便携式平衡机和振动分析仪 Balanset-1A
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Balanset-1A 配备 2 个通道,设计用于双平面动态平衡。这使得它适用于各种应用,包括破碎机、风扇、碎草机、联合收割机上的螺旋钻、轴、离心机、涡轮机等。它的多功能性 更多信息...
风扇平衡
(资料来源:ISO 31350-2007 VIBRATION。工业风扇。生产振动和平衡质量要求)
风机产生的振动是其最重要的技术特征之一。它表明产品的设计和制造质量。振动增加可能表明风机安装不当、技术状况恶化等。因此,通常在验收测试、调试前的安装过程中以及执行机器状态监控程序时都会测量风机振动。风机振动数据还用于设计其支撑和连接系统(管道)。振动测量通常在吸入和排出端口打开的情况下进行,但应注意的是,风扇振动会随着气流空气动力学、转速和其他特性的变化而发生显著变化。
ISO 10816-1-97、ISO 10816-3-2002 和 ISO 31351-2007 规定了测量方法并确定了振动传感器的位置。如果进行振动测量是为了评估其对管道或风机底座的影响,则要相应地选择测量点。
风扇振动测量的成本可能很高,有时其成本大大超过产品本身的制造成本。因此,只有在超出这些值表明风扇出现故障时,才应对单个离散振动成分或频段振动参数的值进行限制。振动测量点的数量也应根据测量结果的预期用途加以限制。通常情况下,只需测量风扇支架处的振动即可评估风扇的振动状态。
底座是风扇的安装位置,为风扇提供必要的支撑。选择底座的质量和刚度是为了防止通过底座传递的振动被放大。
支架有两种类型:
- 顺应式支架:风扇支撑系统的设计应使支撑的第一固有频率大大低于风扇的工作旋转频率。在确定支架的顺应性时,应考虑风扇和支架结构之间的弹性插入物。通过将风机悬挂在弹簧上或将支架置于弹性元件(弹簧、橡胶隔离器等)上,可确保支架的顺应性。风扇悬挂系统的固有频率通常小于测试风扇最低转速对应频率的 25%。
- 刚性支架:风扇支撑系统的设计使支撑的第一固有频率明显高于工作旋转频率。风扇底座的刚度是相对的。应将其与机器轴承的刚度进行比较。轴承座振动与底座振动的比值说明了底座顺应性的影响。如果机器支脚或支撑架附近的底座振动振幅(任意方向)小于在最近的轴承座上获得的最大振动测量结果(任意方向)的 25%,则可认为底座具有足够的刚性和质量。
由于工厂测试时安装风机的临时底座的质量和刚度可能与运行现场的安装条件有很大差异,因此工厂条件限值适用于旋转频率范围内的窄带振动,而现场风机测试则适用于宽带振动,以确定机器的整体振动状态。运行现场是风机的最终安装地点,其运行条件已确定。
风扇类别(BV-类别)
风机的分类基于其预期用途、平衡精度等级和推荐的振动参数限值。风机的设计和用途是根据可接受的不平衡值和振动等级(BV 类别)对多种类型风机进行分类的标准。
表 1 列出了根据风机的应用条件,考虑到允许的不平衡值和振动水平,风机可归入的类别。风机类别由制造商确定。
表 1 - 风扇类别
申请条件 | 实例 | 耗电量(千瓦 | BV 类别 |
住宅和办公空间 | 吊扇和阁楼扇、窗式空调机 | ≤ 0.15 | BV-1 |
> 0.15 | BV-2 | ||
建筑物和农用房舍 | 用于通风和空调系统的风机;串联设备中的风机 | ≤ 3.7 | BV-2 |
> 3.7 | BV-3 | ||
工业加工和发电 | 封闭空间、矿井、输送机、锅炉、风洞、气体净化系统中的风机 | ≤ 300 | BV-3 |
> 300 | 见 ISO 10816-3 | ||
运输,包括海船 | 机车、卡车和汽车上的风扇 | ≤ 15 | BV-3 |
> 15 | BV-4 | ||
隧道 | 用于地铁、隧道和车库通风的风机 | ≤ 75 | BV-3 |
> 75 | BV-4 | ||
任何 | BV-4 | ||
石化生产 | 用于去除有害气体和其他技术工艺的风机 | ≤ 37 | BV-3 |
> 37 | BV-4 | ||
计算机芯片生产 | 用于创建洁净室的风机 | 任何 | BV-5 |
