离心风机叶轮在线动平衡检修方法

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离心风机叶轮在线动平衡检修方法

李亮

辽宁清河电力检修有限责任公司 辽宁铁岭 112003

摘要:离心风机的叶轮因输送介质磨损或附着,导致动平衡不良或转子失效,引起设备振动,严重损坏风机设备,影响生产。在生产过程中,大部分运行中的风机不允许停车拆卸检修,因为设备检修会消耗大量时间,影响生产运行。如火电厂的引风机和排粉风机均为离心式风机。在正常工况下,由于叶轮的磨损,动平衡经常会丧失。然而,电厂承担着发电和供热的重要任务。在这种情况下,对风机进行在线维护就显得尤为重要。介绍了离心风机在线动平衡的维护方法,保证了叶轮动平衡能在短时间内调整,恢复风机的正常运行,保证了设备的稳定运行。

关键词:离心风机;叶轮;在线动平衡;检修方法

1离心式风机的发展历史
  离心式风机历史悠久,早在公元前就已经制造出与离心式风机工作原理类似的砻谷风车。第一台真正意义上的离心式风机是由英国的科学家圭贝尔在1862年发明的,刚开始用于矿山通风,但其效率较低。随后各国科学家在此基础上进行不断的创新和完善,尤其是1898年由爱尔兰科学家设计的离心式风机,得到世界各国的推广和应用。
  我国关于离心式风机的研究和制造开始于20世纪50年代,在此之前,我国的风机几乎是靠从国外引进。经过多年的学习和积累,到了20世纪80年代,我国关于离心式风机的研究和制造进入了新的阶段,并具备一定的生产能力。随着我国科学技术的不断进步和发展,进入21世纪之后,我国的离心式风机研究和制造技术也有了质的飞跃。

2离心风机叶轮在线动平衡检修方法

2.1判断振动来源

首先根据风机的运转状态判断振动来源,一般情况下,叶轮动平衡不好表现在风机叶轮侧轴承径向水平振动超标,水平振动反应转子和叶轮的动平衡较差,处于失衡状态。叶轮侧轴承径向垂直振动,一般都是轴承间隙过大或轴承质量问题造成,这种情况下则建议更换轴承。若判断振动来源并非转子动平衡失效,则在线动平衡检修法效果不显著,但有时通过叶轮动平衡法也可以缓解因其他原因引发的风机振动。如果风机的振动来源出自于叶轮侧轴承的水平振动偏差较大,则可判断该风机的转子动平衡失效,需要进行在线检修。

2.2初步测量

在风机正常运行过程中,用精密测振仪器测量风机叶轮侧轴承的水平振动值(一般取振幅位移值,μm),多次测量,取平均值并记录,提高测量的准确性。根据振动值计算并确定加装平衡块的重量,振动位移每10μm对应则需要加装平衡块(17~24g)进行调整,以此类推,用总位移量计算出加装平衡块的总重量。这里的(17~24g)调整量为经验值,根据叶轮直径大小确定具体调整克数。一般情况,叶轮直径越小,调整克数越少,反之,叶轮直径越大,调整克数越多。具体数值需根据风机运行参数、叶轮尺寸、运行状态综合判定。另外,调整平衡块需要具备一定的焊接性能,一般常用金属厚板裁剪而成,常用碳钢材料,平衡块表面光滑,质地均匀,不能太大或太厚,以免影响力矩调整。图1为现场测振。

