ASN系列动叶可调轴流送风机现场动平衡

徐 ,忠

摘要：印度TALWANDI项目每台锅炉配备由沈阳鼓风机通风设备有限责任公司生产的ASN—2880/1800动叶可调轴流送风机两台，由于其设计的原因，在风机安装完成后，需要对风机转子进行现场平衡；现把风机现场动平衡的方法、使用的标准及有关注意事项做了描述，供大家进行学习交流，为公司的多元化发展贡献力量。

【关键词】  风机振动辨识    平衡测试     现场动平衡

1引言

轴流送风机是当前火力发电站中，经常使用的一种风机类型，其动平衡测试关系后续电站运行的安全、稳定运行，该项测试技术往往依赖厂家独立完成；但由于当前世界范围疫情影响，厂家技术服务人员受政策及成本影响，无法亲临现场完成动平衡测试，以此为出发点，设计了一种ASN系列动叶可调轴流送风机现场动平衡方法，满足了工程需要。

2风机动平衡试验准备工作

2.1风机动平衡试验辨识

风机转子的不平衡使转子产生激振力，这种激振力施加到轴承支座上，使风机轴承支座产生振动；但风机的轴承支座的振动并不只是转子的不平衡引起的，还有其它多方面的原因造成的，这就需要在风机做动平衡之前进行风机振动的辨识，去除与产生风机振动的其它的因素，保证风机动平衡的精度。

机械方面的原因：①风机传动轴与原动机轴线不对中；②轴弯曲；③轴承原因；④转动或静止部件安装松动等。

电气方面的原因：电动机转子的不平衡磁拉力。

介质的原因：风机的进风口分布不均匀，出口阻力较大使风机失速喘振。

在风机试转时，如果出现较大的振动，需要对以上出现振动的原因排除后，方可进行风机的平衡测试。

2.2试验应具备的条件

2.2.1设备及风机检修完成，机壳内无异物；地脚螺栓、联轴器联接螺栓紧固，记录完整。

2.2.2风机进出口风道各联接法兰贴合紧密，支吊架符合设计要求，生根牢固。

2.2.3机壳内无异物和水。

2.2.4设备周围杂物清理干净，脚手架已全部拆除，现场清扫干净，道路畅通，梯子、平台、栏杆齐全。

2.2.5试验区的照明和通讯设施已准备齐全。

2.2.6轴承润滑油脂添加完毕，品质符合设计要求。

2.2.7冷却水循环正常，水量充足。

2.2.8有关热工、电气回路调校完毕，能投入使用，事故按钮工作正确可靠。

2.2.9风机入口动叶关闭，出口挡板门打开。

3.风机的平衡测试主要方法

3.1风机平衡的原因和方法：由于风机转子质量分布的不平衡状态很难用常规的度量衡仪器直接测量出来，所以，一般通过对转子旋转时的离心力的动态测试间接测量其质量分布的不平衡状态。工业上，则通过对旋转时转子的离心力所引发轴颈的振动或产生作用在轴承上的动压力，即转子----轴承系统的不平衡振动响应的测试来检测出转子质量分布的不平衡状态及程度，然后通过施加质量、去除质量、或配重块调整法平衡之。

3.2风机转子的特性：ASN系列动叶可调轴流送风机工作转速低于其第一阶临界转速，而且由它的不平衡离心力引起的挠曲变形很小可忽略，故此风机的转子为刚性转子，在做平衡测试时可按刚性转子平衡标准ISO1940--2003、ISO—10816-3(1998) 执行。

3.3现场风机产生不平衡的原因和执行平衡标准：ASN系列动叶可调轴流送风机因其设计原因，转子部在制造厂内不能整体组装到现场，在现场安装时，需要按照厂家标识把转子部组装起来，由于现场装配误差和厂家的制造误差，使现场装配起来的风机转子的质心位置发生位移，在风机运行时质心的位移产生的离心力作用到支承转子的支座上，产生了振动。当振动幅值超过ISO-10816-3(1998)表1 振动烈度区域分类中B/C区时，就需要进行现场转子的平衡。

3.4 TALWANDI项目#1锅炉A送风机现场平衡测试过程：当送风机具备单机试转的条件后启动风机至全速，在启动过程中现场应随时检查风机动静部有无异常的摩擦声，如有应立即停机检查，故障排除后，再次启动风机至全速，查看风机轴承座的振动均方根值，并根据风机出力记录在各个开度下的振动均方根值，排除因风机出力开度对轴承座振动的影响，最终取得A风机轴承座垂直2.68mm/s，水平6.00mm/s 。由于A送风机水平振动均方根值超出了ISO-10816-3(1998)表1 中刚性支承B/C区的标准，故需要进行现场平衡校正。由于ASN—2880/1800风机转子的长径比较小，在它转动时的轴向跳动也很小，其合成的不平衡矩也很小，可忽略，因此在机械平衡时只需要在单个校正平面内调整其质量分布就能确保其平稳安全地运转。且在转子轮毂处提供了施加平衡块的专用楔槽，这给现场平衡带来了方便。