说明
1 本标准仅适用于功率小于 300 千瓦的风机。功率更大的风机的振动评估依据 ISO 10816-3。然而,标准系列电动机的额定功率可达 355 kW。根据本标准,配备此类电动机的风扇可以接受。
2 表 1 不适用于热交换器、冷却塔等使用的大直径(通常为 2800 至 12500 毫米)低速轻型轴流风机。此类风机的平衡精度等级应为 G16,风机类别 - BV-3
|
在购买单个转子元件(轮子或叶轮)用于后续安装到风机上时,应遵循这些元件的平衡精度等级(见表 2);在购买风机整体时,还应考虑工厂振动测试(表 4)和现场振动(表 5)的结果。通常情况下,这些特性是一致的,因此可根据其 BV 类别来选择风机。
表 1 中规定的类别是风机正常使用时的典型类别,但在合理的情况下,客户可能会要求使用不同 BV 类别的风机。建议在设备供应合同中明确规定风机的 BV 类别、平衡精度等级和可接受的振动级别。
客户和制造商之间可以就风机的安装条件签订单独的协议,以便在对组装好的风机进行工厂测试时考虑到运行现场的计划安装条件。如果没有这样的协议,则对工厂测试的底座类型(刚性或顺应性)没有限制。
风扇平衡
总则
风扇制造商有责任根据相关规范文件对风扇进行平衡。该标准以 ISO 1940-1 的要求为基础。平衡通常是在高灵敏度、专门设计的平衡机上进行的,可以对残余不平衡进行准确评估。
风扇平衡精度等级
风扇轮的平衡精度等级根据表 2 确定。风扇制造商可对装配中的多个元件进行平衡,除轮子外,还可能包括轴、联轴器、皮带轮等。此外,单个装配元件也可能需要平衡。
表 2 - 平衡精度等级
风扇类别
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转子(车轮)平衡精度等级
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BV-1
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G16
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BV-2
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G16
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BV-3
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G6.3
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BV-4
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G2.5
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BV-5
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G1.0
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注:BV-1 类风扇可能包括重量小于 224 克的小尺寸风扇,对于这些风扇很难保持规定的平衡精度。在这种情况下,应通过制造技术确保相对于风扇旋转轴的质量分布均匀。
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风扇振动测量
测量要求
总则
图 1 - 4 显示了每个风扇轴承上可能的测量点和方向。表 4 中给出的数值与垂直于旋转轴方向的测量值有关。工厂测试和现场测量的测量点数量和位置由制造商自行决定或与客户商定。建议在风轮轴(叶轮)的轴承上进行测量。如果不可能,则应将传感器安装在能确保其与轴承之间机械连接最短的位置。传感器不应安装在无支撑的面板、风机外壳、外壳元件或其他与轴承无直接连接的地方 (此类测量结果可用于评估风机的振动状态,但不能用于评估风机的振动状态,而只能用于获取传导至管道或底座的振动信息 - 参见 ISO 31351 和 ISO 5348)。
