（四川西昌卷烟厂，西昌市火车站西侧娇子路）
关键词: 风机；振动；
摘要：在我国卷烟工业企业中普遍布置有除尘室，除尘室一般包含了制丝和卷包的除尘风机，除尘室风机能为烟丝输送、设备、清洁、环保等提供负压吸风，保障生产负压需求的同时消除烟草粉尘及异味气体，其工作原理为：通过风机形成负压吸风，负压吸风吸附着烟草粉尘及异味气体，在布袋式除尘器中过滤后，风进入异味处理系统，达到排放标准后排放。西昌卷烟厂除尘室布置在二楼，因风机产生的振动，使除尘室楼板有明显振感，为减轻振动对楼板、建筑结构的影响。思考如何减小振动。
Abstract: Dust chamber is widely arranged in cigarette industry enterprises in our country. Dust chamber generally includes dust-removing fans for silk making and rolled bags. The fan of dust-removing chamber can provide negative pressure suction for tobacco conveying, equipment, cleaning and environmental protection. It can guarantee the demand of negative pressure production and eliminate tobacco dust and odor gas at the same time. Its working principle is: through the wind. The machine forms negative pressure suction, which adsorbs tobacco dust and odor gas. After filtering in bag filter, the wind enters the odor treatment system and discharges after meeting the discharge standard. The dedusting chamber of Xichang Cigarette Factory is located on the second floor. The floor of the dedusting chamber has obvious vibration sense due to the vibration of the fan, so as to reduce the impact of vibration on the floor and building structure. Think about how to reduce vibration.
1 概述
西昌卷烟厂除尘室位于联合工房二层，房间面积约1217平米，层高8.0m。除尘室设置有制丝车间和卷包车间除尘器14套，以及1套集中收尘及压棒系统。除尘室自2010年投入使用后，发现除尘室楼板有振动现象，经现场测量，卷烟机除尘1号风机、集中梗签除尘风机在运行过程中周围楼板振动较大，设备周围振动值达到14mm/s，超过国家相关标准。如果长期运行将对楼板、支撑结构产生不利影响，因此需对卷烟机除尘1、集中梗签除尘风机采取更换风机或隔振等措施，减少风机振动对周围楼板、支撑机构的不利影响。
风机是旋转部件，除尘系统风机在运行过程中由于旋转部件高速转动将产生振动。风机振动通过风机的地脚及进出风管等传播至基础、支撑结构及管路系统。如果振动严重，将引起周围地面振动过大，支撑结构振动并辐射二次结构。
2 机械振动的分类
振动与冲击是自然界广泛存在的现象。振动系统具体说是机械系统在其平衡位置附近的往复运动。冲击是系统在瞬态或脉冲激励下的运动。
机械振动的分类
表2-1
3 振动的常见原因和振动等级评定
3.1机械工程常见的振动问题
振动问题：共振、自激动振动、不平衡惯性力、振动的传递、非线性振动、冲击振动、随机振动、机械结构抗振能力及噪声、振动的测试与调试、颤振、颤抖。
3.2机械振动等级的评定
通常在各个测量位置的两个或三个测量方向上进行测量以得到一组不同的振动幅值。按规定的几个点设定且测得数据后，由所测振动速度的均方根得出：
