羅茨鼓風機試車結論：羅茨風機振動干擾問題研究

　　山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

　　羅茨風機的振動是用戶和我們制造廠家共同關注的問題。振動超標，會使軸承溫度上升，磨損加劇，嚴重的還會使地腳螺栓斷裂，軸承箱體開裂，甚至會使葉輪開裂和解體。減小振動的最好辦法是進行動平衡：葉輪平衡和整機動平衡。為什么葉輪在動平衡機上達到標準，還要進行整機動平衡，因為風機的振動是由周期性的干擾力產生。根據機械振動的公式：X=-F/K，在彈性形變范圍之內，振動的大小X與干擾力F成正比，與系統的剛性K成反比。

　　1.風機所受的主要干擾力

　　風機運行時受到空間力系的作用。在這一力系中，不做周期性變化的力，不產生干擾力，如重力、軸承座對軸承的反作用力等等，它們稱為靜反力。周期性的干擾力稱為動反力。周期性干擾力包括3種。

　　1.1偏心干擾力

　　由于制造誤差和材料不均勻等因素，使葉輪的質心不在葉輪的圓心上，有一個偏移量e（e=OP，方向從O到P）。就使得葉輪運轉時產生一個羅茨鼓力，也叫偏心干擾力。假設葉輪轉子的質量為m，角速度為ω，則偏心干擾力F=meω。而ω=nπ/30。

　　例m=5000kg

　　e=0.02mm=0.02×10-3m

　　n=980r/min

　　則F=5000×0.02×10-3×（[980×π）/30]2

　　≈1053.2N

　　干擾力F還是相當大的。

　　葉輪在平衡床上做動平衡配重，實際上是對葉輪的重心進行調整，使重心盡量處在軸線上。但在平衡床上做動平衡配重存在 3 點不足（無論是單面還是雙面）：（1）平衡床的轉速一般只有幾百轉，與實際使用時有很大的差距；（2）葉輪在平衡床做動平衡配重，受空氣阻力的影響。如果是在真空和失重狀態下做動平衡配重，葉輪的重心偏移量可以做得更小一些；（3）動平衡方式的不同，使動平衡余量不同。如平衡床上是F型傳動做的，風機可能是D型傳動的。這樣，葉輪的質心不可能完全在葉輪的幾何圓心上。

　　1.2氣動干擾力

　　同樣，由于制造誤差和材料不均勻等原因，風機運行時，氣流作用在各葉片及葉輪各部位的作用力就不一樣，無法使它的合力等于零。這樣，就產生了氣動干擾力，主要有：

　　1.2.1葉片的差異引起干擾力

　　葉輪在制造時是存在誤差的，如各葉片的角度、方向、輪盤及輪蓋的間隙都可能存在差異。由于生產上差異的存在，運行時各葉片所受到的氣體反作用力之和不等于零，即∑F=F1+F2+F3+…+Fn≠0， 就產生了氣動干擾力。氣動干擾力隨轉速、風量的增大而增大。

　　1.2.2輪盤、輪蓋的晃動干擾

　　輪盤、輪蓋的端面跳動要控制在一定的要求內，目的就是要減小因晃動產生的干擾。輪盤、輪蓋的晃動將會在軸向產生周期性的干擾力，通過空氣的傳動，機殼也會產生振動。

　　1.2.3反饋氣流的干擾力

　　羅茨鼓風機的葉輪與集流器（進風口）之間有一定的間隙，該間隙的存在，就使一部分氣流回流。這部分氣流可以叫做反饋氣流。反饋氣流的穩定與否，也將影響風機的振動。所以，安裝時要求葉輪與進風口之間四周的間隙均勻，重疊量要保證，目的就是使反饋氣流最小并穩定，以減小風機的振動。一般來說，反饋氣流越小，風機功效越高，反之風機功效就低。

　　1.2.4機殼內壓力分布差異

　　葉輪運行時，向四周輸送的風量是一樣的，但受機殼的限制，風只能向一個方向移動。因機殼各部位的空氣壓力不一樣。如果風機在平穩狀態下運行時，風機內的壓力分布就比較穩定，對風機的振動干擾比較小。但隨著運行情況的改變，如轉速、風門開度等，都會使風機內的壓力分布產生變化，從而引起振動變化。這就是為什么改變風門、轉速時振動會增大或減小的原因之一。該干擾存在于運行狀態情況的變化之中。