图 1.水平安装轴流风机三坐标传感器的位置
图 2.单吸径流风机三坐标传感器的位置
图 3.双吸径流风机三坐标传感器的位置
图 4.垂直安装轴流风机的三坐标传感器位置
水平方向的测量应与轴轴线成直角。垂直方向的测量应与水平测量方向成直角,并垂直于风扇轴。纵向测量应平行于轴轴线进行。
使用惯性传感器进行测量
本标准中规定的所有振动值均指使用惯性传感器进行的测量,其信号再现了轴承座的运动。
使用的传感器可以是加速度传感器或速度传感器。应特别注意传感器的正确安装:支撑面上无缝隙,无摆动和共振。传感器和固定系统的尺寸和质量不应过大,以避免测量到的振动发生显著变化。传感器安装方法和测量系统校准造成的总误差不应超过测量值的 +/- 10%。
使用非接触式传感器进行测量
根据用户和制造商之间的协议,可以确定滑动轴承的最大允许轴位移要求(参见 ISO 7919-1)。可以使用非接触式传感器进行相应的测量。
在这种情况下,测量系统确定轴表面相对于轴承座的位移。显然,允许的位移幅度不应超过轴承游隙值。游隙值取决于轴承的尺寸和类型、载荷(径向或轴向)以及测量方向(某些轴承设计有椭圆孔,水平方向的游隙大于垂直方向)。需要考虑的因素很多,因此无法设定统一的轴位移限值,但表 3 中给出了一些建议。表中给出的值代表轴承各方向径向游隙总值的百分比。
表 3 - 轴承内轴的最大相对位移
风扇振动状态 | 最大建议位移,间隙值的百分比(沿任意轴向) |
调试/满意状态 | 小于 25% |
警告 | +50% |
关闭 | +70% |
1) 特定轴承的径向和轴向游隙值应向其供应商索取。 |
给定值考虑了轴表面的 "错误 "位移。这些 "错误 "位移会出现在测量结果中,因为除了轴振动外,如果轴弯曲或形状不圆,机械跳动也会影响测量结果。使用非接触式传感器时,测量结果还将包括由测量点处轴材料的磁性和电气特性决定的电气跳动。在风机调试和随后的正常运行期间,测量点的机械跳动和电气跳动之和的范围不应超过两个值中较大的一个:0.0125 mm 或测量位移值的 25%,以两者中较大者为准。当转子不平衡造成的力的影响可以忽略不计时,通过缓慢旋转轴(速度为 25 至 400 rpm)来确定跳动。为满足既定的跳动公差,可能需要对轴进行额外加工。非接触式传感器应尽可能直接安装在轴承座上。
给出的极限值仅适用于在额定模式下运行的风机。如果风机设计允许变转速运行,由于不可避免的共振影响,在其他转速下可能会出现更高的振动级别。
如果风扇设计允许改变叶片相对于进气口气流的位置,则所给数值应适用于叶片完全打开的情况。需要注意的是,气流阻滞会导致振动水平升高,尤其是在叶片相对于进气口气流角度较大时更为明显。
风扇支持系统
风机安装后的振动状态是根据支架刚度确定的。如果 "风机-支架 "系统的第一固有频率超过转速,则认为支架是刚性的。通常情况下,安装在大型混凝土基础上的支架可视为刚性支架,而安装在隔振器上的支架可视为顺应性支架。通常用于安装风机的钢架可以属于这两种支撑类型中的任何一种。如果对风机支架类型有疑问,可以通过计算或测试来确定系统的第一固有频率。在某些情况下,风扇支架在一个方向上是刚性的,而在另一个方向上是顺从的。
工厂测试期间风扇振动的允许限度
表 4 中给出的振动极限值适用于组装风扇。它们与轴承支撑处的窄带振动速度测量值有关,测量值为工厂测试时使用的旋转频率。
表 4 - 出厂试验期间的极限振动值
风扇类别 | 极限均方根振动速度,毫米/秒 | |
刚性支架 | 合规支持 | |
BV-1 | 9.0 | 11.2 |
BV-2 | 3.5 | 5.6 |
BV-3 | 2.8 | 3.5 |
BV-4 | 1.8 | 2.8 |
BV-5 | 1.4 | 1.8 |
说明
1 将窄带振动的振动速度单位转换为位移或加速度单位的规则见附录 A。
2 本表中的数值适用于风机在入口导叶打开模式下运行时的额定负载和额定旋转频率。其他负载条件下的极限值应由制造商和客户商定,但建议不要超过表中数值的 1.6 倍。
