摘要：转炉煤气离心风机是冶金工业中的关键设备，其转子动平衡对风机的正常运行至关重要。然而，由于制造、安装误差以及运行中的磨损和腐蚀等原因，风机转子往往会出现不平衡现象，导致设备振动增大、寿命缩短，甚至引发故障停机。文章系统分析了转子失衡的原因，并详细探讨了动平衡修复技术的关键要点，包括平衡面的选择、校正质量的确定、校正方式的选择、动平衡精度等级的选择以及动平衡转速的确定。

　　关键词：转炉煤气离心风机；转子动平衡；修复技术；平衡面选择；动平衡精度

　　转炉煤气离心风机的转子作为核心部件，其动平衡状态直接影响风机的整体性能和寿命。动不平衡会引发风机的剧烈振动，导致轴承和其他关键零部件的过早损坏，甚至引发设备故障和停机，增加维护成本和生产风险。动平衡修复技术旨在通过精确的测量和校正手段，恢复转子的质量分布均衡，降低振动幅度，提高风机的运行平稳性和效率。在现代冶金工业中，采用先进的动平衡修复技术，不仅能够延长设备使用寿命，还能提升系统的整体可靠性和安全性。

　　1转炉煤气离心风机转子失衡原因分析

　　1.1制造和安装误差

　　在转炉煤气离心风机转子的生产和安装阶段，加工偏差和装配不一致性是引发动态平衡不稳定的关键因素之一。在制造过程中，机械加工的公差常常难以达到理想标准，特别是在叶片和轴承座等关键部件上。即使是细微的几何形状和尺寸公差，例如，线性度、圆度和同心度的偏差，都可能导致质量分布不均。以叶片厚度偏差为例，这些微小的差异（如约0.05mm）可能引发转子的不平衡。在联轴器的安装阶段，若转子及相关部件的安装存在不精确之处，例如，偏心，即使偏心量仅为0.02mm，也可能导致动态不稳定。此外，转子各部分在组装中的位置偏差和角度误差，即使安装角度误差在1。以内，也可能对转子的稳定性产生显著负面影响［1］。尽管这些误差看似微小，但在高速旋转过程中，离心力会导致偏差被放大，进而引起更显著的振动和不稳定性，最终引发设备故障。

　　1.2运行中的磨损和腐蚀

　　风机的旋转部件在长期工作中，常常受到气流中微粒或腐蚀性气体的影响，导致其表面出现不规则的摩擦或腐蚀。例如，当气流中含有直径为10μm的粉尘粒子时，这些微粒以超过100m/s的速度撞击高速旋转的叶片。经过数千小时的工作，这些尘埃粒子可能会在叶片的前缘和部分表面造成约0.1mm深的磨损。这种不均匀的磨损会影响叶片的厚度和质量分布，进而破坏动平衡。此外，当处理含有硫化物或其他腐蚀性气体时，转子表面的腐蚀也会对动平衡产生负面影响，腐蚀速率可能达到每年0.05mm。由于腐蚀坑的形成，质量分布的不均一性被放大，导致转子质量中心偏离几何中心，造成动不平衡。由于风机转子通常在2000~3000转每分钟的速度范围内运转，这种细微偏差在高速旋转时被进一步放大，从而引发设备振动和噪声显著增加，可能导致轴承提前损坏或密封件失效。

　　1.3物料堆积和附着物

　　风机在运行过程中，输送的介质中经常含有尘埃、微粒或其他杂质，这些物质可能会在风机叶片或转子表面累积，形成附着物，从而导致转子的动平衡失调。例如，当处理含有高粉尘的煤气样本时，粉尘粒子的直径通常在5~50μm。这些粉尘粒子随着气流移动时，会以50~200g/h的速度沉积在转子表面。尤其是在转子叶片的迎风面和转子内部的特殊区域，很容易发生不均匀的物质堆积。随着堆积物的增加，转子的质量分布会发生变化，从而损害转子的平衡。当堆积物厚度达到1mm时，由于质量增加，动平衡的偏差可能会超过2g。尤其是在转速上升到2500r/min时，这种不平衡可能会进一步导致设备振动和运行不稳定。此外，介质中的油渍和黏附杂质可能会在转子表面留下难以清除的附着物，增加了维护的复杂性。为了减少此类问题的发生，建议定期对转子进行清洁和保养。同时，在设计阶段可以考虑使用耐磨或防粘材料，以减缓物料的堆积和附着物的形成，从而确保风机转子保持动平衡状态。

