产业科技创新 Industrial Technology Innovation
杜志军
（南京磁谷科技股份有限公司，江苏 南京 210000）
摘要：在目前通风、排风、除尘、污水处理等诸多领域当中，离心式鼓风机都是非常重要的设备之一，特别是作为当前备受瞩目的污水处理行业，离心式鼓风机发挥着重要的作用。文章根据当前对离心式鼓风机的应用情况，分析离心式鼓风机的状态监测与故障诊断工艺，目的是能够为相关行业的研究提供可行性的参考，提高对设备的检测和维护水平。 关键词：离心式鼓风机；状态检测；故障诊断
中图分类号：TH442 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）35-0042-03
在实际运行过程中，离心式鼓风机常会出现各种故障，不仅会影响鼓风机自身的工作效率，还可能会导致生产停运等较为严重的经济损失。为能够更好的提升离心式鼓风机运行效率，需要对其运行状态进行实时监控，及时诊断设备出现的故障，并实现对各种可能出现的故障进行预先判断，制定有针对性、合理的保养措施和维护措施，保证离心式鼓风机能够更加安全、稳定的运行。
1 离心鼓风机相关介绍
离心鼓风机在我国当前的隧道及矿井、车辆制造、建筑物建设及污水处理等行业中应用较为广泛，主要的功能是可以用作通风、除尘、鼓风曝气等工作，并且在工业领域的引风与通风工作中也发挥重要作用，该设备属于从动流体机械的一种，其依托所接收的机械能，将气体压力进行提升再向外进行释放。其具体工作原理是应用了动能向势能转换相关理论，在叶轮部件高速旋转后，气体速度可以得到提升，再经过降速和变化流向后，即可完成动能向势能转化的整个过程。气体从离心鼓风机轴向输送至叶轮部分，气体通过叶轮部分之后整体径向改变，再输送到扩压器位置，扩压器接收气体后，气体流动方向发生变化，同时在管道断面面积增加后，气体的流动速度也得到控制逐渐下降，在这种控制作用下动能也向压力能进行转变。叶轮部分是压力增加的主要位置，扩压过程也是在这一部分，具有特殊性的多级离心风机，会通过回流器将气流输送至叶轮，其产生的压力也更高。离心风机的工作原理与透平压缩机大致相同，都是由于气体流速较低，压力变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。当前大多数使用的离心风机包括右旋和左旋两种型式，从电动机一侧正视：叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机；叶轮逆时针旋转，称为左旋转风机。人们利用模仿来实现大自然能够发挥的作用，让人们的生活质量提升、生活环境得到优化，离心式鼓风机就是典型的模拟设备之一，在不同的行业领域当中其发挥的作用会有所差别，特点也会不同。离心鼓风机在最初使用过程中会发生结露等现象，当对环境的干燥程度有要求时，可以配合轴流风机一起工作。同其
他鼓风机设备相比，离心式鼓风机的优势在于温度下降快、通风效果好，特别是在污水处理领域中能够实现曝气、鼓风和冲氧等多种功能。在离心式鼓风机工作期间，需要耗费大量的电力资源，并产生大量的势能与动能，所以一旦在设计过程中或安装期间存在缺乏规范性的问题，就会为设备故障的发生创造有利条件，严重影响设备的正常运行和企业日常生产。为能够降低离心式鼓风机出现故障的几率，保证设备能够持续、稳定运行，必须加大力度研究离心式鼓风机状态检测与故障诊断技术研究。
2 目前较为常见的离心式鼓风机故障类型离心式鼓风机的工作原理是依托于旋转的作用，完成动能向势能的正常转换，在日常运行状态下，最容易出现故障的部分包括轴承、电动机、叶轮、地脚以及联动器等，叶轮部位最为常见的故障有叶片脱落、
作者简介：杜志军（1975- ），男，江苏丹阳人，本科，工程师，主要从事磁悬浮高速电机驱动的透平设备研究与制造方面研究。
产业科技创新 2020，2（35）：42~44Industrial Technology Innovation
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变形及焊接部分出现裂痕等，这些故障会让叶片失去平