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现场测试时风扇振动的允许限度
风机在运行现场的振动不仅取决于其平衡质量。与安装有关的因素,如支撑系统的质量和刚度,也会产生影响。因此,除非在合同中明确规定,否则风机制造商不对风机在运行现场的振动水平负责。
表 5 提供了各类风机正常运行时的建议极限值(以轴承座宽带振动的振动速度单位表示)。
表 5 - 施工现场的极限振动值
风扇振动状态 | 风扇类别 | 极限均方根振动速度,毫米/秒 | |
刚性支架 | 合规支持 | ||
调试 | BV-1 | 10 | 11.2 |
BV-2 | 5.6 | 9.0 | |
BV-3 | 4.5 | 6.3 | |
BV-4 | 2.8 | 4.5 | |
BV-5 | 1.8 | 2.8 | |
警告 | BV-1 | 10.6 | 14.0 |
BV-2 | 9.0 | 14.0 | |
BV-3 | 7.1 | 11.8 | |
BV-4 | 4.5 | 7.1 | |
BV-5 | 4.0 | 5.6 | |
关闭 | BV-1 | __1) | __1) |
BV-2 | __1) | __1) | |
BV-3 | 9.0 | 12.5 | |
BV-4 | 7.1 | 11.2 | |
BV-5 | 5.6 | 7.1 | |
1) BV-1 和 BV-2 类风机的停机级别是根据对振动测量结果的长期分析确定的。 |
正在调试的新风机的振动不应超过 "调试 "水平。随着风机的运行,由于磨损过程和影响因素的累积效应,其振动水平预计会增加。这种振动增加通常是自然现象,在达到 "警告 "级别之前不应引起关注。
达到 "警告 "振动级别后,有必要调查振动加剧的原因,并确定降低振动的措施。在这种状态下,应持续监控风机的运行,并将时间限制在确定消除振动加剧原因的措施所需的时间内。
如果振动级别达到 "停机 "级别,必须立即采取措施消除振动加剧的原因,否则应停止风机运转。延迟将振动水平降至可接受的水平会导致轴承损坏、转子和风扇外壳焊接点出现裂缝,最终导致风扇损坏。
在评估风机振动状态时,必须监测振动水平随时间的变化。振动水平的突然变化表明需要立即对风机进行检查并采取维护措施。在监测振动变化时,不应考虑由润滑油更换或维护程序等引起的过渡过程。
大会程序的影响
除轮子外,风扇还包括可能影响风扇振动级别的其他旋转元件:驱动轮、皮带、联轴器、电机转子或其他驱动装置。如果订货条件要求提供无驱动装置的风扇,则制造商可能无法进行装配测试以确定振动级别。在这种情况下,即使制造商已经平衡了风扇轮,在风扇轴连接到驱动装置并在调试期间对整个机器进行振动测试之前,也无法确定风扇是否能平稳运行。
通常情况下,装配后需要进行额外的平衡,以将振动水平降至可接受的水平。对于所有 BV-3、BV-4 和 BV-5 类的新风机,建议在调试前测量组装后机器的振动。这将建立一个基线,并概述进一步的维护措施。
风扇制造商不对出厂测试后安装的驱动部件对振动的影响负责。
振动测量工具和校准
测量工具
所使用的测量工具和平衡机必须经过验证并符合任务要求。检验的间隔时间由制造商对测量(测试)工具的建议决定。测量工具的状况必须确保在整个测试期间正常运行。
使用测量工具的人员必须具备足够的技能和经验,以便发现潜在的故障和测量工具质量的下降。
校准
所有测量工具都必须按照标准进行校准。校准程序的复杂程度各不相同,从简单的物理检查到整个系统的校准。用于根据 ISO 1940-1 确定残余不平衡的校正质量也可用于校准测量工具。
文件
平衡
根据要求,如果合同条款有规定,可向客户提供风扇平衡测试报告,建议报告包括以下信息:
- 平衡机制造商名称、型号;
- 转子安装类型:支撑间或悬臂式;
- 平衡方法:静态或动态;
- 转子组件旋转部件的质量;
- 每个校正平面的残余不平衡;
- 每个校正平面的允许残余不平衡度;
- 平衡精度类;
- 接受标准:接受/拒绝;
- 平衡证书(如有必要)。
- 平衡机制造商名称、型号;
