与离心风机相比,大容量轴流风机具有更大的自重和外形尺寸,以及更多的支撑和连接件。设计刚性弱、连接松动、局部共振等带来的振动问题也越来越难以分辨。
(A)设计支架的动态刚度较弱
大容量轴流风机的重量和尺寸增加很多,但支撑材料往往很薄弱。大多数风机由三个水泥支座支撑,即进气箱支腿、下机壳支腿和扩压器支腿分别支撑在三个水泥支座上。每个水泥底座高度高,截面积不足,横向刚度差,容易造成风机横向振动大,特别是风机负荷大时,风机转子传递给底座的力变大,振幅更大。
在没有异常激励源的情况下,由设计支撑结构的弱刚度引起的振动主要是工频。支撑结构的基础、支腿和壳体振幅接近,自上而下均匀减小,但支撑结构整体振动较大,主要在水平方向,而垂直和轴向振动一般较小。一般通过动平衡或加强支撑基础,可以降低转子的激振力,从而降低风机的振动水平。
(2)连接松动
轴流风机壳体下部通过支腿与水泥底座连接,左右部分通过一圈螺栓与进气箱和扩散器连接,上下半筒体通过两排螺栓连接,轴承座固定在下半壳体上。由于轴流风机壳体的连接部位较多,在长期运行中容易出现拉力不足和连接松动的情况,有些轴流风机连接松动引起的振动会很大,特别是当壳体的共振频率接近工作转速时,连接松动往往会导致壳体的固有频谱偏移,产生共振,进一步放大振动。例如,当风机机壳与左右风道机壳的连接螺栓部分松动时,机壳的振幅可放大一倍以上,当机壳松动产生共振时,甚至可出现一个数量级的振动差。一些大容量机组的轴流风机下部支架采用弹簧基础,长期运行后,基础沉降会不均匀,也会导致支架动刚度明显不足,振动明显。
因风机连接松动导致支架动刚度弱而产生的振动,一般采用现场紧固的方式消除。这种振动以工频为主,随载荷变化而波动,松动接触面振动明显。一般应先拧紧各连接面的螺栓,再拧紧滑腿并加垫。然后要测试各接触面的振动差异,对比紧固前后的振动差异,看是否有连接松动的情况。
(3)局部共振
由于轴流风机的结构特点,其固有频率在转速频率和叶片通过频率附近较大,容易产生局部共振。比如风机的支腿、上下壳体、支撑板、叶片等都有一到几个固有频率,有些叶片的通过频率非常接近风机的常见故障频率,容易引起局部共振。
对于这种振动问题,现场很难大幅度改变各结构的固有频率。一般通过紧固各连接面后减小激振力,消除连接松动引起的共振来降低振动水平。比如用动平衡来降低工频激振力,或者检查叶片开度的均匀性和叶片磨损的不均匀性来降低叶片通过频率的激振力。