风机旋转失速的故障诊断与处理
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Ｊ 因而与 叶片进 口安 装角 不 相一致 。此时气 Ｂ ， 体 将 冲击 叶片 的 工作 面 （ 面） 叶片 的 凹 面附 近 凸 ， 在 形 成 气 流 涡旋 ， 涡 逐 渐增 多使 流 道 有 效 流通 面 漩 积 减 小 。 由 于制 造 、 安装 维 护 和 工 况 等 方 面 的原 因 ， 入 风 机 的 气 流在 各 个 通 道 内的分 配并 不 均 进
匀 ， 流涡 旋 的多 少也 有差 别 。如 果某 一 流道 （ 气 图 １ 中 的流 道 ２ 气 流 涡旋 较 多 ， 通过 这 个 流道 的 ｂ ） 则 气 量 就要 减少 ， 多余 的气 量将 转 向邻 近 流道 （ 道 流 １ 流道 ３ 。在折 向前 面 的流 道 （ 和 ） 流道 １时 ， ） 因为 进 入 的气 体 冲在 叶片 的 凹 面 上 ， 来 凹面 上 的气 原 流 涡旋 有 一 部 分 被 冲掉 ， 个 流 道 里 的 气 流会 趋 这 于通 畅 。而 折 向后 面流 道 （ 流道 ３ 的气 流则 冲在 ） 叶 片 的 凸面 上 ， 使得 叶 片 凹面 的气 流 产 生更 多 的 蜗 旋 ， 塞 了流道 的有效 流通 面积 ， 堵 迫使 流 道 中的 气 流 又 折 向邻 近 的流 道 。如 此 轮 番 发展 ， 由漩 涡 组 成 的气 流 团ｆ 为失 速 团 或 失速 区） 沿着 叶轮 称 将 旋转 的 相反 方 向在 各个 流 道 内 出现 。因 为失速 区 在反 方 向传 播速 度 小 于叶 轮 的旋 转 速度 ， 以 ， 所 从 叶轮 之 外 的绝 对 参考 系来 看 ， 速 区还 是 沿 着 叶 失 轮 旋转 的方 向转 动 ， 这就 是旋转 失速 的机 理 。
图 ２ 风机 空间布置示意
２１ 风机 的 故障 史与 维修 经历 分析 ．
使 用仪 器 Ｃ Ｉ１０分析 －
风 机 ２ 直 工 作 正 常 。风 机 １ 启 后 起 初 运 一 开 行 平稳 ， 一段 时 间 后（ 半 小 时） 约 就会 因振 动 超 过停 机线 而 跳 闸 ， 次 启动 风 机 １ 有 相 同 的规 律 。经 每 都 初 次 论 证 ， 为 可 能 是 由出 口气 流 不 畅 造 成 的 （ 认 考 虑 到风 机 ２ 之所 以能 够 正常 工作 ， 因为 其 出 口管 是 网有 一 段 长 Ｌ的气 流 缓 冲 区 ， 风 机 １ 有） 于 而 没 。 是 参 照风 机 ２的管 网情 况 ， 长 风 机 １ 延 出风 管 的长 度 致 Ｌ， 图 ３ 如 所示 。管 网经 初 次 改 造 完 成 后 ， 故 障没有 好转 。分 析 如下 ：
栏 目编 辑 ： 维 宁 孙
其方向与转子的旋转方 向相 同。因此 ， 流体机械
一
２ 一 ８
问题 研 究 号 Ｓ Ｆ ２３ Ｋ ２ ２０
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ４ （ ８ ００ 期 总第 １８ ） ４期
测 点 ２ 承故 障特 征 频率 见表 １ 轴 ．
表 １ 故 障 特 征 频 率 Ｈ ｚ
图 １ 旋 转失 速的形成
旋 转 失速 在 叶轮 内产 生 的压 力 波 动是 激励 转 子发 生 异 常 振 动 的激 励 力 ， 激励 力 的大 小 与 气 体 的分子 量 有关 ， 果气 体 的分 子量 较 大 ， 如 激励 力 也 较 大 ， 机器 的运 行影 响 也就 比较 大 ， 对 而失 速 区 的 传 播速 度 参 考 Ｃｓａ的实 验 数据 基 本 在 ０ ｏｓｒ ． ． ２～０５ ｘ （ 转频 ） 间” 之 。 １ 转子旋 转 失速 频 率 ． ２
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ４ （ ８ ００ 期 总第 １８ ） ４期
・
问题 研 究
问题 研究 ・
风 机 旋 转 失 速 的 故 障诊 断与 处 理
路俏 俏 胡 军
