杭州玉沃自动化设备有限公司Hangzhou Yuwo Automations Equipment Co.,Ltd.
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风机振动浅析
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作者:pro54a808
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发布时间: 2013-06-06
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风机在石油/化工，发电行业有着广泛的应用，且其关键性非常重要，如主要动设备的一次风机、二次风机、引风机等的平稳运行至关重要。其中风机的振动状态基本可以完全反映风机的运行情况是否完好，那我们对风机的振动分析和监测也就凸显的越是重要。
风机在石油/化工，发电行业有着广泛的应用，且其关键性非常重要，如主要动设备的一次风机、二次风机、引风机等的平稳运行至关重要。其中风机的振动状态基本可以完全反映风机的运行情况是否完好，那我们对风机的振动分析和监测也就凸显的越是重要。
下面我们简单分析下常见的风机振动类型：
一、轴承座振动(瓦振)
1.1、转子质量不平衡引起的振动：
在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。
造成转子质量不平衡的原因主要有：
(1) 叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀；
(2) 叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈)；
(3) 机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰；
(4) 主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；
(5) 叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；
(6) 叶轮上零件松动或连接件不紧固。
转子不平衡引起的振动的特征：
(1) 振动值以水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处；
(2) 振幅随转数升高而增大；
(3) 振动频率与转速频率相等；
(4) 振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感；
(5) 空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时，测量的相位角值不稳定，其振动频率为30%～50%工作转速。
分析：
此类震动多为长期运行后产生的震动，在风机类设备安装过程中应重点注意后三种原因产生的震动，如润滑不到位，导致轴局部高温变形，以及在安装轴的过程中必须对找平衡进行严格把关。
1.2、动静部分之间碰摩引起的振动
如集流器出口（口环）与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。
其振动特征：
振动不稳定，振动是自激振动与转速无关，摩擦严重时会发生反向涡动；
分析：
此类震动为设备不正确安装所产生的震动，是在设备安装过程中尤其需要注意的事情。此类震动一般都带有明显的摩擦声在试车的过程中应仔细聆听，细细观察，如果存在上述现象，则立即停止试车，排除上述问题后，方可继续进行开车。
1.3、滚动轴承异常引起的振动
(1)轴承装配不良的动
振动特征为：振动值以轴向为最大；振动频率与旋转频率相等。
(2)滚动轴承表面损坏的振动
这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度，在此不加阐述
1.4、承座基础刚度不够引起的振动
基础灌浆不良，地脚螺栓松动，垫片松动，机座连接不牢固，都将引起剧烈的强迫共振现象。
这种振动的特征：
(1) 有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大，且以径向分量最大；
(2)振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合，其中3倍的分量值最高为其频域特征
分析：
