风机喘振机理与故障诊断研究

风机喘振机理与故障诊断研究

杨锁祥

陕西东岭冶炼有限公司721000

摘要：在冶金行业生产中，风机是生产劳作时必不可少的机电设备之一。但在其实际运行操作过程中风机一旦出现故障，促使整个机组造成突然停止运行，或者是出现负运行，不能有效保证生产质量，缩短机电设备的使用寿命。因而，在风机设备发生故障时，要从理论与实践中寻找其故障的原因，快速准确的判断出其发生故障的问题所在，并对其故障做出相应的诊断与防治，使其能够长久稳定运行。本文将对风机喘振机理与故障诊断进行浅析探究。

关键词：风机；喘振现象；故障诊断

前言：

风机是一种用来输送增加气体的机械，这种机械零部件很少，其结构也比较简单，并且运转的功率较高，输送增加的传送气体不会造成污染等诸多优点。然而在实际运行当中，由于受环境影响，以及超负荷使用等原因，风机设备就会出现各种各样的问题与故障，影响其工作的正常运行。因此技术维修人员要从理论与实践中寻找其发生事故的原因，并对其作出有效判断与研究，确保其机械设备能够长久稳定运行。下面进行详细的分析和研究。

1风机喘振机理

在风机出厂时，许多设备厂家对风机的设备性能进行相关实验，并在实验中获得风机的喘振条件。但是在风机设备的实际使用中，会有许多因素引发风机设备出现故障，由于较为特殊的生产作业环境，使其风机设备系统在运行过程中很可能受到外界不确定因素的干扰与影响，亦或者是超负荷运转工作，使其风机系统的管网特质也随之发生变化，这就使得风机喘振数据很难得到准确的实际情况。当风机风量减小时，风机叶片进入的气流冲角就会逐渐变大，使得气流带动风机旋转速度，在其到达风机设备的出口处时，从而使气流的压力跟着发生下降趋势，经过这一系列的变化，不难发现管网容量的增大，对其气流压力所造成的变化并不是十分显著，而风机设备的叶片局部会产生一定量的负压，并在无形中破坏气体的趋势流向，而回冲气流压力过大时，其压力值大于风机设备的输出压力值时，就会发生风量倒流的情况[1]。

2风机喘振形成的原因及危害

风机在正常稳定的工作状态下，传送的气体流动处于一个相对动平衡结合的状态。根据喘振机的相关机理来看，其主要原因就是吸收流入的流量太过于偏低，而在排出口的位置管网的压力又太高，当打破气流平衡状态时，导致风机系统排出的气体压力，不能将减少消除出口管网带来的压力干扰与搅动。然而当该系统的出口压力小于其叶轮所排出的相对气体压力时，气流会改变原来运行的轨迹出现逆行情况，这种逆行在无形中对叶轮工作面造成一定的冲击力，这时出口管网的压力又会随着逆行冲击力而出现上升，风机系统的气流又会重新开始朝正确的方向流动。气流这样反复循环流动，长此以往就会使得风机出现周期性振动的情况发生，并且风机在运转过程中由于增速器长期高速运转，使得风机设备在运转工作期间发生喘振情况，此外，在风机运转时，风道口的堵塞情况也会造成极大的阻力，使得风机设备出喘振的情况。总而言之，气体流动压力的变化时造成风机喘振的主要原因[2]。

风机在发生喘振情况时，对企业生产具有一定的危害。因为风机发生喘振以后，就会促使气流在一定周期内产生极为强烈的脉动，从而破坏气流在输送过程中的稳定性能与压力等，影响相关工艺参数值。这种强烈的振动不但影响工作人员的业务操作，还干扰到精密仪器的工作运行，给后续生产来带极为严重的影响。此外，风机设备的喘振对其安全运行也有一定的危害，风机设备在喘振时会制造令人难以忍受的刺耳噪音，导致工作人员操作环境受到严重恶化。当风机设备长时期喘振时，就会使机组轴密封系统出现漏油，漏油较轻时，风机工作效率会跟着降低，而漏油较重时，漏油处遇到火花就会引起火灾情况发生，严重时还会产生重大的爆炸事故，严重威胁工人的生命安全，并对企业厂房以及机械设备造成不可估量的财产损失。还有就是喘振对风机设备的危害，风机设备发生喘振情况时，会使风机内部部件造成一定的摩擦与碰撞，减少设备使用寿命[3]。