　　为了更清晰地展示转子失衡的具体原因及其对风机性能的影响，表1详细列举了多种失衡导致的案例，包括振动幅度、磨损深度、腐蚀区域和物料堆积情况。数据分析表明，磨损和腐蚀是主要的不平衡原因，其平均振动幅度分别为6.5mm/s和5.8mm/s，明显超过由制造误差引起的4.2mm/s。尽管在样本中物料堆积的情况并不常见，但它引起的振动幅度最显著，达到7.1mm/s。显然，对于磨损、腐蚀以及物料堆积问题，采取适当的保护和清洁措施是动态平衡修复中的关键环节［2］。

　　2动平衡修复前注意事项

　　在进行动平衡修复之前，对转子的细致检查和深入分析是确保修复任务顺利完成的关键。首先，必须使用精密设备仔细检查转子的结构，重点确认轴承是否磨损、叶片是否出现形变或裂缝，以及转轴是否弯曲等潜在机械问题，这些问题可能影响动平衡修复的效果。此外，必须彻底清理转子上的污渍、积尘和其他附着物，尤其是叶片区域，因为这些微小的杂质可能影响平衡测量的准确性。建议使用专门设计的工业清洁剂，确保转子表面得到彻底清洁。最后，应确保修复过程中各部件的安全性，尤其要细心检查连接部位的紧固状态，确保所有紧固件都处于稳定工作状态，避免因松动或疲劳失效而在修复过程中发生意外损坏，从而保证设备的整体稳定性和安全性。

　　3动平衡修复技术要点

　　3.1平衡面的选择

　　在动平衡修复过程中，选择合适的平衡面对于确保修复工作的有效性至关重要。通常，平衡面的选择应考虑转子的几何形状、不平衡的表现以及其工作状态。例如，对结构紧凑且质量集中于特定区域的短轴转子，通常使用单平衡面来完成校正。在这种情况下，平衡面通常选择靠近质量不平衡点的横截面位置，通过适度调整该位置的质量来达到整体动平衡效果。对于长轴型转子或多叶片风机的转子，由于其质量分布较为复杂，往往需要进行多平衡面的修正，以避免单一平衡面修正可能导致的其他部位不平衡现象。通常，长轴转子会选择两到三个平衡区域进行校正，这些区域的间隔根据转子的长度和质量分布来决定，通常距离为200500mm［3］。对于多片叶片的风机转子，应选择靠近叶片基部的区域作为平衡面，以确保在动平衡修正后，转子保持稳定的性能。合理选择平衡面不仅能大大增强动平衡的效果，还能显著降低转子的振动和噪音，从而延长设备的使用寿命。

　　3.2校正质量

　　在动平衡修复过程中，确保校正质量的精确性是核心步骤之一，这一步骤的精度将直接影响修复效果。通常，利用动平衡仪器在转子的不同振动角度进行信号采集，并通过精确计算来确定偏差质量的具体大小和位置。一般来说，校正质量的大小与转子的失衡量成正比，例如，当失衡量达到10g·mm时，通常会将校正质量调整在2~3g的范围内，以确保修正后的质量中心与转子的旋转中心大致一致。在小型风机转子的校正中，校正质量通常不超过1g，而对于大型工业风机转子，校正质量可能高达数10g。为了最小化对转子整体平衡的不良影响，校正质量的分布需要进行精细的数学计算。为了实现动平衡目标，可以在校正位置适量增加或减少校正块，或采用其他手段，如移除多余的材料或添加更多的配重块。在选择校正质量时，不仅要考虑转子的物理特性，还需考虑其在实际工作环境中的影响，确保其长期稳定性，并防止因材料或环境因素引发的二次失衡问题。

　　3.3校正方式

　　在动平衡修复过程中，选择合适的校正方法是解决动态不平衡问题的关键。常见的修复方法包括增加配重块、移除多余材料、打孔去重以及重新焊接。对于轻微的失衡状况，通常采用在转子上增加或减少配重块的方式来修正。例如，在转子的适当位置添加一个10g的配重块，可以有效平衡一个失衡量为100g·mm的转子。如果转子的失衡质量较大，并且某些部位的厚度增加时，移除多余材料是一种常见的修正方法。这可通过车床加工或在特定位置进行打磨，降低材料的重量，从而实现平衡。打孔去重是一种更为精确的校正技术，特别适用于那些难以仅通过增加或减少重量来实现平衡的转子部件。该技术通过在特定区域打多个深度不同的孔洞，移除材料来实现动态平衡。当转子由于严重的失衡、腐蚀或磨损而导致质量不均时，补焊技术是一种高效的修正方法，通过焊接材料来填补缺失的质量部分。
      3.4动平衡的精度等级选择

