船用离心通风机异常振动研究.pdf

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1、第42卷第3期2013年06月船海工程SHIP＆OCEANENGINEERlNGV01．42No．3Jun．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．03．027船用离心通风机异常振动研究江展，楼京俊，翁雪涛(海军工程大学船舶与动力学院，武汉430033)摘要：针对某船用离心通风机振动噪声过大的情况，采用现场测试风机振动速度的方法，从结构噪声和气动噪声两方面分析风机振动过大的原因。根据旋转机械常见故障对应的频域特点，认为风机存在不平衡与不对中问题；同时因风机进口阻

2、塞产生的气动噪声也是导致风机振动加剧的原因之一。针对故障原因采取相关措施之后，振动噪声显著下降。关键词：风机；振动噪声；故障诊断中图分类号：U661．44文献标志码：A文鸯编号：167l-7953(2013)03-0099-04某型通风机是舰艇动力系统的关键设备，主要作用是为工作的推进电机提供通风冷却。为保证推进电机的正常工作，必须提供一定量的冷却空气。该型风机投入运行时间近10年，风机噪声有变大的趋势。尤其是更换了部分断裂了的风机叶轮叶片之后，风机振动噪声进一步加剧。因此必须对风机振动噪声过大的

3、原因进行分析并采取相应降噪措施，以避免对舰艇隐身性能造成显著影响。1风机噪声产生机理风机振动与噪声从来源讲主要可分为结构振动噪声和气动噪声两大类。1．1结构噪声结构噪声通常由风机制造安装工艺和动平衡精度所决定的。通常情况下，由于风机转子的动平衡性能可以做得比较好，因此其结构噪声是比较小的。但是在故障状态下，风机就可能会产生较大的结构噪声，且其振动特征反映了其相应的故障模式。机械系统振动响应中包含的频率成分，反映了与之相对应的同频激振源；而幅值增大了的激励源，通常也意味着某种故障的存在。因此，利用频

4、谱分析技术从频域角度研究机械系统振动响应的频率构成、频率成分强度大小及频率收稿日期：2012一09—28修回日期：2012—10—25第一作者简介：江晨(1988一)，男，硕士生研究方向：振动与噪声控制E-mail：nuejiangchen@sina．oom结构的变化，可以为振动故障的识别提供丰富的故障特征信息¨J。常用的频谱图有幅值谱、相位谱和功率谱。目前在旋转机械故障诊断领域使用较多的是幅值谱。幅值谱可以提供以下信息：振动信号中主要由哪些频率成分及谐波分量组成的；组成的谐波分量中哪些成分的幅值

5、最为突出，这提示着和故障的某种联系。1．2气动噪声风机的气动噪声是气体流动过程中所产生的噪声，其主要原因是气体的非定常流动。当风机设计不良或风道中存在缺陷时，流动的气体中会产生涡流或者速度、压力等状态参数的突变，诱发气体本身的激荡。激荡的气体作用于管道、叶片等结构上时，就会激起这些部位的振动。空气动力振动直接与气体在风机中的流动性能有关，因此，改善风机进、排气管路上气体流动性能，可以降低风机的振动心j。气动噪声引起的结构噪声的特点是其振动频率是结构的固有频率，往往与轴频关系不大，但其振动幅值和风量

6、、风速等的相关性很强。2风机振动测试2．1采集仪器与参考标准本文研究的风机是离心式风机，转速为3000r／min，电机的基频为fo=N／60=50Hz。现场测试采用Econ信号采集分析仪，传感器采用Dytran压电式加速度传感器，灵敏度统一设置为100mV／g，加速度传感器通过螺孔连接在环氧树脂底座上，底座再通过502胶水固定在测试点上。99第3期船海工程第42卷风机吊装在上层甲板上，电机通过橡胶隔振器与安装支架相连。根据文献[3]，该型风机属于第三类机组：额定功率15～300kW弹性安装机组。该

7、类机组烈度评定等级的范围是B级(正常工作状态)为1．8—4．5mm／s；C级(容忍工作状态，但必须采取维修措施)为4．5—11．2mm／s。2．2振动测点布置旋转机械的基本负荷和转轴上的离心力都是通过轴承传递的，轴承上零件的故障信息都是传递到轴承上的。根据现场的实际情况，轴承没有外露部分，因此测点选取在电机自由端和输出端靠近轴承部位，见图1。轴向水平自图1风机振动测点布置振动速度测试结果见表1。表l机组振动速度测试结果(1】mm／s由表1可见，机组上2个部位的振动均有不同程度的超标，其中自由端的振

8、动烈度值为10．5mm／s，超过振动烈度等级B(由于空间限制，输出端轴向速度无法测试)。可以判断风机处于C级状态，内部可能存在某些故障，需要及时停机检修。3风机噪声原因分析风机转速较高，输出风量大，风压高，致使风机常出现振动异常现象。造成风机振动的因素很多，在各种振动激励与传输之间又相互制约，相互重叠，致使风机故障的识别工作比较困难。相似的振动现象，可能是由于不同的故障原因引起的，同一类型故障也会导致不同的振动现象HJ。3．1结构噪声分析3．1．1机械松动机械松动是旋转机械比较常见