此类震动可以通过增加基座的刚度进行消除，例如增加灌浆高度、用钢结构进行加固等，特别注意的是如采用钢结构进行加固处理的时候，一定要注意焊接热变形对机组的影响，必要时需用千分表对轴进行检查。
1.5、联轴器异常引起的振动
联轴器安装不正，风机和电机轴不同心，风机与电机轴在找正时，未考虑运行时轴向位移的补偿量，这些都会引起风机、电机振动。
其振动特征为：
(1)振动为不定性的，随负荷变化剧烈，空转时轻，满载时大，振动稳定性较好；
(2)轴心偏差越大，振动越大；
(3)电机单独运行，振动消失；
(4)如果径向振动大则为两轴心线平行，轴向振动大则为两轴心线相交分析：
二、转子的临界转速引起的振动
当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时，风机就会猛烈地振动起来，转速低于或高于这一转速时，就能平稳地工作。例如：
(1)造后的风机，由于叶轮太重，使风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近，引起共振；
(2)基础刚度不足，重量不够，其固有频率接近旋转频率；
(3)风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。
(4) 调节门执行机构传动杆的共振。 其振动特征为：该物件共振处的相对振动最大；振动频率与旋转频率相同或接近。
分析：
引起风机共振的原因主要有以下几种：
(1)管道布置不合理，使得风机工作在喘振区。但一般通过有经验的设计师设计，这种情况比较少见。
(2)风机叶轮沾灰，叶轮失去动平衡，导致风机工作时产生共振。这种情况较多见。
(3)管道阀门阀芯松动，工作时气流产生紊流层，影响到风机产生喘振现象。这种现象隐蔽性较强，需认真检查才能发现
三、风机风道振动
这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动引起的。主要包括：
(1)风箱涡流脉动造成的振动
(2)风道局部涡流引起的振动
(3)风机机壳和风道壁刚度不够引起振动。
(4) 旋转失速
(5) 喘振
四、震动整改对策
综上所述，处理风机振动的对策有：
(1)风机安装不水平有偏斜：重新找平，进行调整
(2)基础刚度不够或不够牢固：进行加固
(3)叶轮失去原平衡精度：重新校正平衡
(4)风机支撑部件联接松动或减震座破损：拧紧有关联接件或更换新的减震台座
(5)风机进出口管道安装不良，产生共振：拧紧有关联接件
(6)动叶积灰，污垢过量或腐蚀：重新调整或修理清洗或更换叶片
(7)共振：查找共振部件通过改变部件固有频率避免共振
五、结束语
一般说来，风机振动问题是一个比较复杂的问题，在现实安装过程中，风机振动往往都不仅仅是由一种情况引起，而是由多种情况复合在一起。故在排除风机振动原因的过程中应仔细观察，认真分析。
在工程实践中我们推荐使用Bently Nevada机械设备状态监测系统（3300/3500/1900系统），实现对设备运行状态的24小时在线监测和早期事件监测功能，优化对设备的维护策略。在过去的半个多世纪里，Bently Nevada已成为机械设备状态监测，实现安全保护的代名词。长期积累的专业经验使我们自豪地称自已为“高质量机器状态监测解决方案专家“，帮助客户优化工厂安全性，最大程度保障设备无故障运行，最终有效地提高生产效率。Bently Nevada在全球的盛誉来自领先技术的产品及卓越的客户服务。如今，数百万个Bently Nevada的传感器和监测通道安装在世界的各个角落，聆听机器的声音与Bently Nevada的专家们一起，保证这些机器的健康运行。
下面我们简单分析下常见的风机振动类型：
一、轴承座振动(瓦振)
1.1、转子质量不平衡引起的振动：
在现场发生的风机轴承振动中，属于转子质量不平衡的振动占多数。
造成转子质量不平衡的原因主要有：
(1) 叶轮磨损(主要是叶片)不均匀或腐蚀；
(2) 叶片表面有不均匀积灰或附着物(如铁锈)；
(3) 机翼中空叶片或其他部位空腔粘灰；
(4) 主轴局部高温使轴弯曲；叶轮检修后未找平衡；
(5) 叶轮强度不足造成叶轮开裂或局部变形；
(6) 叶轮上零件松动或连接件不紧固。
转子不平衡引起的振动的特征：
(1) 振动值以水平方向为最大，而轴向很小，并且轴承座承力轴承处振动大于推力轴承处；
(2) 振幅随转数升高而增大；
(3) 振动频率与转速频率相等；
(4) 振动稳定性比较好，对负荷变化不敏感；
(5) 空心叶片内部粘灰或个别零件未焊牢而位移时，测量的相位角值不稳定，其振动频率为30%～50%工作转速。
分析：
此类震动多为长期运行后产生的震动，在风机类设备安装过程中应重点注意后三种原因产生的震动，如润滑不到位，导致轴局部高温变形，以及在安装轴的过程中必须对找平衡进行严格把关。
