振动噪声过大问题可这两方面入手分析，对症处理，以达到减振降噪的目的。

1 风机振动测试

1.1 采集仪器与参考标准

本文选用的是离心式风机，电机的基频为f0=N/60=50Hz，转速是3000r/min。此类风机属于第三类机组，其额定功率一般在15～300kW左右。此类机组烈度评定等级划分：B级说明工作状态无异常，大小约在1.8～4.6mm/s之间；C级说明处于容忍工作状态，应尽快维修，大小在4.6～11.2mm/s左右。

1.2 布置振动测点

轴承的作用能够传递转轴上的离心力与旋转机械商贸的基本负荷，轴承上零件故障信息传递到轴承上面。经现场研究确定轴承并无任何外露部分，因此，我们选在电机自由端与输出端靠近轴承的地方作为测试点。

表1 关于机组振动速度的测试数据 （mm/s）

根据表1发现，机组上振动异常有3个部位，主要是振动超标问题。算出其自由端的振动烈度值为10.6mm /s，在振动烈度等级B范围之外，由于空间限制，本次研究难以测算出输出端的轴向速度。因此，初步估计风机应位于C级状态，其内部可能出现故障，应及时检修。

1.3 风机噪声测量方法与噪声限值

参照GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》进行。（1）测量项目：在要求的运转状态下测量风机四周的A声级与频带声压级。（2）测量设备：采用声级计与倍频带滤波器，或者选用与此同效的测量设备。（3）测量条件：测试地点应注意防止反射声造成的干扰。被测风机在运转状态下要求测点与声源距离为1倍标准长度或2倍标准长度[1]。

2 风机噪声原因分析

2.1 结构噪声分析

不对中：此类故障一般发生在联轴器部位，以轴系转子不对中分类，大致可分为三种，包括角度不对中、平行不对中、组合不对中。这些不对中的动态特征均衡复杂。比如，角度不对中容易引起基频振动突出，平行不对中会引起2倍转频，二者均会引起高次谐波振动。若转子同时存在不平衡现象，则f0与2f0会同时产生峰值。究其原因可能是轴承与联轴器配合不好造成的，或者是因为轴承安装过程中发生偏心或倾斜造成的。根据图1可知电机输出端垂直方向基频与2倍频振幅较为明显，2倍频处的振幅与基频振幅较为接近，由此可判断机组发生不对中问题，并且还有不平衡问题。

2.2 气动噪声分析

由于叶片会引起蜗壳内定常流动的气体状态并非是均匀的，通常会保持某种稳定分布。随着叶片的转动这种分布状态在蜗壳内也会被打破，产生旋转噪音，非定常气体流动引起的压力脉动形成涡流噪声。气动噪声的大小与风量这一因素有密切的联系[2]。决定风机旋转噪声大小的一个核心因素是进口集流器与叶轮进风口间的间隙。该因素对流量与风压也会产生影响。当间隙增大噪音会大幅减小。

图1 输出端垂向振动频谱

为增强风机叶轮强度，新换的叶轮厚度比旧叶轮更大，进风口与进口集流器间的间隙变小，流量过大。这可能引起振动噪音变大。为验证上述分析，在保持轴转速不变的前提下，改变风量来测试振动噪声大小（见表2）。

表2 机组振动速度测试结果（mm/s）

根据表2可知，在风机运行流量减小后，风机振动也随之开始变小。经笔者研究发现，该风机在满足额定工况条件下，流量为1万m3/h，全压为2600Pa，额定输入功率为10kW左右。经现场测试得出风机运行电流约为57A，电压为240V， 经计算后可知电机功率大小为13.68kW。这说明电机功率明显大于额定功率，说明实际风量远远大于设计预定风量。因此，我们认为风机实际运行工况偏离了额定工况点，因此，风机进口遭到堵塞，从而导致风机振动。这是风机振动异常的一个主因[3]。

2.3 故障分析与解决对策

由上可知，风机进口堵塞、不对中、叶片动平衡不良是引起风机振动过大的主要原因。为此，处理措施如下：

（1）将平衡质量块添加在电机自由端轴承的凹槽内，并更换新叶轮。（2）拆开联轴器螺栓检查后判定电机轴与风机轴之间有平行不对中问题，将其重新对中处理即可。（3）对叶轮进风口与进口集流器间的间隙进行调节，扩大2mm左右。经检修后，机组的振动烈度值Vrms≤4.6mm/s，符合GB11347—89中关于可长期运行的规定。