式中：—与时间有关的振动速度；
—相应的速度均方根；
—采样时间。
3.3对机器振动的评定
根据ISO2372标准中，规定转速为600～12000rpm，频率在10～100HZ范围内的回转机械，以测得的振动速度均方根的最大值表示机器的振动烈度，按下表判断设备所处的状态。
表3-1
区域A—新交付使用的机器的振动通常属于该区域;
区域B—通常认为振动值在该区域的机器不可受限制地长期运行：
区域C—通常认为振动值在该区域的机器不适宜于长期持续运行；
区域D—振动值在该区域中通常被认为振动剧烈，足以一起机器损坏。
Ⅰ类：发动机和机器的单独部件。
Ⅱ类：无专门基础的中型机器（15～75kw输出功率的电机），在专门基础上刚性安装的发动机或机器（300kw以下）。
Ⅲ类：具有旋转质量安装在刚性的重型机基础上的大型原动机和其他大型机器。
Ⅳ类：具有旋转质量安装在基础上的大型原动机和其他大型机器。
4 除尘风机振动评定和振动原因分析
4.1 振动检测
4.1.1 电机单体振动检测
首先进行电机单体振动检测，将电机与藕合器与联轴节脱离，检测电机两个滑动轴承在垂直、水平、轴向三个方向上的振动值。
表4-1
4.1.2成套风机的检测
除尘室风机属于Ⅱ类设备（无专门基础的中型机器），判定其处于典型D区域，即动值在该区域中通常被认为振动剧烈，足以一起机器损坏。
4.2 振动原因分析
4.2.1 机械方面的振动
4.2.1.1 转子不平衡引起的振动
由设备制造误差或安装不均匀导致的质量不平衡，转子的弯曲变形、转子部件松动或转子部件的不均匀磨损。
4.2.1.2 系统安装误差引起的振动
安装时原动机与工作机的连接不对中，轴瓦偏斜或不同心；在运行中由于原动机和工作机的温升不同造成的热不对中等。
4.2.1.3 动静部件之间的相碰或摩擦引起的振动
由于安装不良造成运行过程中转子的变形或转动件与静止件发生摩擦。
4.2.1.4 轴承间隙或轴向不当引起的风机振动
4.2.1.5 轴系中其他设备故障引起的振动
4.2.1.6 共振引起的风机振动
4.2.2 工作介质引起的振动
4.2.2.1 气流激振力造成的振动、进入风机的气流压力、流量变化引起的工作状态的改变。
4.2.2.2 气流对叶片的冲击和腐蚀造成的振动
气流中粉尘浓度不均，使转子受力不稳定；气流对叶片的腐蚀转子不平衡。这些振动，有些是由随机因素造成的，有些与风机故障有直接关系。
4.2.3 供油系统的动态特性引起轴承各种形式的振动，油膜涡动和油膜振荡也可以引起风机振动。
根据现场调查管道安装状态良好，风机运行中未见管道有剧烈振动，因此管道方面的因素可以不作重点考虑，分析电机单体运行所测数据，可判定电机本身运转情况，较大振动值非由滑动轴承油膜涡动及油膜振荡引起的振动。
4.2.4除尘风机振动主要原因
4.2.4.1除尘风机振动为受迫振动，按振动系统结构参数分类型属于非线性振动。
4.2.4.2经分析，除尘风机振动主要原因在风机隔振和运行时风机自身振动两方面原因。
5 振动的控制
5.1隔振与减振的方法
隔振与减振的方法大致有以下几种：隔离法、阻尼法、动力减振法、冲击法和平衡法。
5.2隔振控制方法的选用
考虑到除尘风机振动的主要原因由风机隔振和运行时风机自身振动这两方面原因，在隔振动控制方法采用隔离法更为有效，隔离法是用隔离器来减弱冲击和（或）振动传输，通常是弹性支承物。用来在某频率范围内减弱振动传输的隔离器称为隔振器。
5.2.1 隔振效率分析
式中：—振动设备的振动频率（Hz）；
—隔振器的固有频率（Hz）。
正确的确定适当的隔振效率是相当重要的，隔振效率太低，仍有相当的振动扰力传给基础，达不到环境要求；太高，不但费用高且设计难度大。
根据风机功率大小及安装场合不同的隔振效率推荐值如下：
—振动设备的转速（r/min）。
隔振器的隔振效果一般以传递率表示，它主要取决于振动设备的扰动频率与隔振器的固有频率之比，其关系式为：
由于弹簧隔振器的固有频率较低（一般为2Hz~5Hz），橡胶隔振器的固有频率较高（一般为5Hz~10Hz），因此本项目除尘风机振动改造拟采用橡胶隔振器。
梗签除尘除尘风机橡胶隔振器的要求如下：
1）橡胶隔振器的固有频率≥10Hz；
2）橡胶隔振器的计算压缩变形量为产品极限压缩量的1/3~1/2；
3）橡胶隔振器所承受的荷载不应超过允许工作荷载。
4）橡胶隔振器在基础之间设置弹性减振垫。
