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風(fēng)機(jī) 是對(duì)耗 電耗 能舉足輕重 的一類(lèi)設(shè)備 , 據(jù) 文獻(xiàn) 【 l] 介紹 , 我國(guó)風(fēng)機(jī)的用電量約 占全國(guó)發(fā)電 量 的 10 % , 其應(yīng)用范 圍遍及火電廠 、 金屬礦 山、 煤炭 、 冶煉 、 空調(diào)通風(fēng)等各個(gè)行業(yè) 。 在各類(lèi)風(fēng)機(jī) 中 , 離心式風(fēng)機(jī) 以其運(yùn)行功率大的特點(diǎn)在風(fēng)機(jī)行 業(yè)中占有較大的比例 。據(jù)文獻(xiàn)〔 l] 所摘錄的調(diào)查 結(jié)果表 明: 目前 , 針對(duì)離心風(fēng)機(jī)的葉片形狀 , 開(kāi) 展三元流流場(chǎng)分析和 設(shè)計(jì) , 結(jié)果 也只 能使離心風(fēng) 機(jī)的運(yùn)行效率提高 2 % 一 3 % ; 而大量現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的 風(fēng)機(jī)卻普遍存在著許 多維護(hù) 、保養(yǎng)和 管理等問(wèn)題 , 這些問(wèn)題一般將使風(fēng)機(jī)效率丟失高達(dá) 10 % 一 30 % 之多 , 其中風(fēng)機(jī) 的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題是當(dāng)前風(fēng)機(jī)的 使用及維護(hù)管理中最突出 的問(wèn)題 。 因此 , 有效地 解決現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)和噪 聲的問(wèn)題具有十分重要 的現(xiàn)實(shí)意義 。 大型離心風(fēng)機(jī)的 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)一 般是 由電機(jī) 、 傳 動(dòng)軸 、 軸承和風(fēng)機(jī)葉輪等部分組成的。 風(fēng)機(jī)產(chǎn) 生 振動(dòng)和 噪聲的最嚴(yán)重的原 因之一 是風(fēng)機(jī)整機(jī)回轉(zhuǎn) 系統(tǒng)的不平衡 問(wèn)題 , 這也是目前風(fēng)機(jī)運(yùn)行中最常 見(jiàn)的故障之一 。 現(xiàn)有 的正規(guī)風(fēng)機(jī)制造廠家大多僅 在葉輪零件 出廠前對(duì)其做靜平衡和部分動(dòng)平衡處 理 , 但是 , 單對(duì)葉輪一個(gè)零件進(jìn)行靜平衡處理還 不能保證風(fēng)機(jī)整機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)平衡 。 因此 , 現(xiàn) 場(chǎng)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)使用一段時(shí)期后 , 普遍存在著風(fēng)機(jī) 回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動(dòng)不平衡 的問(wèn)題 。 現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī) 的動(dòng) 不平 衡現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)機(jī)軸承座 、 機(jī)座臺(tái)出現(xiàn)強(qiáng)烈 振動(dòng)和 噪聲, 導(dǎo)致軸承壓蓋松動(dòng) , 軸承磨損加劇 及風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率下 降 。 如果不及時(shí)治理 , 其振動(dòng)
將會(huì)進(jìn)一步加劇并形成具有破壞性 的惡性循環(huán) , 出現(xiàn)風(fēng)機(jī)地腳連接螺栓拉斷 、 基礎(chǔ)凸臺(tái)與水泥地 面出現(xiàn)裂痕等嚴(yán)重后果 , 甚至發(fā)生重大事故 。 因 此 , 及時(shí)對(duì) 出現(xiàn)動(dòng)不平衡現(xiàn)象的風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng) 平衡處理非常重要 川 。
1 風(fēng) 機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 不平衡振動(dòng)的基本 原理
1. 1 風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)不平衡振動(dòng)模型的建立 由于 一般的風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作轉(zhuǎn)速是在轉(zhuǎn) 軸的臨界轉(zhuǎn)速以下 , 通常滿(mǎn)足剛性轉(zhuǎn)子的基本假 設(shè) 。 因此 , 將離心風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡質(zhì)量 引起的強(qiáng)迫振動(dòng)簡(jiǎn)化為一 個(gè)單 自由度的受迫振動(dòng) 系統(tǒng) , 如圖 1 所示 。