3风机喘振故障的诊断与防治

在实践过程中，风机设备的发生喘振情况主要是通过噪声、电机电流以及振动等诸多特性来判断的。噪音与振动是风机设备喘振的主要特点，风机在一定周期内吸入与排出的压缩之后的气体，在受到一定的激发之后，并且在到达一定喘振频率后，就会导致风机设备自身与其他零部件产生剧烈的振动，同时还会制造出刺激耳膜的气流轰隆声。除了以上内容可以判断喘振表现之外，还可以风机设备的外壳温度高低、电流是否大幅度波动，或者是各种仪器表针的强烈摆动，进而判断风机是否发生喘振现象。

为了避免风机发生喘振现象，其最有效的办法就是防止气体改变正常运行轨迹，转而出现逆向流动。通过增加流入的气体流量，促使该气体的压力一直维持在相对较高的水平当中，从而有效躲避喘振频率的相关区间。可是在气体返回流动时，通常会促使输送压力产生下降，导致风机的工作效率严重下降，并给企业造成不必要的经济损失。因此，为了更好的保持设备在恒压状态下能够有效运转，这就需要相关技术人员在气流回流期间快速提高风机设备的旋转速度，如果风机设备的旋转速度发生改变，与其相关的流量以及该性能曲线图也会跟随其变化而变化。当流量相对减少时，相关工作人员要随时调节交通管阀门的关闭程度，在压力上升之前工作人员要及时打开回流阀门，将其部分气流送回到吸收通道，工作人员还要调节其他支路的回流问题，使其风机能够维持正常运行[4]。

在风机设备实际生产运行中，工作人员在操作时要先降压，然后遵循降速原则实施升压与变速，以及想要升压必须得先提升速度的原则。与此同时，工作人员在操作过程中，应该尽量保持缓慢均匀的速度，精准把握升降时机的压力与速度。然而，工作人员在进行手动操作时很难精准掌握调节的时间点。相比之下，喘振防止自动化系统要比人工手动调节要更加精准，其防止自动化系统是依据喘振机理，按照设备性能曲线进行结合，从而有效控制防止喘振的裕度，自动调节风机压力与旋转速度，从而有效实现风机设备系统的自动化运转，确保风机设备中的气体一直处在相对动平衡状态下进行流通，避免或者减少发生喘振情况，使其风机设备能够在长期使用过程中进行更好的安全运转[5]。

结语：

为了确保企业正常有序的生产，技术维修人员要对企业运行设备加强日常维护与检修，避免减少生产机械设备发生故障，从而使其生产能够连续运行，并对其提供有力的安全保障，通过对风机设备经常出现的故障现象进行分析，进而排除风机设备系统的故障隐患，以及风机设备出现故障时采取停机处理措施，提供了相关的经验和诊断防治依据，以此确保风机设备系统的能够正常稳定的运行，从而实现最佳的使用效果，进一步推动企业经济效益的提高，同时也实现我国社会的快速发展和进步。

参考文献：

[1]张玉海.煤矿风机喘振机理与故障诊断研究[J].机械管理开发,2019,34(02):117-118+121.

[2]娄国焕,周媛.基于模糊神经网络的风机故障诊断[J].煤矿机械,2009,30(10):231-233.

[3]张红梅,赵建虎,代克杰.基于信息融合的风机喘振智能诊断方法研究[J].仪器仪表学报,2009,30(01):143-146.

[4]陈敏红.基于时频分析的轴流风机故障诊断实验研究[D].大连理工大学,2006.

[5]代克杰,张红梅,盛赛斌.基于神经网络的风机喘振故障诊断方法研究[J].测控技术,2004(11):58-60.