（安徽盛运环保（集团）股份有限公司 合肥 230000）
摘要：分析总结“划线法”“三点作图法”、“两点计算法”、“三点计算法”在现场校验风机动平衡的优缺点，提出利用简易测振仪和基于excel的自动计算功能，实现风机叶轮不平衡诊断和“三点自动计算法”是最佳方法。对检修人员进行简单培训即可具备动平衡校正的能力，为风机检修提供了便捷条件。
关键词：风机振动诊断；基于excel的动平衡校验自动计算
1前言
风机是一种将原动机的机械能转换为输送气体、给予气体能量的机械，它是火电厂中不可少的机械设备。笔者所在垃圾焚烧发电厂的引风机运行条件较恶劣，其工作介质是温度约150℃，由垃圾焚烧产生的具有较强腐蚀性烟气。且由于运行初期烟道漏风的原因导致烟气温度过低，引风机叶轮沉积了酸性气体的结晶，造成了一定的腐蚀。引起动平衡破坏，振动过大，从而导致锅炉非计划停运或被迫减负荷运行。所以利用振动分析的理论知识判断故障原因，采用简单快速的措施校正动平衡，解决此类故障，是发电厂连续安全运行的有效保障。
国内外也有众多厂家生产的动平衡校验仪，但由于其价格较高，且需要专业人员操作，在小型发电厂一般难以普及配置。为此，笔者总结了“划线法”“三点作图法”“两点计算法”“三点计算法”这几种不利用复杂仪器对风机进行现场动平衡的方法，分析了优缺点，验证最有效的方法。通过多次实践，笔者利用简易测振仪和基于EXCEL自动计算功能，实现了风机叶轮不平衡诊断和“三点自动计算法”进行现场单面动平衡校正，其精度可达到动平衡仪的水平。对检修人员进行简单培训即可具备动平衡校正的能力，为风机检修提供了便捷条件，供同类工作的技术人员参考。
2振动和叶轮不平衡诊断
2.1旋转机械的振动测量分为轴振和轴承振动，受传感器安装限制和测量设备价格高的原因，风机一般只测量轴承振动，简易振动测量的主要参数有振幅（mm）、振速（mm/s）、振动加速度（mm/s2），专业的振动分析仪还可以测量振动的频率、相位、轴心轨迹。风机的轴承振动原因较多，主要有基础松动、基础刚性不足、联轴器找正偏差、叶轮不平衡、喘振、轴承损坏、轴弯曲、动静摩擦等。这些原因所产生的现象都是振动大，但具体位置和振动数据均有不同。分析诊断时应详细分析振动的不同之处，在现场简易分析的主要参数有：每只轴承座的三个方向振幅（轴向、水平、垂直）、振幅是否随风机转速的升高而升高、振幅是否随风门开度增大而升高。
表1 叶轮不平衡振动特征[4]
2.2叶轮不平衡实例，以Y65LJ-3N026.5D引风机为例分析，其主要参数见下表：
表2 Y65LJ-3N026.5D风机主要参数
图1 Y65LJ-3N026.5D引风机外形尺寸
该风机为垃圾焚烧炉引风机，介质为垃圾焚烧产生的烟气，具有一定的腐蚀性，且由于前期运行工况偏差，温度偏低，造成叶轮沉积酸性晶体，叶轮受到腐蚀，安装初期振幅最大0.04mm，但运行3年后轴承最大振动达到0.48mm。严重高于0.16mm的合格值。
表3 利用简易测振表现场检查振动情况见下表（叶轮外表彻底理干净的条件下）：
检查结果符合表1不平衡引起振动的主要特征，主要表现为风机侧轴承振幅大，其余轴承振幅小；振幅方向为水平方向；振幅随转速升高而升高，低速时振幅趋于零。
3叶轮动平衡校正的主要方法
叶轮校验平衡的主要方法有“划线法”“三点作图法” “两点计算法” “三点计算法”，以三点计算法最为精确，且易于编制EXCEL自动计算程序，对几种方法介绍如下：
3.1划线法
在主轴上涂白色，风机启动后用黑笔缓慢接触主轴划线，停运后，在黑色线条区域对面180度尝试增加配重，直至振动合格。缺点是：精度差，不能准确计算配重重量，需要反复多次启停风机可能多达10余次，且成功率低。
3.2三点作图法[3]
图2 三点画图法原理图
3.2.1以工作转速启动转子，测量和记录原始振动幅值为O’。以O’为半径，画圆，停下转子，在转子上取三个点“A”、“B”和“C”，相隔近似120°。选择一块合适的试重，安装到转子点“A”处。启动转子达到正常工作转速，测量并记录此时的振动幅值记为O’+T1。以A点为圆心，以O’+T1为半径做圆。停下转子，将在A点处所加的试重移到B点处。启动转子达到正常工作转速，测量和记录新的振动幅值记为O’+T2。以B点为圆心，以O’+T2为半径做圆。停下转子将在B点处的试加重量移到C点处。启动转子达到正常工作转速，测量和记录新的振动幅值记为O’+T3。以C点为圆心，以O’+T3为半径做圆。从A、B、C绘制的三个圆相交于点D，从原始振幅圆的圆心“O”，画直线OD，该直线标记为“T”。使用与画原始振动圆时相同的比例，测量直线段“T”的长度。