卷包除尘除尘风机橡胶隔振器的要求如下：
1）橡胶隔振器的固有频率5Hz~10Hz；
2）橡胶隔振器的计算压缩变形量为产品极限压缩量的1/3~1/2；
3）橡胶隔振器所承受的荷载不应超过允许工作荷载。
4）橡胶隔振器在基础之间设置弹性减振垫。
橡胶隔振器参数如下：
5.2.2 风机隔振台
风机隔振后，自身的振动必然增大，但过大的风机机组振动不但有损风机使用寿命，也会产生不必要的结构噪声，即风机及支架等振动产生的噪声。当风机的转速一定时，影响风机自身振动的主要因素是风机的动平衡精度和总质量。在平衡精度无法改变甚至有可能变差的前提下，唯一的方法是设法增大总质量，也就是平时所说的增设附加质量块来控制风机的自身振动，这个附加质量块就是风机隔振台或称为公共底座，风机及电机安装在由隔振器支撑的隔振台上。
风机隔振系统中，附加质量块的作用是：
①增大风机的总质量，降低了机组的重心，有利于控制机组的振动和摇晃。
②增大了支撑面积，有利于隔振器的受力均匀，减小了下面支撑结构的局部负荷。
③可抵御风机启动过程中的共振过渡，克服风机运转中的风压反力。
风机隔振台的设计可采用钢结构与混凝土混合结构，用钢板或型钢焊成骨架，用混凝土填充增大质量。
5.3风机减振控制方法
5.3.2传动与风机结构减振控制措施
5.3.2.1减少V形皮带传动诱发的振动
要求做到对皮带轮同心、皮带长度统一、皮带轮对齐和可调节距皮带轮的沟槽间距对等。
5.3.2.2减少失衡引起的振动
避免风机叶轮、皮带轮、联轴器或电机失衡
5.3.2.3风机结构诱发的振动
检查风机叶轮组件是否有瑕疵、轴承和联轴器是否对准和产生共振现象。
5.3.2.4轴与轴承诱发的振动
要求对轴进行定期检查和维修，包括轴不直、键槽产生局部弱点、轴运动不圆、轴系尺寸不足、轴承有裂纹、轴承变形、定位螺钉变形和润滑情况等，避免由轴与轴承诱发的振动。
5.3.3风机改造减振
目前卷烟机除尘1号风机、集中梗签除尘风机选用的是国产风机，其中集中梗签风机由于轴承损坏，已经进行过风机整体更换（更换为同品牌、同型号风机），但更换后仍然振动值较高。国产风机与进口风机相比存在风机尺寸、重量较大，制造精度不高（主要为风机叶轮动平衡等），风机运行过程中振动和噪声较大。
为减少风机振动，缓解振动对楼板的影响，将现有卷烟机除尘1号风机、集中梗签风机更换为进口风机，风机风压、风量参数按原设计执行，同时配套使用减震器。详细参数如下：
本次改在主要针对风机自身振动、配套减振器（橡胶隔振器）、风机改造（更换除尘1号风机，同时增大了其支撑面积）、风机传动系统故障隐患排查、加强风机轴类维修质量和对风机轴与轴承定期检查、润滑；
其中改造更换风机解决了因风机老化、磨损和风机结构导致的自身才生过激振动；增大风机支撑面积和配套减振器减弱了振动的传递，避免发在楼面或设备间发生振动叠加和较大共振；风机传动系统故障的排查、强调维修质效和润滑效果可有效使设备处于良好的工作状态，延迟其裂化趋势。
预测改造后指标情况：改造后设备本体振动精度将小于或等于4mm/s（在每个轴承体上进行测量，且每个位置应在垂直、水平、轴向三个方向进行测量）,达到机器不可受限制地长期运行的安全生产需求。
6 存在的问题及建议
由于风机振动与多种因素有关，首先需要确认是否是因为风机喘振引起风机振动值高，其排除方法为：1、在风机启动后测量震动值。2、完全打开补偿阀（气压补偿阀）或脱开负荷再测量振动值。查看两次震动值，如两次震动值相差不大，即可排除喘振影响。如前者振动值远高于后者，即表明存在风机喘振现象，需降低风机功率或增加补偿阀开度。在排除喘振后，解决振动主要从两个方面进行解决，一是隔振效率，二是减少设备自身震动值。考虑到减少投资和不必要的浪费，建议采用分步实施改造的方案，首先采用设置隔振器和隔震平台方案，若振动没有明显减弱则采用更换除尘风机并配套使用减震器的方案。
参考文献
《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2015
《卷烟厂设计规范》 YC/T9-2015
《机械设计手册》（第六版） 成大先 化学工业出版社 2017
论文作者:刘志旺,鲁向东,李海
论文发表刊物:《科技新时代》2019年10期
论文发表时间:2019/12/6
标签：风机论文; 隔振论文; 橡胶论文; 机器论文; 轴承论文; 楼板论文; 结构论文; 《科技新时代》2019年10期论文;