衡性，在旋转过程中出现震动异常的情况，而且随着使
用时间的积累会有大量的杂质留存于叶片上，这也是造
成故障的原因之一。轴承部分较为常见的故障有内外圈、
保持架等部件发生损坏或变形，轴承之间出现阻碍，这
些问题会使工作中的离心式鼓风机温度不断上升，产生
较大的噪音等，严重的话还会导致脉动冲击故障。联轴
器所发生的故障多在于安装方面或自身质量方面，当使
用时间较长之后联轴器会发生一定的磨损，造成设备发
生轴向及径向震动故障。地脚的主要故障表现在联结不
够紧密、质量不符合要求等方面，当故障出现时，整体
设备会发生较为明显的震动现象。电动机故障以电气故
障为主，故障造成电磁震动及机械震动等。
3 离心式鼓风机的状态监测与故障诊断工艺研究
3.1 检测离心式鼓风机的状态的具体标准
我国在对于离心式鼓风机状态检测方面发布了相
关的文件，在文件中对其具体标准有明确的解释，因
此在检测离心式鼓风机状态时首先要遵循国家对离心
式鼓风机状态的标准，在对设备的实际情况进行测量
和检查，根据最终的结果对其进行判断。在检测鼓风
机震动参数时，其参数中需要设计震动速度、震动位
移和震动加速度，震动速度是指速度的有效值，所检
测的偏离零位的最大振动距离我们称之为振动加速
度，向某一方向的最大振动距离即为振动位移，通常
情况下，所测量的震动位移应该在50 um～80 um范
围之内，振动加速度在每秒钟6.3 mm～9 mm范围内，
振动加速度在每秒60 m～80 m之间，具体如表1所示。
表1 鼓风机震动检测参数标准
参数测点振动位移
um
振动速度
mm·s-1
振动加速度
M·s-2
1X-6Y50 6.360
7X-11Z80980
3.2 关于选择离心式鼓风机测点
确定离心式鼓风机测点是非常关键的环节之一，其对于整个离心式鼓风机的状态监测与故障诊断工作来说具有较大影响，所以在确定离心式鼓风机测点期间，必须要明确其确定原则，并依照原则开展工作，当选择滚动轴承侧点时，需要将测点控制于轴承承载范围内，并保证是处于轴承冲击波的覆盖区域当中，尽量缩短路径的传递距离，要选择不具备光滑性的表面预期，避免存在隔离物阻碍冲击波的发射，在离心式鼓风机当中，联轴器起到联接电机和风机的作用，当选择侧点时基本于图1中一致。
图1 测点选择示意图
3.3 诊断离心式鼓风机故障的具体方法
目前，诊断离心式鼓风机故障的方法多种多样，其使用的范围也不同，在选择故障方法时需要根据实际情况和环境来进行，保证所选择的方法更加科学、实用。文章介绍的诊断方法是当前应用较为广泛的震动诊断法，其诊断的原理是根据故障发生时离心式鼓风机所产生的不同振动情况来判断故障类型。这种方法的优势在于使用简单，对专业技术水平要求不高，在一般的故障诊断中都能够使用。在使用振动诊断法诊断故障时，第一步要确定离心式鼓风机的工作状态是否存在异常，判断整体设备所存在的问题，接下来对出现异常的部位进行进一步的分析和诊断，最后来判断故障的类型、位置及可能造成的后果。当判断其整体工作状态时，通常会采取对比的方法来分析其整体运行状态，也就是以设备阀值数据最为标准，将现场对设备的实际检测数据预期相比较，按照绝对标准、类比标准和相对标准三种标准来判断实际情况。进一步判断离心式鼓风机故障需要采取参数方向特征、综合判断以及振型等手段，参数方向方法其判断故障的依据是根据各种故障类型会产生不同的参数方向，将其进行对比即可判断故障情况，当地脚位置发生故障会产生较大的垂直方向振动，当发现设备水平方向出现较大振动即可判断是转子存在不平衡故障；综合判断方法是将多种方式进行结合，根据实际情况来确定所发生的故障类型，其结果比较直接和明确；振型判断方法的判断原理是对所出现的振型进行检测和分析，以此来判断离心式鼓风机所出现的故障是电气故障还是机械故障，当激励源发生变化时，其
所展现出的振动形式不一样，最为特别的情况就是电磁振动，与其他的失稳或不平衡振动而出现的机械故障形式相差较大，电磁振动的振幅在转速降低之后会降低到0，具体检测内容以表2为例。
除上述部分存在故障之外，鼓风机管道也可能在安装时存在不足，这也会导致鼓风机出现较大振动，且在使用过程中频繁发生故障，所以需对这一环节也
杜志军：离心式鼓风机的状态监测与故障诊断工艺