1.2、动静部分之间碰摩引起的振动
如集流器出口（口环）与叶轮进口碰摩、叶轮与机壳碰摩、主轴与密封装置之间碰摩。
其振动特征：
振动不稳定，振动是自激振动与转速无关，摩擦严重时会发生反向涡动；
分析：
此类震动为设备不正确安装所产生的震动，是在设备安装过程中尤其需要注意的事情。此类震动一般都带有明显的摩擦声在试车的过程中应仔细聆听，细细观察，如果存在上述现象，则立即停止试车，排除上述问题后，方可继续进行开车。
1.3、滚动轴承异常引起的振动
(1)轴承装配不良的动
振动特征为：振动值以轴向为最大；振动频率与旋转频率相等。
(2)滚动轴承表面损坏的振动
这种振动稳定性很差，与负荷无关，振动的振幅在水平、垂直、轴向三个方向均有可能最大，振动的精密诊断要借助频谱分析，运用频谱分析可以准确判断轴承损坏的准确位置和损坏程度，在此不加阐述
1.4、承座基础刚度不够引起的振动
基础灌浆不良，地脚螺栓松动，垫片松动，机座连接不牢固，都将引起剧烈的强迫共振现象。
这种振动的特征：
(1) 有问题的地脚螺栓处的轴承座的振动最大，且以径向分量最大；
(2)振动频率为转速的1、3、5、7等奇数倍频率组合，其中3倍的分量值最高为其频域特征
分析：
此类震动可以通过增加基座的刚度进行消除，例如增加灌浆高度、用钢结构进行加固等，特别注意的是如采用钢结构进行加固处理的时候，一定要注意焊接热变形对机组的影响，必要时需用千分表对轴进行检查。
1.5、联轴器异常引起的振动
联轴器安装不正，风机和电机轴不同心，风机与电机轴在找正时，未考虑运行时轴向位移的补偿量，这些都会引起风机、电机振动。
其振动特征为：
(1)振动为不定性的，随负荷变化剧烈，空转时轻，满载时大，振动稳定性较好；
(2)轴心偏差越大，振动越大；
(3)电机单独运行，振动消失；
(4)如果径向振动大则为两轴心线平行，轴向振动大则为两轴心线相交分析：
二、转子的临界转速引起的振动
当转子的转速逐渐增加并接近风机转子的固有振动频率时，风机就会猛烈地振动起来，转速低于或高于这一转速时，就能平稳地工作。例如：
(1)造后的风机，由于叶轮太重，使风机轴系的临界转速下降到风机工作转速附近，引起共振；
(2)基础刚度不足，重量不够，其固有频率接近旋转频率；
(3)风机周围的其他物件、管道、构筑物的共振。
(4) 调节门执行机构传动杆的共振。 其振动特征为：该物件共振处的相对振动最大；振动频率与旋转频率相同或接近。
分析：
引起风机共振的原因主要有以下几种：
(1)管道布置不合理，使得风机工作在喘振区。但一般通过有经验的设计师设计，这种情况比较少见。
(2)风机叶轮沾灰，叶轮失去动平衡，导致风机工作时产生共振。这种情况较多见。
(3)管道阀门阀芯松动，工作时气流产生紊流层，影响到风机产生喘振现象。这种现象隐蔽性较强，需认真检查才能发现
三、风机风道振动
这种振动是由于风道系统中气流的压力脉动与扰动引起的。主要包括：
(1)风箱涡流脉动造成的振动
(2)风道局部涡流引起的振动
(3)风机机壳和风道壁刚度不够引起振动。
(4) 旋转失速
(5) 喘振
四、震动整改对策
综上所述，处理风机振动的对策有：
(1)风机安装不水平有偏斜：重新找平，进行调整
(2)基础刚度不够或不够牢固：进行加固
(3)叶轮失去原平衡精度：重新校正平衡
(4)风机支撑部件联接松动或减震座破损：拧紧有关联接件或更换新的减震台座
(5)风机进出口管道安装不良，产生共振：拧紧有关联接件
(6)动叶积灰，污垢过量或腐蚀：重新调整或修理清洗或更换叶片
(7)共振：查找共振部件通过改变部件固有频率避免共振
五、结束语
一般说来，风机振动问题是一个比较复杂的问题，在现实安装过程中，风机振动往往都不仅仅是由一种情况引起，而是由多种情况复合在一起。故在排除风机振动原因的过程中应仔细观察，认真分析。
在工程实践中我们推荐使用Bently Nevada机械设备状态监测系统（3300/3500/1900系统），实现对设备运行状态的24小时在线监测和早期事件监测功能，优化对设备的维护策略。在过去的半个多世纪里，Bently Nevada已成为机械设备状态监测，实现安全保护的代名词。长期积累的专业经验使我们自豪地称自已为“高质量机器状态监测解决方案专家“，帮助客户优化工厂安全性，最大程度保障设备无故障运行，最终有效地提高生产效率。Bently Nevada在全球的盛誉来自领先技术的产品及卓越的客户服务。如今，数百万个Bently Nevada的传感器和监测通道安装在世界的各个角落，聆听机器的声音与Bently Nevada的专家们一起，保证这些机器的健康运行。