依必安派特：如何避免振动引起的损坏

生活中处处存在振动：心脏跳动、翅膀振动、播放及收听音乐，没有振动的生活无法想象。尽管振动无处不在，并用途颇多，但有时它们也具有破坏性。车轮不平衡会导致方向盘摇晃，振动会使螺钉松动或损坏滚珠轴承。即使是大型建筑，在共振频率下受到节律性的振动时，也会倒塌，因为共振系统会吸收大量的能量，可能会产生严重的后果。1940年，塔科马海峡大桥在建成仅数月后，因不同寻常的风况而产生振荡，从而坍塌。

用于通风、制冷和空调等工业领域的风机，通常也都要经过严格的测试，例如模拟工厂中恶劣条件的耐久性测试。但实际使用中，在未到技术文件中列明的使用时间时，产品也可能发生故障。其中，电机轴承损坏是一种典型的故障，通常是由风机安装不当引起的振动造成的。

安装条件

即使制造商在生产过程中使用先进的技术进行了精确的平衡设置，风机也难免会因共振产生损害，如依必安派特（ebm-papst）的RadiPac系列（图1）。离心风机的安装条件至关重要，不幸的是无法预测。风机安装在设备中后，会形成一种新的结构，它会在特定的共振频率下振动。此外，离心风机被固定后，其共振特性会发生变化。随着调速功能的普及，离心风机在共振情况下运行的可能性显著增加。其他造成共振的因素还包括运输和搬运，例如，叶轮可能会因为撞击、起重设备操作不当等因素遭到损坏，并需避免离心风机放置在不合适的平面上。外部系统部件将震动传递至风机的情况也并不罕见，例如空压机。在运行期间，叶轮的积灰情况或与空气流动性相关，例如叶轮和壳体之间的间隙太小或者进气条件不佳而导致湍流，均会引起风机不平衡，从而导致振动。

图1.RadiPac离心风机带支架（左）和壳体设计（右）

减震器及速度范围

减振设备（图2）例如特殊设计的弹簧或橡胶元件等，有助于将离心风机与周围区域的振动隔离开来。但是在选择这些装置时，仍需充分考量一些其他因素。除了离心风机本身的固有频率之外，减震器的安装也会造成额外的共振。当离心风机启动时，它会经历三个与振动相关的速度范围（图3）。在低于共振频率的范围内，振动强度会低于3.5毫米/秒的允许范围（根据ISO14694规定）。离心风机在此范围内运行是安全的，但是由于物理原因，减震器不会起作用。在相邻的共振速度范围内，振动速度有时远高于许可范围。设备不会立即损坏，但在此范围内长时间运行将缩短设备的整体使用寿命，并产生高的噪音。因此，离心风机应该尽快通过该速度范围，避免在此期间持续运行。

图2.减振器有助于将风机与周围区域的振动隔离开来，例如特殊设计的弹簧或橡胶元件等。

图3.装有减震器的离心风机，在转速范围内振动速度的基本轨迹：低于共振频率(1)的范围，接近共振频率(2)的范围和高于共振频率(3)的范围。

离心风机应避开共振点，在大于临界速度的情况下运行。只有在该范围内，以高于离心风机的较低速度运行，减震器才能发挥作用，将离心风机与其它系统或建筑物的振动隔离。要选择合适的减震器，必须知道离心风机在其应用中的运行速度。每台离心风机，都有适合其尺寸的减震器和对应的离心风机最低速度，在挑选减震器时，用户最好能参考上述原则。

通过振动测定防止风机损坏

如上所述，许多原因会导致振动水平过高，但它们并非都是可预测的，而且往往是不可避免的。因此，离心风机安装好之后，应在整个速度范围内进行振动测量和/或共振点的确认。它能提供系统振动特性的整体情况，并揭示不可预测的影响以及在调试启动期间可能出现的错误。为了延长离心风机的使用寿命，这些测量工作都是必要的，一旦出现由于结构共振或不适当的减震器导致的过度振动，引起的后果可能是灾难性的。而且，尺寸不正确的减震器不能有效地防止结构噪声的传播，它可能引起整个通风系统振动，导致噪声水平高，并通过反馈效应导致离心风机中的轴承损坏。由于测量结果较大程度上也取决于振动传感器的定位，因此必须如图4和5所示安装传感器。鉴于叶轮积灰等在运行过程中可能产生的影响，这种振动检查需要重复进行，至少在操作说明书规定的时间间隔内定期进行。

安全可靠

通过对RadiPac离心风机的振动分析，建议使用标准的振动测量装置来测量三个轴（图4）或至少两个轴（图5）的径向和轴向旋转轴的振动。如果测量显示振动范围过大，则可以在现场重新平衡风机。理想情况下，可运用振动测量装置加以辅助。如果这些措施仍不充分，则可以对系统进行设计修改，例如增加钢筋支撑，检查减震器的工作状态是否正常，确保离心风机未在低于其最小速度的情况下运行。

图4.三轴传感器，可在某个测试点上对三个方向进行振动测量。

图5.RadiPac壳体上的振动测量。

如果使用多个离心风机，它们之间应该有足够的间距，避免相互影响（图6）。或者可以通过系统的速度控制，避免在产生强烈震动的运行速度范围内运行。在需要的时候，依必安派特（ebm-papst）的专家可以为客户提供建议，因为在安装离心风机时考虑振动因素比较重要。正确安装的离心风机在其整个使用寿命中都能可靠地工作，防止发生意外故障，同时降低了噪音，让用户真正受益。

图6.多个风机的正确安装：每个风机都安装在专门设计的减震器上（如弹簧或橡胶元件），然后牢固地固定在地板上。

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