（ 钢设备 保 障部 鞍 钢 计量厂 鞍 山 １ ４ ０ 鞍 ０） １
摘 要 介绍 了风机旋转失速的故障机理及振 动特征 ， 并对鞍钢炼铁三制粉废 气风机旋转 失速故障进行 了
精密诊 断 ， 发现风机入 口管网设计不合理是导致其旋转 失速的根 本原 因。
关 键 词 离心 通 风 机 ； 转 失速 ； 网设 计 旋 管
１ 风机 旋转 失速 的机理研 究
１１ 风 机 旋 转 失 速 的机 理 ” ． Ｉ
旋 转 失 速 的 机理 首 先 由 Ｈ． Ｅ ｏｓ １９ Ｗ．ｍｍ ｎ 在 ９５ 年 提 出 。风 机 的叶 轮 结构 、 寸 都 是按 额 定 流 量 尺 设计 的 ， 当风 机 在正 常流 量 下工作 时 ， 体进 入 叶 气 轮 的方 向 与 叶片进 口安装 角 卢 一致 ， 气体 可 以 平 稳 地 进入 叶轮 ， 图 １ ） 示 ， 流相 对 速 度 为 如 （所 ａ 气 人 口径 向流 速 为 Ｇ。 当进 入 叶 轮 的气 体 流量 小 于 额定 流 量 时 ， 体 进 入 叶 轮 的 径 向速 度 减 小 气 为 ’ 体进 入 叶 轮 的 相对 速 度 的方 向角 减 小 到 ， 气
２ 鞍 钢厂 炼铁废 气风 机旋转 失速 诊断 实例 废 气 风机 是 炼 铁 厂 的关 键 设 备 之一 ， 防 止 为 风 机 意 外 故 障 停 机给 生 产 带 来 不 必要 的损 失 ， 废 气 风 机 设计 采 用 了冗 余 设 计 的思 想 ， 置 了两 台 布 风 机 即 风 机 １ 风 机 ２ 正 常 情 况 下 ， 台风 机 工 和 ， 一 作， 另一 台风 机备 用 ， 图 ２ 如 所示 。
从 固定 于叶 轮 的相 对 坐标 系来 看 ， 转脱 离 旋 团以 的角频率 旋转 。而从 叶轮之 外 的绝对 坐标 系来 看 ， 转 脱 离 团是 以（ ， ） 旋 一 的频 率 旋 转 的 ，
发 生 旋 转 失 速 时 ， 子 的 异 常 振 动 同 时 有 ∞ 和 转 （ 一 ） 特征 频率 。 两个
Ｊ 因而与 叶片进 口安 装角 不 相一致 。此时气 Ｂ ， 体 将 冲击 叶片 的 工作 面 （ 面） 叶片 的 凹 面附 近 凸 ， 在 形 成 气 流 涡旋 ， 涡 逐 渐增 多使 流 道 有 效 流通 面 漩 积 减 小 。 由 于制 造 、 安装 维 护 和 工 况 等 方 面 的原 因 ， 入 风 机 的 气 流在 各 个 通 道 内的分 配并 不 均 进
匀 ， 流涡 旋 的多 少也 有差 别 。如 果某 一 流道 （ 气 图 １ 中 的流 道 ２ 气 流 涡旋 较 多 ， 通过 这 个 流道 的 ｂ ） 则 气 量 就要 减少 ， 多余 的气 量将 转 向邻 近 流道 （ 道 流 １ 流道 ３ 。在折 向前 面 的流 道 （ 和 ） 流道 １时 ， ） 因为 进 入 的气 体 冲在 叶片 的 凹 面 上 ， 来 凹面 上 的气 原 流 涡旋 有 一 部 分 被 冲掉 ， 个 流 道 里 的 气 流会 趋 这 于通 畅 。而 折 向后 面流 道 （ 流道 ３ 的气 流则 冲在 ） 叶 片 的 凸面 上 ， 使得 叶 片 凹面 的气 流 产 生更 多 的 蜗 旋 ， 塞 了流道 的有效 流通 面积 ， 堵 迫使 流 道 中的 气 流 又 折 向邻 近 的流 道 。如 此 轮 番 发展 ， 由漩 涡 组 成 的气 流 团ｆ 为失 速 团 或 失速 区） 沿着 叶轮 称 将 旋转 的 相反 方 向在 各个 流 道 内 出现 。因 为失速 区 在反 方 向传 播速 度 小 于叶 轮 的旋 转 速度 ， 以 ， 所 从 叶轮 之 外 的绝 对 参考 系来 看 ， 速 区还 是 沿 着 叶 失 轮 旋转 的方 向转 动 ， 这就 是旋转 失速 的机 理 。
图 ２ 风机 空间布置示意
２１ 风机 的 故障 史与 维修 经历 分析 ．
使 用仪 器 Ｃ Ｉ１０分析 －