- 转子安装类型:支撑间或悬臂式;
- 平衡方法:静态或动态;
- 转子组件旋转部件的质量;
- 每个校正平面的残余不平衡;
- 每个校正平面的允许残余不平衡度;
- 平衡精度类;
- 接受标准:接受/拒绝;
- 平衡证书(如有必要)。
振动
根据要求,如果合同条款有规定,可向客户提供风扇振动测试报告,建议包括以下信息:
- 使用的测量工具;
- 振动传感器安装方法;
- 风扇的运行参数(气流、压力、功率);
- 风扇旋转频率;
- 支撑类型:刚性或顺应性;
- 测量振动
1) 振动传感器位置和测量轴、
2) 测量单位和振动参考水平、
3) 测量频率范围(窄频带或宽频带);
- 允许的振动级别;
- 测量振动级别;
- 接受标准:接受/拒绝;
- 振动等级证书(如有必要)。
- 使用的测量工具;
- 振动传感器安装方法;
- 风扇的运行参数(气流、压力、功率);
- 风扇旋转频率;
- 支撑类型:刚性或顺应性;
- 测量振动
1) 振动传感器位置和测量轴、
2) 测量单位和振动参考水平、
3) 测量频率范围(窄频带或宽频带);
- 允许的振动级别;
- 测量振动级别;
- 接受标准:接受/拒绝;
- 振动等级证书(如有必要)。
在平衡机上平衡风扇的方法
B.1.直接驱动风扇
B.1.1.一般规定
风扇轮在装配过程中直接安装在电机轴上,应根据与电机轴相同的键槽效应规则进行平衡。
前几年生产的电机可以使用全键槽进行平衡。目前,按照 ISO 31322 的规定,电机轴使用半键槽进行平衡,并标有字母 H(参见 ISO 31322)。
B.1.2.全键槽平衡电机
安装在带全键槽平衡电机轴上的风扇轮应在锥形心轴上进行无键平衡。
B.1.3.用半键槽平衡的电机
对于安装在电机轴上、用半键槽平衡的风扇轮,可以有以下选择:
a) 如果车轮是钢制轮毂,则在平衡后在轮毂上切一个键槽;
b) 在锥形心轴上平衡,在键槽中插入半键;
c) 在带有一个或多个键槽(见 B.3)的心轴上平衡,使用全键。
a) 如果车轮是钢制轮毂,则在平衡后在轮毂上切一个键槽;
b) 在锥形心轴上平衡,在键槽中插入半键;
c) 在带有一个或多个键槽(见 B.3)的心轴上平衡,使用全键。
B.2.由另一根轴驱动的风扇
在可能的情况下,应将包括风扇轴和皮带轮在内的所有旋转部件作为一个整体进行平衡。如果不可行,则应在心轴(见 B.3)上使用与轴相同的键槽计算规则进行平衡。
B.3.树干
平衡时安装风扇轮的心轴必须符合以下要求:
a) 尽可能轻;
b) 通过适当的维护和定期检查确保处于平衡状态;
c) 最好是锥形,以减少因轮毂孔和心轴尺寸公差而产生的偏心误差。如果心轴是锥形的,在计算不平衡时应考虑校正平面相对于轴承的真实位置。
a) 尽可能轻;
b) 通过适当的维护和定期检查确保处于平衡状态;
c) 最好是锥形,以减少因轮毂孔和心轴尺寸公差而产生的偏心误差。如果心轴是锥形的,在计算不平衡时应考虑校正平面相对于轴承的真实位置。
如果需要使用圆柱心轴,则应在其上开一个键槽,将全键插入其中,以便将扭矩从心轴传递到风扇轮。
另一种方法是在轴直径的两端切割两个键槽,以便使用反向平衡法。这种方法包括以下步骤。首先,在一个键槽中插入全键,在另一个键槽中插入半键,测量车轮的不平衡度。然后将车轮相对心轴旋转 180°,再次测量其不平衡度。两个不平衡值之间的差异是由于心轴和万向传动接头的残余不平衡造成的。要获得真实的转子不平衡值,取两次测量值差值的一半。
风扇振动源
风机内部有许多振动源,某些频率的振动可能与机器的特定设计特征直接相关。本附录仅涉及大多数类型风机中最常见的振动源。一般来说,支撑系统的任何松动都会导致风机振动状态的恶化。
风扇失衡
这是风扇振动的主要来源;其特点是在旋转频率(一次谐波)上存在振动分量。不平衡的原因是旋转质量的轴线偏心或与旋转轴线成角度。这可能是由于质量分布不均匀、轮毂孔和轴的尺寸公差总和、轴弯曲或这些因素的组合造成的。不平衡引起的振动主要作用于径向。
暂时性的轴弯曲可能是由于机械加热不均匀(旋转元件和固定元件之间的摩擦)或电气特性造成的。当风扇和电机分开安装时,材料特性的变化或轴和风扇轮的错位会导致永久性弯曲。
