叶片与轮盘疲劳开裂
焊接叶轮的裂纹多从叶片与前盘、后盘连接的角焊缝焊趾或焊根起裂，也见于叶片进口边根部、铆钉孔和轮毂与轮盘连接处。
风机的常见失效形式
叶轮磨损
含尘气流冲刷叶片工作面、进口边和叶片与轮盘连接处，叶片逐渐减薄、出现沟槽甚至穿孔，强度下降的同时破坏平衡。
积灰与结垢
黏性粉尘或潮湿烟气在叶片上不均匀附着，积灰随运行增长并可能突然成块脱落，使不平衡量发生跳变。
低温腐蚀与腐蚀疲劳
烟气温度接近酸露点时叶轮和壳体表面结露，酸性冷凝液造成腐蚀，蚀坑与焊趾叠加后成为疲劳裂纹源。
共振
叶轮、转子、轴承座或钢结构底座的固有频率接近转频或其倍频，振动被放大；变频调速的风机在升降速时可能在某一转速段明显共振。
失速与喘振
风机在流量过小、系统阻力过大的区域运行时，叶片表面气流分离，形成旋转失速或系统喘振，叶片承受强烈的交变气动载荷。
轴承损坏
悬臂式风机靠近叶轮的轴承负荷重；不平衡、不对中、润滑不良、热膨胀受阻和基础松动都会缩短轴承寿命。
基础与连接松动
地脚螺栓松动、灌浆层开裂、轴承座与底座间存在软脚或连接螺栓松动，使支承刚度下降，振动增大并出现多次谐波。
损伤现象、可能原因与核查方法
| 观察到的损伤 | 可能原因 | 建议核查 |
|---|---|---|
| 叶片与轮盘连接焊趾处裂纹 | 焊缝未焊透或焊趾过渡不良、叶片共振、离心应力叠加气流激振 | 无损检测全部焊缝，断口分析起裂处，测叶轮固有频率 |
| 多片叶片在相同部位开裂 | 设计应力偏高或共振，而非个别焊接缺陷 | 对比各裂纹位置与断口特征，核算应力，做模态测试 |
| 叶片减薄、沟槽、局部穿孔 | 含尘气流冲蚀 | 测量剩余厚度，分析粉尘成分和硬度，检查防磨层 |
| 叶片表面不均匀积灰，振动时大时小 | 积灰生长与脱落 | 停机检查积灰分布，对照振动趋势中的跳变 |
| 叶片与壳体表面蚀坑，有酸性沉积物 | 烟气结露的低温腐蚀 | 分析沉积物成分，核对烟气温度与运行方式 |
| 振动以一倍转频为主，相位稳定 | 不平衡 | 检查积灰、磨损、修补和平衡块，做现场动平衡 |
| 振动在某一转速段明显增大 | 转子或支承结构共振 | 测量升降速过程幅值与相位，做锤击测试 |
| 一倍转频振动方向性强，水平与垂直差异大，或伴有多次谐波 | 基础、地脚或轴承座松动，支承刚度不足 | 检查螺栓紧固、软脚和灌浆，测量连接面两侧振动相位差 |
| 叶轮在轴上松动，轮毂内孔有微动痕迹 | 高温下过盈配合松弛、键配合不良 | 测量轮毂与轴配合尺寸，检查键和锁紧装置 |
| 轴承过热或频繁损坏 | 动载荷过大、润滑不当、浮动端被卡、冷却不足 | 检查轴承布置和轴向间隙，分析润滑脂，测量振动 |
| 热态停机后再启动时振动大 | 高温转子静止时受热不均而弯曲 | 了解停机盘车情况，比较冷态与热态启动时的振动 |
叶轮开裂的设计、制造与运行因素
焊接叶轮的叶片与轮盘之间通常是角焊缝，焊缝根部若未焊透，相当于一条预制裂纹，焊趾过渡不圆滑也会形成明显的应力集中。叶轮旋转时这些部位承受很大的离心应力，同时还承受每转一周、每经过一个支撑或进口挡板时的气动激振，如果叶片或轮盘某阶固有频率与这些激振频率接近，交变应力会被显著放大。
现场修复也常常是隐患来源：在叶片上补焊、加焊防磨板或配重块，会改变局部刚度和固有频率，并引入新的焊接缺陷和残余应力。补焊后未做无损检测、未复核平衡和固有频率，是叶轮在修复后不久开裂的常见原因。
运行方面，风机在失速区附近运行、进口挡板长期小开度、进口气流不均，以及烟气温度过低引起腐蚀，都会降低叶轮的疲劳强度。材料选择上，高强度钢叶轮对焊接工艺更敏感，焊接热影响区硬化和冷裂纹需要严格控制。
- 设计：焊缝位于高应力区、叶片与轮盘连接刚度突变、叶轮固有频率与激振频率接近。
- 制造：角焊缝未焊透、咬边、焊趾过渡不良、热影响区硬化、焊后未消除应力。
- 修复：补焊和加装防磨板未经评定，修复后未检测、未平衡。
- 运行：失速区运行、进口挡板节流、积灰脱落冲击、低温腐蚀、频繁启停与变速。
风机振动测试与诊断
风机振动超标时，首先要在各轴承座的水平、垂直和轴向测量振动频谱与相位，同时记录转速、挡板开度、电流和介质温度。单凭振动总值无法区分原因，必须看频率成分和相位关系。
不平衡表现为径向一倍转频占主导，相位稳定且可重复；不对中常伴有二倍转频和较大的轴向振动，联轴器两侧相位相反；结构松动表现为一倍转频方向性强，水平与垂直振动差别大，连接面两侧测得的相位相差明显；旋转部件松动会产生丰富的谐波甚至分数倍频；叶片通过频率升高提示叶轮与蜗舌间隙不当或气流不均；旋转失速会在低于转频的频段出现不稳定成分。
