冷水机组
关注压缩机转频、齿轮啮合或转子啮合频率、排气脉动,以及低负荷下的喘振倾向和沿管路的传递。
冷水机组、空调机组、循环水泵和风机盘管构成了建筑暖通系统的主要运转设备。它们大多安装在地下室、设备层或屋面,周边就是办公、客房、病房或住宅,因此暖通设备的振动问题很少只停留在设备本身,更多表现为楼上楼下的低频嗡嗡声、吊顶和管道异响、墙面或楼板可感知的颤动。检测时要同时回答两个问题:设备自身运转是否正常,振动又是经过哪条路径传到了被投诉的房间。
不同机型的激振特点差别明显。离心式冷水机组转速高,齿轮增速型机组还存在齿轮啮合成分,低负荷或冷却水温度偏高时运行点容易靠近喘振区,出现不规则的低频波动和明显的气流声;螺杆式机组的主要激振来自阴阳转子的啮合与排气脉动,频率等于转子齿数乘以转速及其谐波,常通过排气管、油分离器和冷凝器壳体向外传递;涡旋机组体量小,但多台并联时启停频繁,管路振动和启停冲击更为突出。
关注压缩机转频、齿轮啮合或转子啮合频率、排气脉动,以及低负荷下的喘振倾向和沿管路的传递。
箱体内风机通常带内置减振器和皮带传动,常见积灰不平衡、皮带与带轮问题、运输固定件未拆除。
冷冻水泵、冷却水泵多装在惯性基础或减振台座上,常见减振失效、软接头受力、叶片通过频率偏高。
单台振动不大,但数量多、直接吊装在楼板下,吊杆缺少弹性吊架时容易把振动带进室内。
暖通机房里往往多台设备同时运行,单看某一个测点的总振动值很难判断问题出在哪里。把频谱中的主要成分与各台设备的转频、叶片通过频率、啮合频率和皮带频率逐一对应,是区分来源的第一步。下表列出现场最常遇到的几种情况。
| 现象与频率特征 | 可能原因 | 现场如何确认 |
|---|---|---|
| 设备侧一倍转频为主,水平方向偏大,相位稳定 | 风机叶轮积灰或磨损导致不平衡,水泵叶轮局部损伤 | 清灰前后对比,测量各轴承座相位关系,必要时做现场动平衡 |
| 螺杆机转子啮合频率及其谐波突出,排气管振动明显 | 排气脉动沿管道传递,管道支架刚性连接楼板,或管段接近声学共振 | 沿排气管多点测量,对比不同负荷段,必要时结合压力脉动测试 |
| 离心机组低负荷时出现不规则低频波动和喘振声 | 运行点接近喘振区,冷却水温度或导叶开度设定不合适 | 记录负荷、导叶开度和冷却水温度,与振动时间历程同步对照 |
| 变频设备在某一转速段振动和噪声突然增大 | 该转速对应的激振频率与减振系统、楼板或管道固有频率接近 | 做升降速扫频,结合敲击测试找出固有频率位置 |
| 减振器上下两侧振动接近,隔振几乎不起作用 | 减振器压并、限位螺栓未松开,杂物或管道形成刚性短路 | 测量减振器上下两侧同频率幅值,逐项检查短路连接 |
| 皮带转频及其倍频突出,振动时大时小 | 皮带磨损、张紧不当或带轮不共面 | 用频闪观察皮带运行,检查带轮共面度与张紧状态 |
| 室内低频嗡嗡声在设备启动后出现,停机后消失 | 结构传声经楼板、墙体或管道支吊架传入 | 逐台启停对比,测量投诉房间楼板振动与设备频率的对应关系 |
暖通设备的振动控制主要依靠弹簧减振器、橡胶减振垫、惯性基础和软接头,其效果取决于安装状态,而不只取决于产品本身。现场常见的问题包括:弹簧减振器受力不均,有的被压并、有的几乎不受力,设备整体倾斜;带限位功能的减振器安装后没有松开限位螺栓,等于把设备刚性固定在楼板上;惯性基础与地面之间掉进碎石、砂浆,或被后做的找平层顶住;橡胶垫长期受油污和高温影响变硬开裂,弹性明显下降。
软接头同样容易失效。橡胶软接头常被用来弥补管道对口偏差,长期处于拉伸、压缩或偏心状态,既失去柔性又可能渗漏;带限位拉杆的软接头如果拉杆螺母被拧紧,软接头就成了一段刚性短管;空调机组出风口的帆布软接被拉得过紧,同样会把箱体振动传给风管。判断减振是否有效,最直接的办法是在减振器或软接头两侧同时测量,比较同一频率成分的幅值衰减,而不是只看设备本体振动的大小。
