杭州微光电子股份有限公司 俞 翔

利用数据分析理论消除影响外转子轴流风机振动的因素

杭州微光电子股份有限公司 俞 翔

外转子轴流风机是利用外转子电机直联风叶的一种新型风机。外转子电机具有电机空间及材料利用率高的特点，外转子风机具有结构紧凑、外形美观的特点，越来越多地取代传统轴流风机用于制冷暖设备。

外转子轴流风机由于其一体式结构，导致影响整机振动的因素过多。当出现振动测试不合格的情况，风机只能整体拆分或重新测量定子的同心度，或测试转子的同心度，或重做风叶的平衡，甚至还得去测量轴承和轴承室的配合尺寸。因此要提高外转子轴流风机的振动测试合格率，从生产过程的源头上控制各种导致产品振动的因素,才是解决问题的关键。

一、机械振动模型

机械振动是指质点（或任何物体）在其稳定平衡位置附近所做的周期性往复运动。它是一种特殊而又广泛存在的运动形式，描述振动的物理量有位移、速度和加速度。最简单的振动是简谐振动，其数学表达式为：

x(t)=Αsin(ωt+φ)。 （1）

振动是一个具有大小和方向的物理量，是一个矢量，其特性取决于振动的3个要素。振幅 A 表示振动的大小，角频率ω表示振动的快慢，初始相位角φ表示振动物体的初始位置。

二、原因分析

在此数学模型的指导下，针对解决外转子轴流风机振动故障，我们成立了QC小组，小组成员有技术人员、质管人员、生产管理人员、各工序有一定经验的生产员工组成。首先运用了头脑风暴法，集思广益，编制了因果图（图1）。因果图成形后，所有影响的因素基本明确，我们就将消除这些因素的方法再列明，从主要问题着手解决。对有些一次就可消除的因素立即着手改善，对那些需要日常控制的，首先安排对员工的强化培训，并落实责任人加强监控，同时在文件中体现固化。

大家一致认为，其中最主要的也是一直困扰我们的因素是振动量的测试，由于外风机绝大多数是配合机组使用的，经常出现我们测试认为振动好，而客户安装后整机振动大的现象。分析原因都是因为风机本身的振动值偏大引起的，我们首先将重点放在探讨风机的振动测试方法上。

三、解决方案

在组织小组成员认真仔细地学习了《轴中心高为56mm及以上电机的机械振动和振动的测量、评定及限值》（GB 10068）以及《通风机振动检测及其限值》（JB/T8689）后，选择了刚性安装方式，按风机的规格及固有频率将风机分类，制作其模拟支承系统，支承系统的频率约为风机频率的1.2～1.5倍。为检查支承系统的可信度，我们多方联系国内外振动测试技术权威，基于德国Artem is振动的高级分析技术，综合了浙江大学的动平衡测试系统。通过不断实验，我们找出风机和基座的共振状态，然后再将测量值去掉基座的振动，以获取风机的真实振动值。测试人员利用两个传感器不断改变位置，并采用相接近的点相互作为参考点和位移点，将获得的一组组测试数据进行比较，然后判断风机与支承座的整体振动状况。

振动值就是风机本身的振动加上基座的共振。由于在垂直方向达到了平衡，支架对风机的影响值最小。这时测得的振动值略大于风机真实振动值，从生产厂加强控制的质量指标的角度，我们认为这一数据可视作风机本身振动值，这样也就确定测试方式。

接下来问题也发现了，那没有通过测试的10%的风机，通过反复考证后终于得出结论，我们的平衡仪精度不够！对症下药，小组成员提出了采用修正值去校正平衡的建议，很快得到试验和采用，通过复式平衡后的风机98%可一次通过测试，我们的产品整体振动质量提高了一个档次。

四、结论

影响外转子轴流风机整机振动的因素很多，传统的测试方法无法满足生产检测的要求。为了提高外转子轴流风机的振动测试合格率，我们建立了一种新的分析方法，利用数据分析理论消除影响外转子轴流风机振动的因素，从而从生产过程的源头上消除各种导致产品振动的因素，并取得了非常好的效果。