动叶可调轴流式风机振动大的原因分析及控制措施
动叶可调轴流式风机振动大的原因分析及控制措施
发表时间：2018-05-23T17:14:53.670Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：吕翠翠[导读] 摘要：动叶可调轴流式风机在电力生产中的应用非常普遍，也起到非常重要的作用，但在风机运行过程中，经常存在风机振动过大的问题，这不仅影响风机的效率，缩短设备的使用寿命，更加影响电力生产的安全稳定。
内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司内蒙呼和浩特 010200 摘要：动叶可调轴流式风机在电力生产中的应用非常普遍，也起到非常重要的作用，但在风机运行过程中，经常存在风机振动过大的问题，这不仅影响风机的效率，缩短设备的使用寿命，更加影响电力生产的安全稳定。因此本文首先分析了动叶可调轴流式风机振动大的原因，进而有针对性地提出相应的故障处理与解决措施，进一步提高风机的可靠性，确保风机安全、高效运行。
关键词：轴流式风机；振动大；措施
1.前言
动叶可调轴流式风机的叶片大多采用机翼扭曲型，其工作原理是当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶。导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路。
动叶可调轴流式风机能够根据实际负荷的需求调节叶片的开度，以满足不同工况下对风量的需求。其优点是适用于低压头大流量工况，体积小，占地少；在额定工况下，效率比其他类型风机高；如果采用动叶可调的，则在不同工况下也具有较高的效率。但动叶可调轴流式风机在运行过程中，经常发生振动大的问题，给风机运行带来较大的威胁。下文重点对其原因进行了分析，并提出解决方案。
2.振动大的原因分析
2.1 质量不平衡导致的风机振动过大
动叶可调轴流式风机振动过大的原因多种多样，其中最主要的原因是转子质量不平衡。由于质量不平衡导致风机转子产生了重心的移动，此时转子质量中心与几何中心不重合，产生的离心力无法相互抵消，致使转子发生振动。在风机金属部件的传播下，轴流式风机会产生设备的整体振动，同时伴有一定幅度的晃动与噪声。
轴流式风机质量不平衡问题产生的主要因素在于以下方面：
（1）风机叶片磨损或者由于腐蚀与其他形式的损耗，导致的叶片形状、密度或质量发生变化，产生叶片质量不均匀而造成风机大幅度振动；
（2）风机叶片表面积压灰尘、油垢或者其他物质，导致风机叶片质量发生变化，产生质量不均匀问题；
（3）风机叶片较薄，在设备运转的过程中，由于承受了过大的负荷与压力，导致风机叶片发生松脱，或者叶片无法承受高速运转的压力，产生形变问题，导致质量不平衡而产生较大的振动[1]；
（4）轴流式风机叶片没有紧固产生的质量失衡问题。
2.2 支撑刚度弱导致的风机振动过大
轴流式风机振动大的问题，还有可能是支撑刚度弱导致的。支撑刚性不足主要表现在以下几方面（1）在轴承箱支撑厚法兰处刚性差，导致运行中转子扰动，将振动传递至叶轮处。目前常用的双级（单级）动叶可调轴流式风机将轴承箱设计在叶轮之间，通过连接螺栓将轴承箱固定在设备外壳导流筒支撑厚法兰上，以便于设备安装与后期维护工作的开展。这样设备外壳导流筒支撑轴承箱厚法兰容易产生形变现象而引起风机振动大。
（2）支撑基础刚度较弱
大容量动叶可调轴流式风机重量、外形尺寸较大，但支撑材料往往比较薄弱。动叶可调轴流式风机多采用滑轨的支撑方式，即进气箱支腿、扩散筒支腿分别支撑在4根导轨上，4根导轨浇筑在水泥台上。由于每个导轨基座高度较高，横截面积不足，横向刚度较差，易引起风机横向振动。尤其在较高负荷时，风机转子传递到基座上的作用力增大，振幅则更大。在没有异常激振源的情况下，支撑结构刚度不足导致的振动主要以工频为主。支撑结构的基础、支腿、壳体振幅较接近，会产生共振现象，使支撑结构整体振动较大，主要表现在水平方向，而垂直及轴向振动一般较小[2]。
（3）连接松动
动叶可调式轴流风机机壳通过一圈螺栓与进气箱、扩散器连接，上下机壳也是通过螺栓连接。由于连接部位较多，在长期运行中易出现螺栓连接松动或断裂的情况，而且部分轴流风机连接松动或螺栓断裂引起的振动会非常大，尤其是壳体共振频率与工作转速较为接近时，会产生共振，振动被进一步放大。长时间运行后，也会导致支撑刚度明显不足，产生强烈振动。
2.3 装配问题导致风机振动过大
轴流式风机运行过程中，由于装配问题导致风机振动大的情况屡见不鲜。动叶可调轴流式风机其主要部件包括进气箱、联轴器、轴承箱、叶轮、液压缸、旋转油封、油站及管路等。由于装配质量问题而引起风机振动大主要表现在以下几个方面：（1）叶片安装不符合标准。由于叶片安装问题而导致风机振动大，主要是两方面：一是叶顶间隙偏小。风机运行过程中，机壳在重力作用下会缓慢发生变形现象，叶片在离心力的作用下，其间隙较静止状态也会变小，若安装时所调整的叶顶间隙不合适，就会发生叶片与机壳碰磨现象，造成风机有较大的振动。二是叶片螺钉强度不足或拧紧力矩偏小，叶片出现松动，与机壳发生碰磨现象。在实际解体检修过程中，经常发现某一片叶片比其他叶片短，检查发现其顶部有磨损痕迹。
（2）液压缸、旋转油封中心超标。技术要求，液压缸、旋转油封的中心偏差不得超过0.03mm，在实际安装中，中心偏差越小越好。如果中心偏差过大，导致旋转油封与扩散器连接处气封间隙不均匀。风机启动后，旋转油封与气封发生摩擦，影响密封效果，同时引起风机振动。若是用垫铁将风机扩散器抬起，振动大现象就消失的话，基本都是由于液压缸及旋转油封找正问题引起的。
（3）对于有两级叶片的风机（如一次风机），存在两级叶片开度不同步的问题。其原因主要是液压执行机构铜套磨损或者两级推力盘问连杆磨损变形。连杆主要用于同步一、二级推力盘之间的轴向位移，连杆的磨损变形会导致两级推力盘间位移不同步，从而导致两级动叶开度变化不同步。液压缸铜套的磨损、局部开裂、变形及中心轴间隙变大则会导致两级动叶的开度调节整体不到位，从而使两级动叶开度不一致[2]。最终导致气流流动收到强烈的扰动，引起风机振动。