风 机 ２ 直 工 作 正 常 。风 机 １ 启 后 起 初 运 一 开 行 平稳 ， 一段 时 间 后（ 半 小 时） 约 就会 因振 动 超 过停 机线 而 跳 闸 ， 次 启动 风 机 １ 有 相 同 的规 律 。经 每 都 初 次 论 证 ， 为 可 能 是 由出 口气 流 不 畅 造 成 的 （ 认 考 虑 到风 机 ２ 之所 以能 够 正常 工作 ， 因为 其 出 口管 是 网有 一 段 长 Ｌ的气 流 缓 冲 区 ， 风 机 １ 有） 于 而 没 。 是 参 照风 机 ２的管 网情 况 ， 长 风 机 １ 延 出风 管 的长 度 致 Ｌ， 图 ３ 如 所示 。管 网经 初 次 改 造 完 成 后 ， 故 障没有 好转 。分 析 如下 ：
栏 目编 辑 ： 维 宁 孙
其方向与转子的旋转方 向相 同。因此 ， 流体机械
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２ 一 ８
问题 研 究 号 Ｓ Ｆ ２３ Ｋ ２ ２０
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ４ （ ８ ００ 期 总第 １８ ） ４期
测 点 ２ 承故 障特 征 频率 见表 １ 轴 ．
表 １ 故 障 特 征 频 率 Ｈ ｚ
图 １ 旋 转失 速的形成
旋 转 失速 在 叶轮 内产 生 的压 力 波 动是 激励 转 子发 生 异 常 振 动 的激 励 力 ， 激励 力 的大 小 与 气 体 的分子 量 有关 ， 果气 体 的分 子量 较 大 ， 如 激励 力 也 较 大 ， 机器 的运 行影 响 也就 比较 大 ， 对 而失 速 区 的 传 播速 度 参 考 Ｃｓａ的实 验 数据 基 本 在 ０ ｏｓｒ ． ． ２～０５ ｘ （ 转频 ） 间” 之 。 １ 转子旋 转 失速 频 率 ． ２
第 ２ 卷 ２ １ 年第 ４ （ ８ ００ 期 总第 １８ ） ４期
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问题 研 究
问题 研究 ・
风 机 旋 转 失 速 的 故 障诊 断与 处 理
路俏 俏 胡 军
（ 钢设备 保 障部 鞍 钢 计量厂 鞍 山 １ ４ ０ 鞍 ０） １
摘 要 介绍 了风机旋转失速的故障机理及振 动特征 ， 并对鞍钢炼铁三制粉废 气风机旋转 失速故障进行 了
精密诊 断 ， 发现风机入 口管网设计不合理是导致其旋转 失速的根 本原 因。
关 键 词 离心 通 风 机 ； 转 失速 ； 网设 计 旋 管
１ 风机 旋转 失速 的机理研 究
１１ 风 机 旋 转 失 速 的机 理 ” ． Ｉ
旋 转 失 速 的 机理 首 先 由 Ｈ． Ｅ ｏｓ １９ Ｗ．ｍｍ ｎ 在 ９５ 年 提 出 。风 机 的叶 轮 结构 、 寸 都 是按 额 定 流 量 尺 设计 的 ， 当风 机 在正 常流 量 下工作 时 ， 体进 入 叶 气 轮 的方 向 与 叶片进 口安装 角 卢 一致 ， 气体 可 以 平 稳 地 进入 叶轮 ， 图 １ ） 示 ， 流相 对 速 度 为 如 （所 ａ 气 人 口径 向流 速 为 Ｇ。 当进 入 叶 轮 的气 体 流量 小 于 额定 流 量 时 ， 体 进 入 叶 轮 的 径 向速 度 减 小 气 为 ’ 体进 入 叶 轮 的 相对 速 度 的方 向角 减 小 到 ， 气
２ 鞍 钢厂 炼铁废 气风 机旋转 失速 诊断 实例 废 气 风机 是 炼 铁 厂 的关 键 设 备 之一 ， 防 止 为 风 机 意 外 故 障 停 机给 生 产 带 来 不 必要 的损 失 ， 废 气 风 机 设计 采 用 了冗 余 设 计 的思 想 ， 置 了两 台 布 风 机 即 风 机 １ 风 机 ２ 正 常 情 况 下 ， 台风 机 工 和 ， 一 作， 另一 台风 机备 用 ， 图 ２ 如 所示 。
从 固定 于叶 轮 的相 对 坐标 系来 看 ， 转脱 离 旋 团以 的角频率 旋转 。而从 叶轮之 外 的绝对 坐标 系来 看 ， 转 脱 离 团是 以（ ， ） 旋 一 的频 率 旋 转 的 ，
发 生 旋 转 失 速 时 ， 子 的 异 常 振 动 同 时 有 ∞ 和 转 （ 一 ） 特征 频率 。 两个