离心风机叶轮在线动平衡检修方法

图1现场测振

2.3离心法找出失衡点

风机的叶轮在转动过程中像一个旋转的圆盘。在圆盘旋转过程中,上面的各点都是匀速对称的,每个点都能找到其镜像的对称点与之相平衡。而其中有一个或几个点没有对称点与之相平衡,就会引起整个圆盘失衡,导致这些个别点的离心力突显,造成圆盘失衡晃动,破坏其原有的动平衡。因此无论是一个点或几个点,只要找到其中一个与之对应的合力点,将离心力平衡掉,就能够调整平衡与之对应。确定合力点的方法:①启动风机,使风机在正常生产工况(风压、风速为正常值,风机挡板开度也要与之相符)下运行,用砂纸在靠近叶轮的轴端进行清理打磨,使之见光发亮。因为此时风正处在运行状态,操作一定要小心谨慎,避免出现安全事故;②用白粉笔沾水在轴上涂抹一层薄薄的细灰,水分蒸发后,会出现整个轴端被涂抹的部分完全变成白色,着色是为了更好的看清楚轴上的线和点;③用彩色铅笔逆着轴的旋转方向,从水平测向轴的中间位置靠近,铅笔尽量不要触碰到风机的其他部位,以免影响找点的准确性。接近轴同时一定握紧铅笔,直到稍微接触到旋转的轴时,画线着色完成,此时撤回铅笔,停运风机;④轴上一条弧形彩线的中间位置,就是造成振动的突出点方向。沿着其镜像点(对称点)就能找到失衡点位置,将其旋转180°,找到理论失衡点。但要注意这只是理论上的失衡点,并不是真正意义上的加装平衡块的位置;④确定实际配重点。实际配重点是沿着轴旋转的方向逆向再旋转23.5°(风机转速<3000r/min的经验值)。这里的23.5°是一个经验值,它随着风机的转速变化而变化,风机转速越大,该角度越大。

2.4平衡点的校核

平衡点即实际配重点是将要安装配重块的最终位置,它的正确与否关系到检修能否恢复转子叶轮的动平衡,因此,一般在测量后需要进行点位校核。逆推以上找点方法,将转子轴顺时针旋转23.5°,找到原有的理论配重点,然后观察轴的另一端水平点,看是否是原来标记过的失衡点,如果确认无误,则证明本次找点正确,但并不代表一定找准了动平衡点,因为,配重值的确定和风机转动划线的准确性都影响最终结果。

2.5安装平衡块

找到实际配重点的方向后,在转子轴上标记这个方向,顺着这个方向在机壳开孔,直至看到风机叶轮边缘,开孔位置就是加装配重块的位置。叶轮材料一般为耐磨钢、耐腐蚀钢或不锈钢,选用相同材料的钢材,切割成相当质量的平衡块,平衡块可用电子秤秤得实际质量,该质量在初步测量中已经测算完成。将该平衡块焊接在叶轮边缘,必须焊接牢固,避免其在运行过程中因离心力而脱落,损伤叶轮。

2.6风机试运

平衡块安装完成后,先不封孔,对风机进行试运转,启动风机至正常运行状态,用精密测振仪器对风机各轴承箱进行测振并记录,若轴承振动变小,说明本次平衡块位置正确,振动降低。否则,需重新确定动平衡点。

3离心式风机发展趋势
  离心式风机未来的发展趋势将集中在以下几个方面:(1)智能化调节。随着物联网和电子信息技术的发展,未来的离心式风机将会越来越智能化,例如可以根据周围环境的变化,自动启停,从而节约能量,同时还能对周围环境中的温度、空气压力等参数进行检测和控制。(2)高可靠性。离心式风机广泛应用于矿山、冶金、化工等领域,工作环境恶劣,一旦风机发生故障会造成严重的损失,因此未来离心式风机在提高容量和效率的同时,将会注重风机可靠性的提高。(3)离心式风机在优化设计过程中充分利用软件进行模拟仿真。随着计算机技术的发展,通过仿真软件的应用,不但可以缩短研制周期,还可以节约成本,降低风险。

结束语
  离心式风机具有悠久的历史,经过大批专家学者对其结构和性能的优化。如今,无论是制造工艺还是风机的使用性能,都取得了重大突破。随着科学技术的发展,未来的离心式风机一定会有更加先进的技术。
  参考文献
  [1]张磊,黄康,黄国兴,等.离心风机蜗壳出口结构优化研究[J].流体机械,2019(6):47-51.
  [2]冯培军.离心式通风机结构优化研究[J].机械管理开发,2018(11):101-102,167.

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