隨著機翼型管道軸流風機的廣泛應用，與其結構特點相對應的振動問題也逐步暴露，這些問題在離心式風機上則不存在或不常見。本文通過總結各種軸流風機異常振動故障案例，對其中一些有特點的振動及其產生的原因進行匯總分析。

 

　　一、動葉調節結構導致振動

 

　　動葉可調軸流風機通過在線調節動葉開度來改變風機運行工況，這主要依賴輪轂里的液壓調節控制機構來實現，各個葉片角度的調節涉及到一系列的調節部件，因而對各部件的安裝、配合及部件本身的變形、磨損要求較高，液壓動葉調節系統結構如圖1所示。動葉調節結構對振動的影響主要分單級葉輪的部分葉片開度不同步、兩級葉輪的葉片開度不同步及調節部件本身偏心3個方面。

 

　　（一）單級葉輪部分葉片開度不同步

 

　　單級葉輪部分葉片開度不同步主要是由于滑塊磨損、調節桿與曲柄配合松動、葉柄導向軸承及推力軸承轉動不暢引起的。這些部件均為液壓缸到動葉片之間的傳動配合部件，會導致部分風機葉片開度不到位，而風機葉片重量及安裝半徑均較大，部分風機葉片開度不一致會產生質量嚴重不平衡，導致風機在高轉速下出現明顯振動。

 

　　單級葉輪部分葉片開度不同步引起的振動主要特點如下：

 

　　1）振動頻譜和普通質量均不平衡，振動故障頻譜中主要為工頻成分，同時部分葉片不同步會產生一定的氣流脈動，使振動頻譜中出現葉片通過頻率及其諧波，部分部件的磨損及松動則會產生一定的非線性沖擊，使振動頻譜中出現工頻高次諧波成分，這在振速頻譜中表現得相對明顯一些，在位移頻譜中幾乎觀察不到。

 

　　2）風機振幅不穩定，振幅變化主要發生在動葉開度調節過程中，在動葉開度穩定時振幅基本保持穩定，有時會隨動葉開度變化而逐步變化。

 

　　3）剛升速至工作轉速、風機動葉未開或開度較小時，風機振幅一般較小。

 

　　（二）兩級葉輪葉片開度不同步

 

　　對兩級動葉可調軸流風機而言，還存在兩級葉輪葉片開度不同步的問題。其原因主要是液壓執行機構銅套磨損或者兩級推力盤問連桿磨損變形。連桿主要用于同步一、二級推力盤之間的軸向位移，連桿的磨損變形會導致兩級推力盤間位移不同步，從而導致兩級動葉開度變化不同步。液壓缸銅套的磨損、局部開裂、變形及中心軸間隙變大則會導致兩級動葉的開度調節整體不到位，從而使兩級動葉開度不一致。

 

　　由于單個葉輪的所有葉片開度均同步，所以并不會明顯影響轉子的動平衡情況，因此，其振動故障頻譜中工頻占比一般相對較小，主要是產生較大的葉片通過頻率，在松動嚴重的情況下還會出現工頻高次諧波成分。振幅一般在某個特定負荷（動葉開度）下存在大值，且振幅出現波動，其中工頻和葉片通過頻率均出現波動變化，而在其他負荷或未帶負荷時振幅則相對較小。

 

　　（三）調節部件偏心

 

　　調節部件偏心主要指質量較大的調節部件的安裝偏心、松動，由于質量較大，當其旋轉中心與轉子中心發生偏斜時，將會產生較大的質量不平衡，而由松動導致的偏心也會產生質量不平衡。對于動葉可調軸流風機而言，主要指液壓缸的安裝偏心及松動。如果僅是液壓缸安裝偏心，而緊力足夠，則只會導致質量分布的改變，風機轉子會出現單純的質量不平衡故障，故障頻譜主要為穩定的工頻成分，每次啟機定速后振動值均比較穩定，不會隨負荷工況發生變化。如果是由于液壓缸安裝時緊力不足導致的松動，則會產生不穩定的質量不平衡，每次停機后再次啟機，由于離心力的變化，液壓缸的位置會發生改變，致使每次啟機的振動數據均不一致，振動主要以工頻為主，在轉速不變時振動則比較穩定。對于此類故障，由于單次定速后振動很穩定，容易與原始質量不平衡混淆，導致無謂的反復動平衡。

 

　　二、氣流脈動導致振動

 

　　氣流脈動是普遍存在的氣流分離與蝸流發展的產物。對于機翼型管道軸流風機，除去原設計及后期改造中進出口流道、擋板等通流結構設計不合理導致的流體脈動外，在運軸流風機出現流體脈動的原因如下：

 

　　1）靜葉可調軸流風機葉片開度的冗余度較大，低負荷下靜葉開度的變化容易導致風機工作點落入不穩定運行區域，產生流體脈動甚至喘振，引起強烈振動。

 

　　2）因焊接剛度、局部應力、腐蝕或異物進入，導致風機動葉片及導葉嚴重磨損甚至局部脫落，引起流體脈動。

 

　　3）因風機進口流道擋板異常、異物堵塞等原因，導致系統阻力增加，流量不足，引起流體脈動、失速甚至喘振。

 

　　現場實際測試數據顯示，上述幾種流體脈動引起的風機振動現象及特征相似，主要包括以下幾點。

 

　　1）氣流脈動多引起風機機殼、進出口管道及機殼基礎振動，對軸承及轉子機械振動的影響較小，起振頻率主要為與轉子主頻無關的低頻成分。

 

　　2）當動葉或靜葉磨損、破裂產生氣流脈動時，機翼型管道軸流風機其氣流脈動會與機械振動相耦合，此時氣流脈動故障頻率中會出現較大的葉片通過頻率及其諧波，且軸承及轉子也會出現故障頻率。

 

　　3）氣流脈動除引起風機振動變化外，還會引起風機電流、流量不穩，甚至大幅波動，導致并聯運行的2臺風機在同等風量下電流差異較大，現場有明顯氣流噪音。