3.2.2计算配重重量：CW=TW（O’/T）（式中：CW＝修正重量、TW＝试加重量、O’ ＝原始不平衡振幅读数、T ＝ 测量的结果矢量）
3.2.4使用量角器，测量直线“T”与直线“OA”之间的角度，此角度即是修正重量相对于转子上的“A”点的安装角度。
3.2.5该方法的缺点是：绘图和测量复杂，在图纸上手工测量精度差，且可能因测量振幅偏差的原因，造成从A、B、C绘制的三个圆不能相交于点D，造成校正失败。
3.3“两点计算法” [1]
图3 二点计算法原理图
3.3.1在风机叶轮上画一与叶轮同心的圆，直径约为叶轮直径的90%，先侧出振动值F0。F0就是叶轮不平衡量M0引起的。在所画圆的圆周上任意一点B加以试加重量M，侧出振动值F1，这个F1是有不平衡重量M0与试加重量M在B点时共同引起的，设试加重量M引起的振动值为F，再将试加重量M移到与B点成180°的C点上，测出振动值F2，F2是由不平衡重量M0与试加重量M在C点共同引起的。
3.3.2按合力公式
图4 三点计算法原理图
4.3在12片叶片上面用记号笔编号（即每片间隔30°），方向任意。
4.4启动风机，测量40HZ（接近工作转速）下的前轴承水平振速V0为6.5（mm/s），注意所有参与计算的数据为振幅，其单位为mm/s。
4.5在叶轮边缘三等分，分别为0°、120°、240°（0°可任意选择）。
4.6分别在三个等分点加398g的试重钢板，试重钢板的固定方法为点焊钢板4角，启动风机试验记录参数，再停下将试重割下，重新焊到下一个角度，共启停试验三次，记录得V1=10.4mm/s、V2=6.4mm/s、V3=4mm/s，然后割掉试重钢板。
4.7将数值输入EXCEL表中黄色区域，自动计算结果为：加重角度a=165°，不平衡量m=856g。以叶轮边缘取的0°为起点，向240°方向数5个半叶片位置（即165°），点焊焊接配重钢板780g（钢板重量略取小些，加上满焊所需焊条重量总重约856g即可）。
4.8启动风机，振动幅度下降到0.05mm，停运风机，将配重块满焊、焊接牢固。
4.9再次启动风机，测量振动幅度下降到0.03mm，振幅优秀，校正动平衡完成。
为便于从事技术管理的同志借鉴本文的方法，作者公开分享了该自动计算EXCEL文件，见网址：https：//pan.baidu.com/s/1VAgjhMP8C_3cKlLwxZpQ5A
5叶轮动平衡校正安全注意事项
5.1引风机入口挡板必须关闭；
5.2在叶轮上焊接前必须单独给叶轮点焊接地线，防止轴承通过电流，造成轴承损坏；
5.3引风机停运后，风机断电挂牌，并得到确认后才能开始作业；
5.4点焊试重块时在4个角点焊，焊接牢固；
5.5启动试车时，人员禁止站立在叶轮的径向，防止试重块脱落飞出伤人；
5.6试验过程中严密监视振动变化情况，如发现轴封部位冒火花、动静摩擦等危险情况，应立即按下事故按钮停止风机运行。
6结论
风机动平衡破坏的特征比较明显，利用简易手持测振仪，在现场可以方便的识别。“三点计算法”是现场校验动平衡的最佳采方法，采用基于EXCEL的自动计算功实现三点计算法，可以精确校正风机动平衡，对检修人员进行简单培训即可具备动平衡校正的能力，为风机检修提供了便捷条件。
参考文献：
[1]廖志伟.计算法找风机动平衡[J].能源工程，2001，01-0045-02.
[2]从培田，李秀刚.单面现场动平衡解析三点加重法试验研究[J]，风机技术，2001，第六期.
[3]郑大鹏，张百利，王玉霞.现场为离心风机做动平衡的方法[J]，工艺装备，2004，1007-0389（2004）01-0045-02.
[4]杨国安.机械设备故障诊断实用技术[M]，北京：中国石化出版社，2007：93-97.
[5]中国国家标准化管理委员会. GB/T 9239.1-2006 机械振动 恒态（刚性）转子平衡品质要求[S].北京：中国标准出版社，2006.
作者简介：
吴刚（1976），男，湖南，专科，垃圾焚烧发电技术管理。
论文作者:吴刚
论文发表刊物:《河南电力》2018年2期
论文发表时间:2018/6/11
标签：叶轮论文; 风机论文; 动平衡论文; 振幅论文; 三点论文; 测量论文; 算法论文; 《河南电力》2018年2期论文;