　　1.3偏心干擾力和氣動干擾力的疊加與消除

　　葉輪在平衡床上以一定的轉速（低速）做動平衡， 每個葉輪都達到了標準，使氣動干擾力和偏心干擾力都減小到標準的要求。但這個不平衡余量，實際上是偏心干擾力和氣動干擾力合力的體現；因而，無法知道偏心干擾力和氣動干擾力各自的大小和方向。當風機實際高速運行時，偏心干擾力和氣動干擾力也隨著增大。如果這兩個力的夾角不大于 120°或小于240°，則合力大于這兩個分力，這樣的葉輪裝機運行，振動就很大；如果這兩個力的夾角大于120°且小于240°，則合力小于這兩個分力，這樣的葉輪裝機運行，振動就較小。

　　所以，振動大的，還要進行整機動平衡。這樣，我們就可以知道， 葉輪在平衡床上進行了動平衡，每只葉輪都達到了標準。為什么還要進行整機動平衡？我們就可以解析， 葉輪裝機之后開機，有的一試就好；有的振動很大，要配重；有的葉輪與機殼的位置做一定的移動，振動也會好一些，而對大型風機，最好的辦法是進行葉輪超速動平衡。

　　在氣動干擾的情況中，葉輪的晃動干擾，氣流反饋干擾，壓力分布差異，與葉輪、機殼和進風口的位置關系，有人把它叫“氣隙”。偏心干擾力和氣動干擾力組成葉輪轉子的干擾合力，分別作用于兩個軸座上。對于葉輪轉子來說，運行條件一定，它的干擾合力也穩定。對于F型傳動的風機，有人曾用合力的疊加和消除來減小振動。利用同心度誤差干擾力和轉子干擾力相互抵消來減小振動。

　　2.材料剛性對振動的影響

　　（1）長期處于振動超標的情況下運行，會引起材料剛性的下降。（2）風機振動超標，底座剛性太好，會引起軸承箱體的開裂。（3）風機試車時，有時會碰到這樣的情況：風機轉速漸漸增加，在某個轉速下，振動一直良好，當超過這個轉速時，振動突然明顯增大。這就是風機的材料彈性形變引起干擾力的躍變。風機隨轉速的增加，羅茨鼓力也隨著增加，當羅茨鼓力增加到一定程度，終于引起了葉片、主軸等的明顯的彈性形變，從而引起了偏心量的增加，偏心干擾力也明顯增大；由于葉片、主軸等產生明顯的彈性形變，葉片與氣流的作用力也產生了改變，即氣動干擾力也產生了改變。當運行狀態穩定后，干擾力處于穩定，又可以進行動平衡。這時的平衡，是對彈性形變引起的干擾力進行平衡。但這種平衡的風機往往會產生這樣的啟動情況：剛啟動時，振動不大；到某個程度時，振動特別大；風機運行后，振動又不大。

　　3.關于風機的對中

　　風機的對中與不對中，一般認為符合安裝要求的為對中。但我們可以進一步的擴展：風機的振動是空間力系綜合作用的結果，也可以簡化為“質量-彈簧系”的振動，這種振動產生的形變，在彈性形變范圍內的，我們都可以稱之為對中，反之為不對中。判斷風機的振動形變是否運行在彈性形變范圍內，與“質量-彈簧系”相比，要復雜的多。聯軸器同心度誤差、水平度誤差偏大，地腳螺栓及其它固定（下轉第154頁）（上接第15頁）螺栓松動，軸承損壞，水泥基礎剛性不夠，葉輪材料疲勞等。這些都可能使風機（整體）的振動不在彈性形變范圍內。現場動平衡難做，主要在如何判斷風機是否運行在彈性形變范圍內。了解了風機葉輪的受力情況，同時又能夠判斷風機振動的形變是否運行在彈性形變范圍內，使現場做動平衡也相對簡單。

　　4.結論

　　羅茨鼓風機的動平衡首要的條件是風機要運行在彈性形變范圍之內，其次是振動干擾力要在穩定的狀態下。在這樣的條件下，初始的振動數據和試重振動數據才是可靠、可用的，風機系統復雜的空間力系才可以簡化為“質量-彈簧系”，符合X=-F/K的要求，風機的動平衡也就變得容易和簡單了。

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　　(來自：羅茨風機，羅茨鼓風機，羅茨真空泵，回轉式鼓風機，回轉風機，