　　风机的运行稳定性和使用寿命直接受到动平衡精度等级选择的影响。动平衡的精确度通常以G级表示，常见的精度等级有G6.3、G2.5和G1.0。在风机转子的平衡选择中，通常选择G2.5级别，这意味着在其工作转速下，振动速度应维持在2.5mm/s以下，从而确保设备能够长期稳定运行［4］。然而，对于要求高度精确的风机，如高速离心风机和特殊工艺用风机，可能需要达到G1.0或更高的标准，其振动速度必须低于1mm/s。在实际的平衡修复工作中，选择精度等级时，还必须全面考虑风机的操作环境、工作条件和设备的抗振能力。例如，对于那些长时间在炎热、潮湿或含有有害气体环境中运行的风机，建议采用较高的精度级别，以显著减轻设备运行中的振动和噪音，并增强其稳定性和耐久性。在选择精度等级时，需要在修复成本和实际需求之间找到平衡，避免过度追求高精度而导致修复成本增加。

　　3.5动平衡转速的选择

　　在动平衡修复过程中，选择适当的动态平衡转速至关重要，因为转速的变化直接影响测量的准确性和修复的效果。进行动平衡修复时，通常选择风机的实际工作转速或略低于工作转速的范围内进行精确的平衡校正。例如，对于转速达到3000rpm的风机转子，其动态平衡通常设定在2500~2800rpm。这是因为在接近工作转速的条件下进行校正，可更准确地模拟风机在真实运行中所承受的力，从而使校正后的数据更贴近实际的工作条件。

　　如果动平衡修复是在转速低于1000rpm的情况下进行，由于离心力不足，可能导致测量数据出现偏差，进而影响整体修复效果。另一方面，选择过高的转速可能引发转子和动平衡设备的共振，增加修复过程中的安全风险。在选择动平衡转速时，除了要考虑转子的物理和结构特性，还需要确保不因过高的转速产生过大的机械应力，以避免对转子造成损坏。

　　4修复后的检测与验证

　　4.1动平衡检测方法和标准

　　在修复完成后，对转子的动平衡进行监测是评估修复效果的关键步骤，确保其能恢复到最佳运行状态。常用的检测技术包括振动分析和激光测量技术。通过在转子各个部位安装加速度传感器，振动分析法测量转子的振动速度和加速度，并根据这些数据评估动平衡效果。利用激光干涉仪测定转子旋转过程中的振动幅度和相位，激光测量法则能够提供非常精确的测量结果。为确保测量过程中的数据准确性和可靠性，需关注外部条件如环境温度和湿度的影响，同时对测量设备进行精确调整，以减少系统误差。为保证检测结果的连续性，需要反复检验，以防测量误差导致评估偏差，从而影响转子的正常运行［5］。此外，根据转子的类型和工作条件，应选择合适的检测技术和参数，确保检测数据的适用性和可靠性。

　　4.2试运转和性能评估

　　修复后的转子在正式运行前，必须经过严格的试运行以确保其动态平衡和整体性能。在风机进行试运转时，应持续监测风机的振动，尤其是在接近工作速度时，以确保振动幅度保持在可接受范围内。在试运行期间，需密切关注转子的温度变化、噪音情况和轴承的工作状态，以评估修复后的转子稳定性和可靠性。同时，还需对风机的风量、风压和能耗等核心性能进行详细评估，确保其完全满足设计要求。如果在试运行中出现异常振动、温度异常升高或性能下降等情况，应立即停机检查。根据实际情况，及时调整和更新修复方案，例如重新进行平衡调整或更换损坏的部件，以确保修复效果达到预期目标。试运行结束后，还需对所有运行参数进行详细记录，确保未来的设备维护工作能够参考这些数据，并根据实际操作结果决定是否需要进一步的技术优化或调整，以确保设备能够长期稳定运行。

　　5结束语

　　转炉煤气离心风机转子的动平衡修复是确保设备稳定运行和延长使用寿命的重要技术环节。有效的动平衡修复不仅能显著降低由于动不平衡引起的振动和噪声，还能减少因振动导致的零部件磨损和故障，从而提高设备的整体可靠性和生产效率。通过科学的修复方法，如精确的平衡面选择、校正质量分配和动平衡精度等级控制，可以在实际工程中显著优化风机的性能。

　　［1］翁万卿，马克.转炉煤气回收除尘风机轴向振动原因分析［J］.冶金设备，2022（2）：70-72+32.

　　［2］王国君，肖任情.转炉煤气离心风机转子动平衡修复技术要点［J］.冶金动力，2024（1）：24-26+47.

　　［3］杨朝刚，杨国军，金洪水，等.转炉煤气轴流风机振动故障分析与处理［J］.风机技术，2014，56（1）：87-92.

　　［4］杨金堂，曾璐，肖潇，等.基于有限元的转炉煤气风机叶轮静动态特性分析［J］.武汉科技大学学报，2015，38（4）：290-293.

　　［5］曾璐.转炉煤气鼓风机叶轮动力学与裂纹分析［D］.武汉：武汉科技大学，2015.