設(shè)風(fēng)機(jī)的整體質(zhì)量 為 從” , 電機(jī) 、 傳動(dòng) 軸 、 軸 承和風(fēng)機(jī)葉輪等回轉(zhuǎn)構(gòu)件系統(tǒng)存在的偏心質(zhì)量為 m , 偏心質(zhì)量 m 距轉(zhuǎn)子 的回轉(zhuǎn)中心的距離為 e 。 軸承部件和風(fēng)機(jī)地腳連接等支承系統(tǒng)的剛度和阻尼 分別為瓜 和喘 。 當(dāng)風(fēng)機(jī) 葉輪 以轉(zhuǎn)速 n 高速回轉(zhuǎn) 時(shí), 偏心質(zhì)量 m 就 以。 = (2 · 二 n/ 6 0) 1/s 做等速圓 周運(yùn)動(dòng) , 由此而產(chǎn)生 的整機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的激振力( 即 離心慣性力) 為凡 = m · 。 · 。2 。 現(xiàn)考慮整個(gè)回轉(zhuǎn)系 統(tǒng)的激振力Fc 在垂直方 向y 上的分力 ( 即垂直 激 振力)l , 刀 FF 為  ，因此 , 根據(jù)應(yīng)用 牛頓定律對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行受力分 析和運(yùn)動(dòng)分析 , 得在垂 直激振力 斤 產(chǎn)生 的風(fēng)機(jī) 整機(jī)系統(tǒng)沿位移 夕 方 向的受迫振動(dòng)方程為

1. 2 幅頻特性及相頻特性 圖 2 給出了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在不同 的相對(duì)阻尼 系數(shù) 嘗時(shí)的 呱 · 為 / (m · e) 與 。 / 。0 及切 與 山/ “。 的關(guān)系曲線 ( 即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)在不同相對(duì)阻尼 系 數(shù) 咨時(shí)不平衡質(zhì)量激起的響應(yīng)曲線) 。 從對(duì)此幅頻 及相頻響應(yīng)曲線圖形 的分析可 以得到如 下結(jié)論 : ( l) 當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)或者風(fēng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速較低時(shí) , 不平衡質(zhì)量引起振動(dòng)的幅度較小 , 在系統(tǒng)小阻尼

的 一般情況下 , 振動(dòng)響應(yīng)的相位滯后角為 0o < 切 < 90 “ , 此時(shí)可將風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)按剛性轉(zhuǎn)子處理 。 尤 其是當(dāng)風(fēng)機(jī)以極低 的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ( 即。 《 。。時(shí)) , 由于風(fēng)機(jī)不 平衡質(zhì)量引起的風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅 很接近 于零 , 這是 因?yàn)榇藭r(shí)不 平衡離心 力太小 , 幾乎不能激起振動(dòng) 。 此時(shí), 振幅為 七 (m · )e /城” . (。 / 仍0)z 二 (m · 。 · 田 2)/ 瓜 , 因此當(dāng)系統(tǒng)剛度瓜不 變時(shí) , 振幅的大小反應(yīng) 了不 平衡離心力的大小 , 這是硬支承動(dòng)平衡機(jī)的工作原理 。 (2) 當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 。 接近或等于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng) 不轉(zhuǎn)動(dòng)的橫 向自由振動(dòng)的固有頻率。。時(shí) , 風(fēng)機(jī)不 平衡質(zhì)量所激起 的振幅將達(dá)到最大 , 這時(shí)系統(tǒng)處 于 “ 阻 尼 控制 區(qū) ” , 即使是很小的偏心 質(zhì)量也 能 產(chǎn)生很大的振幅 , 使軸及軸承支承部件產(chǎn)生劇烈 振動(dòng) , 極易發(fā)生破壞 , 應(yīng)予 以避免 。 因此 , 又稱(chēng) 。 = 。。時(shí)的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 , 此時(shí)相位滯后 為9 00 。 在現(xiàn) 場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī) 的動(dòng) 平衡過(guò)程 中 , 常常運(yùn)用共振 (臨界轉(zhuǎn)速) 時(shí)滯后 角等于 900 的這一 原理來(lái)確定 風(fēng)機(jī)應(yīng)加平衡質(zhì)量的位置 。 (3) 當(dāng)風(fēng)機(jī)工 作轉(zhuǎn)速。超過(guò)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的 臨界轉(zhuǎn)速。。時(shí) , 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 系統(tǒng)的受迫振動(dòng)狀態(tài)又 逐漸返回其 靜變形 狀態(tài) , 此 時(shí)的相位滯后 角為 90 “< 伊離心風(fēng)機(jī)作現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平 衡為 例 , 著重介紹 了 1800 兩次試加質(zhì)量法對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行 現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡 的原理 、 方法 、 特點(diǎn)及 優(yōu)點(diǎn) 。

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