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羅茨鼓風機試車結論：羅茨鼓風機試車方案.docx

　　羅茨鼓風機試車方案

　　一、電機試運轉

　　脫開聯軸器，手動盤車應該靈活，無卡及異常聲音等；

　　點動所有電機前必須確認線路絕緣良好、并且連接正確，做好記錄；

　　點動電機，確認電機的轉向是否與要求一致；

　　電機點動無異常后，啟動電機運轉 20min，檢查電機運轉情況，運

　　轉過程中應檢查電機的振動、溫度、電流是否異常,無異常即可停下 5、電機啟動電流不宜過高，運轉電流應低于額定電流；

　　電機升溫不得超過銘牌的規定，一般滾動軸承的溫升不得超過 40 度，最高不超過 75 度。

　　電機試車合格后，上好靠背輪，放好安全罩，

　　二、單體試車

　　1、試車前的準備

　　1、2、檢查各設備管道閥門，配管內有焊渣和鐵銷等，應徹底清除。 1、3、徹底清除風機內外的灰塵和雜物，并避免混入油。

　　1、4、電機進線、接地線完整，地腳螺絲無松動。

　　1、5、檢查油位在油位線的上線位置，潤滑油一般采用 L-AN68 全消耗 系統用油。

　　6、向冷卻部位通水 （包括油箱冷卻部和水冷墻板），冷卻水溫度不超 過 25℃，冷卻水量 10 -13L/min。

　　7、與各相關部門或工段聯系做好開車準備。

　　空負荷試運轉

　　2、1、檢查齒輪箱內潤滑油油位，應符合設備開車要求。

　　2、2、啟動羅茨鼓風機達到額定轉速 10 分鐘，檢查并調整油位，用手

　　觸摸機殼和端板表面，如發現有溫度過高的部分，應及時檢查并予以排除。

　　2、3、進氣和排氣閥門在全開的條件下進行空負荷試運轉，運轉時間 不得少于 30 分鐘。

　　4、空運載時檢查有無異常振動及發熱現象，如果出現異常，應立 即停車，查明原因。

　　負荷試車

　　3、1 風機空負荷運轉 30 分鐘后加壓，進行載負荷試運轉。

　　3、2 逐漸關小循環閥、放空閥，加壓 60mmHg，觀察運轉情況。

　　3、3 運轉正常后每隔半小時提高 50mmHg，逐漸加壓至 300mmHg。

　　3、4 當壓力達到 300mmH 然后泄壓至 280mmHg，運轉 2-3 小時，觀察是 否正常，檢查正常后開循環閥泄壓停風機。

　　三、停車步驟

　　開循環閥，同時逐漸關閉出口閥至全關，循環閥開至閥桿的 2/3 處， 當電流降至最低時，按下停車電鈕，最后關閉入口閥。

　　停車后要及時進行盤車放水，并做好停車記錄。

　　禁止在滿負荷情況突然緊急停車，如遇斷電或電機跳閘時，應立即

　　打開羅茨風機循環閥，同時關死出口閥，將風機處理安全后，再進行其它 工作。

　　四、試車時注意事項

　　1、運轉過程中，須經常檢查軸承、潤滑油溫度，電流表的示值。 2、檢查冷卻水量是否達到規定的要求。

　　檢查各滾動軸承的表面溫度一般不超過 85 度。

　　試車時出現任何異常應立即停車，查明原因后方可啟動。

　　羅茨風 機 運 轉 記 錄

　　試運轉類別

　　單機試車

　　日期

　　年 月 日

　　啟動時間

　　時 分

　　連續運轉時間

　　時 分

　　啟動電流

　　回落時間

　　環境溫度

　　介質

　　空 氣

　　運轉時間

　　負荷

　　壓力介質

　　(Kpa)

　　溫度(℃)

　　電流

　　振幅(微米)

　　噪聲

　　其它

　　運轉時間

　　負荷

　　壓力介質

　　(Kpa)