4.现场动平衡实施

4.1 现场动平衡的原理：任何转子质量的不平衡状态总会通过其本身轴颈的振动或工作轴承座的不平衡振动响应表现出来，因此，现场平衡也必然要以转子本身轴颈的振动或其轴承座的不平衡振动响应为依据，通过在转子上施加“试验质量（块）”前后三次的不平衡振动响应的动态测试，求出存在于转子事先选定的校正平面上的等效不平衡量（初始不平衡量）的大小及其相位角，继而平衡之。

表2                    恒态（刚性）转子平衡品质等级

机械类型：一般示例	平衡品质级别G	量值eper·ω/mm·s-1
航空燃气轮机 离心机（分离机、倾注洗涤器） 最高转速达950r/min的电动机和发电机（轴中心不低于80mm） 轴中心高＜80mm的电动机 风机 齿轮 通用机械 机床 造纸机 流程工业机器 泵 透平增压机 水轮机	G6.3	6.3

此表引自GB/T9239.1-2006  ISO1940.1-2003

4.2ASN风机转子平衡等级的选取：根据ISO1940.1-2003关于刚性转子平衡品质等级一般机械示例中查出风机的平衡品质等级为G6.3。    

4.3试验质量块量值的选择：根据ASN—2880/1800图纸查出转子重量为M=3090Kg；工作转速n=990r/min ；配重圆半径为R=750mm。则该风机最大的许用剩余不平衡质量：     

试验质量块的量值一般取5…10倍mMR，但由于该风机长径比较小，且风机转子是悬臂式结构，为了减少平衡时轴承的动压力，并保证在试加试验质量块时，使三次加试验质量块振动幅值有明显的变化，以利于后面相位图的制作，本风机试验块质量选取了1倍量的最大的许用剩余不平衡质量作为试验质量块。

4.4配加试验平衡块前准备：为了方便配加试验平衡块，和在试验时风对动平衡的影响，首先要做的是把风机的动叶关到最小；拆下旋转油缸的调节阀，把扩压器向后拉出800mm左右，便与动平衡的操作。

4.5利用三点法做动平衡：在配重圆直径上平均分成三等分，把计算好的试验质量块依次加到配重圆上，并分别启动电机到工作转速，记录振动仪显示的速度均方根值：①V1=3.48mm/s；②V2 =6.99 mm/s；③V3 =7.71 mm/s；由于现场厂家配的振动仪只能显示振动均方根速度值，它带代表了设备在运行时振动的烈度，而作相位图时需要的时设备运行时的振动的峰—峰位移值，这就需要换算。假设在风机运行时只有电机运行的频率参与，无任何其它的频率参与，且轴与轴承座的振动传递系数为1，则有：     那么①S1= 94.909μm   ② S2=190.636μm   ③ S3=210.272μm 。

4.6 相位图的制作及平衡重量的计算：以相同比例的线段表示振幅S1、S2、S3。

以O为圆心分别以S1、S2、S3为半径划圆。

在三个划好的圆弧上各取一点，分别命名为a、b、c，并使三点间彼此距离相等。

连接ab、bc、ac成为等边三角形，作三角形三内角平分线得交点S，连接OS。

以S为圆心，Sa为半径作三角形外接圆，外接圆与OS交于S’点，S’即为应加平衡重量的位置。

计算不平衡重量q    

                                    相位图

至此，风机的动平衡试验求出转子的不平衡量质量为0.594Kg，相位角为从a点到b点12.340的位置，去除试验块，按计算出的配重质量和相位角配加平衡块。开启风机校验平衡的结果为垂直0.4 mm/s，水平0.6 mm/s，超过ISO-10816-3(1998)刚性支承区域边界振动均方根值2.3 mm/s的标准。

参考文献：

《机械平衡及其装备》 上海科学技术文献出版社 作者 徐锡林

电力建设施工质量验收规程 第2部分：锅炉机组》DL/T5210.2-2018

《电力建设施工质量验收规程 第6部分：调整试验》DL/T5210.6-2019

徐  忠 本科，工程师， 现任中国电建集团山东电力建设第一工程海外事业部/国际工程公司海外事业部/国际工程公司党委副书记、副总经理，主要从事公司海外项目履约管理。