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离心风机振动干扰力的分析

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离心风机振动干扰力的分析

发布日期:2017-12-14 作者: 点击:

离心风机的振荡是用户和制作厂家一起重视的问题。振荡超支,会使轴承温度上升,磨损加重,严重的还会使地脚螺栓断裂,轴承箱体开裂,乃至会使叶轮开裂和崩溃。

  减小振荡的最好方法是进行动平衡:叶轮平衡和整机动平衡。

  为什么叶轮在动平衡机上达到规范,还要进行整机动平衡,因为风机的振荡是由周期性的搅扰力发生。依据机械振荡的公式:X=-F/K,在弹性形变规模之内,振荡的巨细X与搅扰力F成正比,与体系的刚性K成反比。

1 风机所受的主要搅扰力

  风机运转时遭到空间力系的效果。在这一力系中,不做周期性改动的力,不发生搅扰力,如重力、轴承座对轴承的反效果力等等,它们称为静反力。周期性的搅扰力称为动反力。周期性搅扰力包含3种。

1.1 偏疼搅扰力

  因为制作差错和资料不均匀等要素,使叶轮的质心不在叶轮的圆心上,有一个偏移量e(e=OP,方向从O到P)。就使得叶轮工作时发生一个离心力,也叫偏疼搅扰力(见图1)。假定叶轮转子的质量为m,角速度为ω,则偏疼搅扰力F=meω。而ω=nπ/30。

  例m=5 000㎏

e=0.02mm=0.02×10-3 m

n=980r/min

  则F=5 000×0.02×10-3×[(980×π)/30]2≈1 053.2N

  搅扰力F仍是相当大的。


叶轮在平衡床上做动平衡配重,实际上是对叶轮的重心进行调整,使重心尽量处在轴线上。但在平衡床上做动平衡配重存在3点缺乏(无论是单面仍是双面):

  1) 平衡床的转速一般只有几百转,与实际使用时有很大的差距;

  2) 叶轮在平衡床做动平衡配重,受空气阻力的影响。假如是在真空和失重状况下做动平衡配重,叶轮的重心偏移量能够做得更小一些;

  3) 动平衡方法的不同,使动平衡余量不同。如平衡床上是F型传动做的,风机可能是D型传动的。这样,叶轮的质心不可能彻底在叶轮的几许圆心上。

1.2 气动搅扰力

  同样,因为制作差错和资料不均匀等原因,风机运转时,气流效果在各叶片及叶轮各部位的效果力就不相同,无法使它的合力等于零。这样,就发生了气动搅扰力,主要有:

1.2.1 叶片的差异引起搅扰力

  叶轮在制作时是存在差错的,如各叶片的视点、方向、轮盘及轮盖的空隙都可能存在差异。因为生产上差异的存在,运转时各叶片所遭到的气体反效果力之和不等于零,即∑F=F1+F2+F3+…+Fn≠0, 就发生了气动搅扰力。气动搅扰力随转速、风量的增大而增大,见图2。


1.2.2 轮盘、轮盖的晃动搅扰

  轮盘、轮盖的端面跳动要控制在必定的要求内,意图就是要减小因晃动发生的搅扰。轮盘、轮盖的晃动将会在轴向发生周期性的搅扰力,经过空气的传动,机壳也会发生振荡,见图3。


1.2.3 反应气流的搅扰力

  风机的叶轮与集流器(进风口)之间有必定的空隙,该空隙的存在,就使一部分气流回流。这部分气流能够叫做反应气流。反应气流的安稳与否,也将影响风机的振荡。所以,装置时要求叶轮与进风口之间四周的空隙均匀,重叠量要确保,意图就是使反应气流最小并安稳,以减小风机的振荡。一般来说,反应气流越小,风机成效越高,反之风机成效就低,见图4。


1.2.4 机壳内压力散布差异

  叶轮运转时,向四周运送的风量是相同的,但受机壳的限制,风只能向一个方向移动。因机壳各部位的空气压力不相同。假如风机在平稳状况下运转时,风机内的压力散布就比较安稳,对风机的振荡搅扰比较小。但跟着运转状况的改动,如转速、风门开度等,都会使风机内的压力散布发生改动,然后引起振荡改动。这就是为什么改动风门、转速时振荡会增大或减小的原因之一。该搅扰存在于运转状况状况的改动之中。

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1.3 偏疼搅扰力和气动搅扰力的叠加与消除

  叶轮在平衡床上以必定的转速(低速)做动平衡, 每个叶轮都达到了规范,使气动搅扰力和偏疼搅扰力都减小到规范的要求。但这个不平衡余量,实际上是偏疼搅扰力和气动搅扰力合力的表现;因此,无法知道偏疼搅扰力和气动搅扰力各自的巨细和方向。当风机实际高速运转时,偏疼搅扰力和气动搅扰力也跟着增大,见图5。