　　風機 軸承

　　電機 軸承

　　潤滑油

　　介質

　　電流

　　水平

　　垂直

　　軸向

　　噪聲

　　其它

　　運轉時間

　　負荷

　　潤滑油

　　介質

　　電流

　　水平

　　垂直

　　軸向

　　噪聲

　　其它

　　結論

　　施工班組

　　技術負責人

羅茨鼓風機試車結論：羅茨鼓風機試車方案

　　羅茨鼓風機試運行方案

　　一、電機的試運行

　　1 .拆下聯軸器，手動磁盤車應靈活，無卡片或異常聲音等

　　2 .在慢跑所有電動機之前，必須確保線路絕緣良好且連接正確，并做好記錄

　　3 .慢進電機確認電機的轉向是否與要求一致

　　4 .電機寸動無異常時，請使電機運行20min，檢查電機的運行狀況，在運行中檢查電機的振動、溫度、電流有無異常，如無異常請停止

　　5 .電動機起動電流不應過高，運轉電流應低于額定電流

　　6、電機升溫不得超過銘牌規定，一般滾動軸承升溫不得超過40度，最高不得超過75度。

　　7、馬達試運行合格后，用靠背車，放置安全罩

　　二、單體試運行

　　1 .試運行前的準備

　　1、2、檢查各設備的配管閥，配管內有濺射或鐵銷等，請完全去除。

　　1、3、徹底清除鼓風機內外的灰塵和垃圾，避免油混入。

　　1、4、電機入線、接地線完整，接地螺釘未松動。

　　1、5、檢查油位是否在油位線的上線位置，潤滑油一般采用L-AN68全消耗系統用油。

　　6、通入冷卻部(包括箱冷卻部和水冷壁板)，冷卻水溫度不超過25，冷卻水量為10 -13L/min。

　　1、7、與各有關部門或工程聯系準備運轉。

　　2 .空載試運行

　　2、1、檢查齒輪箱內的潤滑油水平，滿足設備運行要求。

　　2、啟動羅茨鼓風機達到額定轉速10分鐘，檢查調整油位，用手接觸外殼和端板表面，發現溫度過高的部分，應立即檢查排除。

　　2、3、進氣和排氣門應在全開條件下進行空載試運行，運行時間應在30分鐘以上。

　　2、4、空運時應檢查有無異常振動和發熱現象，發生異常時應立即停車，查明原因。

　　3 .負載試運行

　　3、1鼓風機空負荷運轉30分鐘后加壓，進行負荷試驗運轉。

　　3、2慢慢關閉小循環閥、放空閥，加壓60mmHg，觀察運轉情況。

　　3、3運轉正常后，每30分鐘升高50mmHg，逐漸加壓至300mmHg。

　　3、4壓力達到300mmH后減壓至280mmHg，運轉2~3小時，觀察是否正常，正常后打開循環閥停止鼓風機。

　　三、停車工序

　　1 .打開循環閥，同時將出口閥慢慢全閉，將循環閥打開閥軸的2/3，電流降到最低時，按下停止按鈕，最后關閉入口閥。

　　2* W. ~9 n9 q8 m5 z) nuuy222，停車后迅速放入磁盤驅動器，制作停車記錄。

　　3 .滿載狀態下禁止突然緊急停車，發生停電或電機跳閘時，立即打開羅茨鼓風機循環閥，關閉出口閥，安全處理鼓風機后再進行其他工作。

　　四、試運行時的注意事項

　　1 .運轉中，必須經常檢查軸承、潤滑油溫度、電流表的顯示值。

　　2 .檢查冷卻水量是否達到規定的要求。

　　3 .檢查各滾動軸承的表面溫度不超過85度。

　　4、試運行時發生異常時，立即停止，確定原因后再啟動。

　　羅茨鼓風機駕駛記錄

　　試運行種類

　　用單機測試

　　日期

　　年月日

　　啟動時間

　　時分

　　連續運行時間

　　時分

　　起動電流

　　返回時間

　　環境溫度

　　媒體

　　空氣

　　運行時間

　　負荷

　　介質壓力

　　溫度()

　　電流

　　振幅(微米)

　　噪音

　　其他

　　(Kpa )

　　鼓風機軸承

　　電機軸承

　　潤滑油

　　媒體

　　電壓

　　水平方向

　　垂直方向

　　軸向

　　前進

　　外出

　　左邊

　　左邊

　　結論

　　工程班組

　　技術負責人

羅茨鼓風機試車結論：鼓風機測試

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　　HJ/T 278-2006環境保護產品技術要求 單級高速曝氣離心鼓風機

　　JB/T 2977-2005工業通風機、鼓風機和壓縮機 名詞術語

　　JB/T 3165-1999離心和軸流式鼓風機、壓縮機 熱力性能試驗

　　JB/T 7258-2006一般用途離心式鼓風機

　　JB/T 7259-2006燒結廠用離心式鼓風機

　　JB/T 7753-2007滾動軸承 鼓風機軸承 技術條件

　　JB/T 8941.2-2021一般用途羅茨鼓風機 第2部分：性能試驗方法

　　JB/T 13233-2021防爆羅茨鼓風機

　　JIS B0132-2005鼓風機和壓縮機術語

　　JIS B8340-2000蝸輪式鼓風機、壓縮機的試驗及檢查方法

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