在运行过程中,风扇轮的不平衡会因空气中的颗粒沉积而增加。在腐蚀性环境中运行时,风轮的不均匀侵蚀或腐蚀会导致不平衡。
不平衡可通过在适当的平面上进行额外的平衡来纠正,但在执行平衡程序之前,应确定、消除不平衡的来源,并检查机器的振动稳定性。
风扇和电机错位
当电机和风扇轴通过皮带传动或弹性联轴器连接时,就会出现这种缺陷。不对中有时可通过特征振动频率成分来识别,通常是旋转频率的第一次和第二次谐波。在轴平行错位的情况下,振动主要发生在径向,而如果轴以一定角度相交,则纵向振动可能占主导地位。
如果轴以一定角度连接并使用刚性联轴器,机器中就会开始产生交变力,导致轴和联轴器磨损加剧。使用挠性联轴器可以大大减少这种影响。
空气动力激励引起的风扇振动
风扇轮与设计中的固定部件(如导叶、电机或轴承支架)之间的相互作用、不正确的间隙值或设计不当的进气和排气结构都可能导致振动激励。这些振动源的一个特点是,在风轮叶片与空气相互作用的随机波动背景下,出现与风轮旋转频率相关的周期性振动。振动可在叶片频率谐波处观察到,该频率谐波是车轮旋转频率与车轮叶片数量的乘积。
气流从叶片表面滞留并随后形成涡流所造成的气动不稳定性会引起宽带振动,其频谱形状会随风机负载的变化而变化。
空气动力噪声的特点是与车轮的旋转频率无关,可能发生在旋转频率的次谐波上(即频率低于旋转频率)。在这种情况下,可以观察到风扇外壳和风道的明显振动。
如果风扇的空气动力系统与风扇的特性不匹配,风扇可能会受到剧烈撞击。这些冲击很容易用耳朵分辨,并以脉冲形式传递到风扇支撑系统。
如果上述原因导致叶片振动,可通过在结构的不同部位安装传感器来研究其性质。
油层漩涡引起的风扇振动
滑动轴承润滑层中可能出现的漩涡,其特征频率略低于转子的旋转频率,除非风扇的运行速度超过第一临界转速。在后一种情况下,油楔不稳定性将在第一临界转速下出现,有时这种效应被称为共振漩涡。
电自然风扇振动源
电机转子受热不均会导致其弯曲,从而导致不平衡(表现为一次谐波)。
对于异步电机,如果出现频率等于旋转频率乘以转子板数的分量,则表示定子板存在缺陷;反之亦然,如果出现频率等于旋转频率乘以转子板数的分量,则表示转子板存在缺陷。
许多电气振动元件的特点是,当电源关闭时,它们会立即消失。
皮带传动引起的风扇振动
一般来说,与皮带传动有关的问题有两类:当传动装置的运行受到外部缺陷的影响时,以及当缺陷发生在皮带本身时。
在第一种情况下,虽然皮带会振动,但这是由于其他来源的强制力造成的,因此更换皮带不会产生预期效果。这些力的常见来源包括传动系统不平衡、皮带轮偏心、不对中和机械连接松动。因此,在更换皮带之前,应进行振动分析以确定激励源。
如果皮带对外力做出反应,其振动频率很可能与激励频率相同。在这种情况下,可以使用频闪灯来确定激励频率,调整频闪灯使皮带在灯的照射下显得静止不动。
在多皮带传动中,皮带张力不均会导致传递的振动显著增加。
如果振动源是皮带本身,则与皮带的物理缺陷有关:裂纹、硬点和软点、皮带表面的污垢、表面材料缺失等。对于 V 形皮带,其宽度的变化会导致皮带在滑轮轨道上上下滑动,从而因其张力的变化而产生振动。
如果振动源是皮带本身,振动频率通常是皮带旋转频率的谐波。在特定情况下,激振频率取决于缺陷的性质和皮带轮(包括张紧器)的数量。
在某些情况下,振动幅度可能不稳定。多皮带传动尤其如此。
机械和电气缺陷是振动的来源,随后转化为空气传播的噪音。机械噪音可能与风机或电机不平衡、轴承噪音、轴对齐、管道壁和外壳面板振动、阻尼器叶片振动、叶片、阻尼器、管道和支架振动以及机械振动通过结构传播有关。电气噪声与各种形式的电能转换有关:1)磁力由磁通密度、磁极的数量和形状以及气隙的几何形状决定;2)随机电气噪声由电刷、电弧、电火花等决定。
空气动力噪声可能与涡流形成、压力脉动、空气阻力等有关,具有宽带和窄带两种性质。宽带噪声可由以下原因引起:a) 气流路径中的叶片、阻尼器和其他障碍物;b) 风机整体旋转、皮带、缝隙等;c) 气流方向或管道横截面的突然变化、流速差异、边界效应导致的流动分离、流动压缩效应等。窄带噪声可能由以下原因引起:a) 共振(风琴管效应、琴弦振动、面板、结构件振动等);b) 尖锐边缘形成涡流(气柱激励);c) 旋转(汽笛效应、旋转部件上的狭缝、孔、槽)。