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44Vol.2 No.35进行检测。对于检测和维修后的设备要进行跟踪式的
检测，当发现维修后设备未达到理想的工作状态，应
及时进行返修或复检，保证鼓风机维修工作质量，优
化其使用效果。
表2 某离心式鼓风机局部振动参数数据监测
参数测点振动位
移um
振动速度
mm·s-1
振动加速度
M·s-2采集时间
3Ｘ22 2.418.22001.10.3
3Ｙ24 2.623.22001.10.3
3Ｚ50 5.118.62001.10.3
4Ｘ55 5.947.22001.10.3
4Ｙ44 4.844.62001.10.3
磁悬浮鼓风机原理4Ｚ51 5.541.02001.10.3
3Ｘ25 2.821.82001.10.30
3Ｙ28 3.031.72001.10.30
3Ｚ52 5.422.92001.10.30
4Ｘ647.062.62001.10.30
4Ｙ50 5.851.22001.10.30
4Ｚ62 6.859.92001.10.30 3.4 利用在线监测系统诊断故障
一般在设计离心鼓风机再见检测及故障系统软件过程中，自常用的方法就是模块化设计方法，这种方法优势在于设计难度较低，而且在后期使用过程中软件和系统都更容易调整和优化。根据系统的功能性我们通常将其划分为信号分析、数据储存、数据采集、系统管理、显示控制、报警器管理、数据库管理等诸多模块，具体结构图如图2。
图2 在线监测诊断软件系统结构图
4 显示控制模块
各种数据信息想要传递给技术人员，必须通过显示控制界面进行显示，当改变显示方式时，系统内部的计算方法、分析模式及诊断结果都不会受到影响，显示控制模块中包含层叠和平铺、机组循环、测点循环等，机组循环表示已经被激活的界面机组当完成一次测点循环显示之后，对下一检测机组界面进行激活，并再次展开界面的测点循环显示。测点循环是能否通过窗口显示出趋势分析与时域波形等对该机组中的各测点波形进行显示。当测点循环选项被选中后，才能选择机组循环选项。
5 系统管理模块
在系统管理模块中最为主要的就是具备用户切换功能，其作用是能够切换普通用户和管理员身份，在初期登录时将普通用户身份设置为默认用户，在口令操作后即可完成用户身份转变。管理员身份登录时，可以对菜单栏中的选项进行选择，普通用户身份无法操作，在退出系统时需要输入口令。
6 数据储存模块
数据储存是系统的主要功能之一，其属于单独的子线程，通过数据采集模块所收集的所有原始振动数据和根据原始数据推算的特征数据，都会储存到系统当中。原始数据管理是对近期100 min所有通道所产生的震动原始采样数据进行储存和管理；特殊数据管理是将系统运行时所分析计算出的特征数据始终进行保存和管理。除此之外，还需要对系统出现报警情况时，所产生的各种原始数据进行储存，以便于后期对故障的分析，处理完毕后再经过人工操作来清除数据。
将在线故障智能检测诊断系统应用于离心鼓风机故障检测后，我国鼓风机设备检测的水平得到了大幅度提升，既能够实现将系统所产生中的异常数据更快的传递给技术人员，使整个设备的运行状态一直处于监控当中，提高设备的安全性和经济性，还能够防止由于鼓风机组发生故障而造成较为严重的经济损失，保证整个生产及工作能够顺利进行。
7 结语
通过一段时间的应用和实践，离心式鼓风机在诸多领域中应用愈发广泛，其除尘和通风等功能已经成为污水处理等行业的主要应用设备。对动能进行转化使其成为势能是离心式鼓风机的主要工作原理，虽然该设备具有非常突出的优势，但是当使用年限不断增加时，由于设计和安装环节导致的故障出现较为频繁，大大降低了设备的使用性能和经济性。相关企业及单位必须要重视对离心式鼓风机设备检测状态和故障诊断技术，不断提升故障监测水平，及时排除各类故障，为企业工作顺利开展提供保证。
参考文献：
[1] 王俊，陈帅. 离心式压缩机状态监测与故障诊断技术的应
用探讨[J]. 内燃机与配件，2019，40（5）：159-160.
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