假如这两个力的夹角不大于120°或小于240°,则合力大于这两个分力,这样的叶轮装机运转,振荡就很大;假如这两个力的夹角大于120°且小于240°(图5暗影部分),则合力小于这两个分力,这样的叶轮装机运转,振荡就较小。所以,振荡大的,还要进行整机动平衡。这样,咱们就能够知道, 叶轮在平衡床上进行了动平衡,每只叶轮都达到了规范。为什么还要进行整机动平衡?咱们就能够解析, 叶轮装机之后开机,有的一试就好;有的振荡很大,要配重;有的叶轮与机壳的方位做必定的移动,振荡也会好一些,而对大型风机,最好的方法是进行叶轮超速动平衡。

  一般来说,在气动搅扰的状况中,叶轮的晃动搅扰,气流反应搅扰,压力散布差异,与叶轮、机壳和进风口的方位联系,有人把它叫“气隙”。偏疼搅扰力和气动搅扰力组成叶轮转子的搅扰合力,别离效果于两个轴座上。关于叶轮转子来说,运转条件必定,它的搅扰合力也安稳。关于F型传动的风机,有人曾用合力的叠加和消除来减小振荡。使用同心度差错搅扰力和转子搅扰力彼此抵消来减小振荡。

2 资料刚性对振荡的影响

  1) 长时间处于振荡超支的状况下运转,会引起资料刚性的下降。如同样是R6-2*30№.28F风机,安徽某厂的风机因为一向振荡超支,轴承座较疲惫。当磨损修正后配重,其所需的配重块就较小,说明轴承座的刚性小;而福建某厂振荡一向很好,当磨损修正后配重,其所需的配重块就较大,说明轴承座的刚性好(见表1)。


 2) 风机振荡超支,底座刚性太好,会引起轴承箱体的开裂。山东某厂的高温风机,一向处在振荡超支的状况下运转,固定端的地脚螺栓无缺,测出的振荡值也比非固定端小,但固定端的轴承箱体却开裂了(见图6)。非固定端的地脚螺栓较松,乃至有两根断了,测出的振荡值也比固定端大,但轴承箱体无缺(见表2)。


 3) 风机试车时,有时会碰到这样的状况:风机转速逐渐添加,在某个转速下,振荡一向杰出,当超过这个转速时,振荡俄然显着增大。这就是风机的资料弹性形变引起搅扰力的跃变。

  风机随转速的添加,离心力也跟着添加,当离心力添加到必定程度,总算引起了叶片、主轴等的显着的弹性形变,然后引起了偏疼量的添加,偏疼搅扰力也显着增大;因为叶片、主轴等发生显着的弹性形变,叶片与气流的效果力也发生了改动,即气动搅扰力也发生了改动。当运转状况安稳后,搅扰力处于安稳,又能够进行动平衡。这时的平衡,是对弹性形变引起的搅扰力进行平衡。

但这种平衡的风机往往会发生这样的发动状况:刚发动时,振荡不大;到某个程度时,振荡特别大;风机运转后,振荡又不大。

  风机随转速的添加,离心力也跟着添加,当离心力添加到必定程度,总算引起了叶片、主轴等的显着的弹性形变,然后引起了偏疼量的添加,偏疼搅扰力也显着增大;因为叶片、主轴等发生显着的弹性形变,叶片与气流的效果力也发生了改动,即气动搅扰力也发生了改动。当运转状况安稳后,搅扰力处于安稳,又能够进行动平衡。这时的平衡,是对弹性形变引起的搅扰力进行平衡。

3 关于风机的对中

  风机的对中与不对中,一般以为契合装置要求的为对中。但咱们能够进一步的扩展:风机的振荡是空间力系归纳效果的结果,也能够简化为“质量-绷簧系”的振荡,这种振荡发生的形变,在弹性形变规模内的,咱们都能够称之为对中,反之为不对中。

  判别风机的振荡形变是否运转在弹性形变规模内,与“质量-绷簧系”比较,要杂乱的多。联轴器同心度差错、水平度差错偏大,地脚螺栓及其它固定螺栓松动,轴承损坏,水泥根底刚性不够,叶轮资料疲惫等。这些都可能使风机(整体)的振荡不在弹性形变规模内。现场动平衡难做,主要在如何判别风机是否运转在弹性形变规模内。

  了解了风机叶轮的受力状况,一起又能够判别风机振荡的形变是否运转在弹性形变规模内,使现场做动平衡也相对简略。

4 定论

  风机的动平衡首要的条件是风机要运转在弹性形变规模之内,其次是振荡搅扰力要在安稳的状况下。在这样的条件下,初始的振荡数据和试重振荡数据才是牢靠、可用的,风机体系杂乱的空间力系才能够简化为“质量-绷簧系”,契合X=-F/K的要求,风机的动平衡也就变得简单和简略了。


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关键词:双速消防风机,静音风机,方形壁式轴流风机

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