结构的各种机械元件之间接触产生的撞击声与锤击、雷声、空箱共振等产生的噪音相似。齿轮齿撞击和有缺陷的皮带拍击都会产生撞击声。冲击脉冲可能转瞬即逝,因此要区分周期性冲击脉冲和瞬态过程,需要使用特殊的高速记录设备。在发生多次冲击脉冲的区域,其峰值的叠加会产生持续的嗡嗡声。
振动与风扇支架类型的关系
正确选择风机支架或地基设计对风机平稳无故障运行至关重要。在安装风机、电机和其他驱动装置时,为了确保旋转部件的对齐,需要使用钢架或钢筋混凝土基础。有时,为了节省支撑结构,无法保持机器部件所需的对齐度。当振动对校准变化非常敏感时,这种情况尤其不能接受,特别是对于由金属紧固件连接的独立部件组成的机器。
铺设底座的地基也会影响风机和电机的振动。如果地基的固有频率接近风扇或电机的旋转频率,地基就会在风扇运行时产生共振。这可以通过测量地基、周围地面和风机支架上多个点的振动来检测。通常在共振条件下,垂直振动分量会大大超过水平振动分量。可以通过提高地基硬度或增加地基质量来抑制振动。即使消除了不平衡和不对中现象,从而减少了强制力,仍可能存在明显的振动先决条件。这意味着,如果风机及其支架接近共振,要达到可接受的振动值,就需要比此类机器通常所需的更精确的平衡和更精确的轴对准。这种情况是不可取的,应通过增加支架或混凝土块的质量和/或刚度来避免。
振动状态监测和诊断指南
机械振动状态监测(以下简称状态监测)的主要原理是通过观察合理规划的测量结果来确定振动水平的上升趋势,并从潜在问题的角度加以考虑。监测适用于损坏发展缓慢的情况,机械状况的恶化通过可测量的物理迹象表现出来。
可以每隔一定时间对物理缺陷产生的风机振动进行监测,当检测到振动水平增加时,可以增加观测频率,并进行详细的状态分析。在这种情况下,可以根据振动频率分析找出振动变化的原因,从而确定必要的措施,并在损坏变得严重之前尽早计划实施。通常情况下,当振动水平比基准水平增加 1.6 倍或 4 分贝时,就认为有必要采取措施。
状态监测程序由几个阶段组成,可简述如下:
a) 确定风扇的状况并确定基准振动级别(由于安装方法等不同,可能与工厂测试时获得的级别不同);
b) 选择振动测量点;
c) 确定观测(测量)频率;
d) 建立信息登记程序;
e) 确定评估风机振动状态的标准、绝对振动和振动变化的极限值,总结类似机器的运行经验。
a) 确定风扇的状况并确定基准振动级别(由于安装方法等不同,可能与工厂测试时获得的级别不同);
b) 选择振动测量点;
c) 确定观测(测量)频率;
d) 建立信息登记程序;
e) 确定评估风机振动状态的标准、绝对振动和振动变化的极限值,总结类似机器的运行经验。
由于风扇通常在不接近临界转速的情况下运行不会出现任何问题,因此振动级别不会因转速或负载的轻微变化而发生显著变化,但必须注意的是,当风扇以可变转速运行时,既定的振动限值适用于最大运行转速。如果无法在规定的振动限值内达到最大转速,则可能表明存在严重问题,需要进行特别调查。
附录 C 中提供的一些诊断建议是根据风扇运行经验提出的,旨在分析振动加剧的原因时依次应用。
要对特定风机的振动进行定性评估,并确定进一步行动的指导方针,可以使用 ISO 10816-1 确定的振动条件区域界限。
预计新风机的振动水平将低于表 3 中给出的极限值。这些值与 ISO 10816-1 规定的振动条件 A 区的边界相对应。警告和停机级别的建议值是根据对特定类型风机收集的信息进行分析后确定的。
合规信息
本标准中用作规范性参考的国际标准
表 H.1
指定州际参考标准
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国际参考标准的名称和标题及其与国家间参考标准符合程度的有条件指定
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ISO 1940-1-2007