设备做了隔振,振动仍可能沿管道传出去。机房内靠近设备的若干个管道支架如果直接焊接或锚固在楼板、梁上,水泵和机组的振动会经过软接头残余的刚度和水体脉动进入管道,再经支架传给结构;管道穿墙、穿楼板处若用砂浆填实,也会形成传递通道。沿管道从设备往外逐个支架测量,往往可以看到振动在某个刚性支架处转移到结构上,这就是需要改为弹性支吊架或弹性封堵的位置。
楼板共振是暖通投诉中最难处理的一类。设备层或屋面楼板的竖向固有频率如果与水泵、风机的转频或其倍频接近,即使设备本身振动不大,楼板响应也会被放大,在下层或相邻房间表现为持续的低频嗡声或轻微晃动。变频运行让问题更隐蔽:设备只在某一转速范围内触发共振,白天负荷高时正常,夜间低负荷降速后反而出现投诉。确认这类问题需要把楼板的固有频率测出来,再与设备在实际运行转速范围内的激振频率对照。
噪声投诉还要区分空气声和结构传声。空气声主要通过门窗、风管和孔洞传播,结构传声则表现为房间墙面和楼板本身在振动。同时测量投诉房间的楼板振动和机房设备振动,若两者在同一频率上随设备启停同步变化,结构传声就是主要来源,整改重点应放在隔振和传递路径上,而不是加装吸声材料。
| 测点位置 | 测量目的 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 压缩机、电机、水泵、风机的轴承座 | 判断设备自身运转状态和故障类型 | 水平、垂直、轴向三个方向,测点靠近轴承承载区 |
| 减振器上方与下方 | 评价隔振效果,查找刚性短路 | 上下测点尽量在同一竖线上,同步采集,比较同频率幅值 |
| 软接头两侧与首个支架 | 判断软接头是否失去柔性以及管道传递程度 | 沿管道轴向和横向测量,记录软接头实际伸缩状态 |
| 机房楼板与设备基础周边 | 判断设备对结构的激励大小 | 测点避开墙角和梁柱,选在板跨中和设备附近 |
| 投诉房间楼板与墙面 | 确认结构传声并与设备频率对应 | 在投诉时段测量,同时记录设备运行台数和转速 |
| 管道穿墙、穿楼板处 | 检查是否存在刚性传递通道 | 穿越处两侧对比测量,结合现场查看填充方式 |
多台设备并列时,各测点应尽量同步采集,便于在同一时刻比较频率成分的来源和衰减。
结果判断分为三个层面。设备本体振动按相关标准、设备厂家要求或合同约定评价,同时结合频谱判断故障类型;隔振效果看减振器、软接头两侧同频率振动的衰减程度,衰减不明显说明隔振系统没有起作用;楼板和室内振动按设计要求或相关环境振动标准评价,并与设备激振频率逐一对应,确认是哪台设备在哪个工况下引起。只有把振源、传递路径、受影响房间三个环节都对应起来,整改才不会走弯路。
整改后应在相同工况、相同测点复测,用前后对比数据确认效果。
现场测试由北京团队的工程师带仪器完成;测点方案、评价依据和报告形式在方案中与您确认。北京以外的项目按地点、测点数量和工期安排人员和仪器。需要配合材料检测或失效件分析的,可以与失效分析一并安排。
设备振动不大不代表传出去的振动小。减振器失效、管道刚性支撑或楼板固有频率与设备频率接近,都会让少量振动被放大并传进房间。需要同时测设备、传递路径和投诉房间,才能找到原因。
常见原因是限位螺栓或运输固定件没有松开,减振器选型偏硬或受力不均,以及管道、桥架、排水管把设备和结构刚性连在一起。在减振器上下两侧同步测量,可以直接看出隔振是否起作用。
夜间背景振动更低,设备降速后也可能进入共振转速区,因此投诉常集中在夜间。测试应安排在投诉时段,并记录当时设备运行台数和转速,必要时模拟夜间运行组合。
通常需要短时逐台启停,以分离各台设备的贡献并测量背景振动。具体安排可以与运维方协商,在不影响供冷供暖的时间窗口内分段进行。
不一定。如果共振只出现在较窄的转速区间,并且运行上允许,可以先在变频器中设置跳频避开该区间;如果常用转速正好落在共振区,才需要考虑调整支架、加固楼板或改变隔振系统。