共振的判断需要启停过程中的幅值与相位数据，或在停机时对轴承座、底座和叶轮做锤击测试，找出固有频率。变频风机可以在升速过程中扫描整个转速范围，找到振动峰值对应的转速。确认共振后，靠动平衡只能暂时降低振动，根本办法是改变结构刚度或避开该转速。
| 频谱与相位特征 | 可能原因 |
|---|---|
| 径向一倍转频为主，相位稳定 | 叶轮不平衡、积灰或磨损不均 |
| 一倍转频幅值和相位随时间漂移 | 积灰生长与脱落、转子热弯曲、叶轮在轴上松动 |
| 二倍转频明显，轴向振动大 | 联轴器不对中，冷态对中未考虑热膨胀 |
| 一倍转频方向性强，连接面两侧相位差大 | 地脚、底座或轴承座结构松动 |
| 多次谐波丰富，出现分数倍频 | 轴承配合松动、叶轮松动或碰摩 |
| 叶片通过频率幅值偏高 | 叶轮与蜗舌间隙不当、进口气流不均 |
| 低于转频的不稳定成分，伴随气流噪声 | 旋转失速或喘振 |
| 某一转速段幅值剧增，相位快速变化 | 转子或支承结构共振 |
现场动平衡的前提与注意事项
如果风机需要频繁动平衡，说明不平衡在持续变化，应从积灰、磨损、腐蚀、热弯曲或叶轮松动等根源上解决，而不是反复加重。
- 确认确实是不平衡频谱以一倍转频为主、相位稳定可重复，且排除了松动、不对中和共振，平衡才有效。
- 先清灰、再检查叶轮清除叶片积灰和结垢，检查叶片磨损和裂纹，有裂纹的叶轮不能靠加配重继续运行。
- 紧固与对中复紧地脚、轴承座和叶轮锁紧装置，检查对中，避免平衡结果被松动和不对中干扰。
- 测量与加重在工作转速下测量振动幅值和相位，用试重法确定影响系数，按计算结果加装或去除配重；宽叶轮或双支承转子往往需要双面平衡。
- 配重固定与复核配重的焊接或螺栓固定要可靠，焊接位置避开高应力区；平衡后在不同工况下复测，并记录配重位置和质量，供后续对比。
实验室检验与送样资料
- 裂纹叶片与焊缝：断口分析确定起裂位置和疲劳特征，截面金相检查未焊透、咬边、热影响区组织和硬度。
- 磨损与腐蚀：测量剩余厚度，分析粉尘和沉积物成分，检查防磨层的硬度、结合和剥落情况。
- 材料复核：叶片、轮盘和轴的化学成分、硬度和力学性能是否符合要求。
- 送样：开裂叶片或包含裂纹的叶轮局部、断裂的轴或轴承、典型积灰和沉积物样品；切割时避开裂纹区，避免热切割影响断口。
- 资料：风机型号参数与性能曲线，介质温度和含尘情况，叶轮图纸与焊接工艺，修复补焊记录，历次动平衡记录与配重位置，振动趋势，启停和调速记录，挡板开度，对中记录和基础结构图。
改进方向
- 叶轮制造：叶片与轮盘连接采用全焊透或改进坡口，焊趾打磨圆滑过渡，焊后消除应力并做无损检测。
- 避开共振：新叶轮和修复后的叶轮测量固有频率，结构和底座固有频率应避开运行转速及倍频；变频风机设置跳过共振转速段。
- 防磨：在磨损区采用耐磨材料或防磨层，加装后重新平衡，并评估对固有频率的影响。
- 防积灰与腐蚀：保持烟气温度高于露点，优化叶片形状和清灰方式，在腐蚀环境中选用耐蚀材料或涂层。
- 运行：避免在失速区和小挡板开度下长期运行，热态停机后保持盘车，减少频繁启停。
- 安装与基础：按热态补偿进行对中，保证地脚紧固、灌浆密实和底座刚度，检查轴承浮动端能自由伸缩。
- 状态监测：定期测振动频谱与相位，跟踪一倍转频趋势，发现跳变及时停机检查叶轮。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
风机做了动平衡，振动很快又大了，为什么？
说明不平衡在持续变化或者振动的主因不是不平衡。积灰脱落、叶片磨损、腐蚀、转子热弯曲和叶轮松动会使平衡状态不断改变；松动、不对中和共振则靠加配重无法根治。需要先找到原因再平衡。
叶轮焊缝开裂，补焊后还能用吗？
要看裂纹原因和位置。若是焊接缺陷导致的个别裂纹，按评定工艺补焊、检测和平衡后可以继续使用；若多片叶片在相同部位开裂，往往是应力过高或共振，补焊只能短期维持，应改进设计。
变频风机只有在某个转速下振动大，怎么处理？
这通常是共振。通过升降速测试和锤击测试确定共振频率和对应部件，可以在变频器中设置跳过该转速段，或通过加强底座、轴承座刚度改变固有频率。
引风机叶片磨得很快，有什么办法？
先分析粉尘成分、浓度和气流走向，确认磨损集中部位。可以在磨损区加装耐磨层或防磨板，改善除尘效率和进口气流分布。加装防磨件后要重新平衡，并评估对叶轮固有频率的影响。
风机振动大，是不是基础出了问题？
基础松动或刚度不足是常见原因之一，表现为一倍转频方向性强、连接面两侧相位差明显或出现多次谐波。现场测量各连接面的振动幅值和相位，能判断松动发生在哪一层连接。