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ISO 1940-1:1986。振动。刚性转子平衡质量要求。第 1 部分。允许不平衡的确定 (IDT)
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ISO 5348-2002
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ISO 5348:1999。振动和冲击。加速度计的机械安装(IDT)
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ISO 7919-1-2002
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ISO 7919-1:1996。非往复式机器的振动。旋转轴的测量和评估标准。第 1 部分。一般准则(IDT)
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ISO 10816-1-97
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ISO 10816-1:1995。振动。通过测量非旋转部件的振动来评估机器状态。第 1 部分。一般准则(IDT)
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ISO 10816-3-2002
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ISO 10816-3:1998。振动。通过测量非旋转部件的振动来评估机器状态。第 3 部分。标称功率大于 15 千瓦、标称转速 120 至 15000 转/分钟的工业机器,现场测量 (IDT)
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ISO 10921-90
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ISO 5801:1997。工业风扇。使用标准化风道进行性能测试(NEQ)
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ISO 19534-74
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ISO 1925:2001。振动。平衡。词汇(NEQ)
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ISO 24346-80
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ISO 2041:1990。振动和冲击。词汇(NEQ)
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ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)
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ISO 8821:1989。振动。平衡。平衡轴和装配部件时考虑键槽效应的准则(MOD)
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ISO 31351-2007(ISO 14695:2003)
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ISO 14695:2003。工业风扇。振动测量方法(MOD)
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注:本表使用了以下标准符合程度的条件名称:IDT - 相同标准;
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