直接空冷风机桥架振动研究

发布时间：2018-11-21 17:31

【摘要】：直接空冷系统的风机和驱动装置在运行过程中,往往会引起支承风机系统的风机桥架产生较大的振动,而风机桥架的振动与风机系统的运行频率及风机桥架的动力特性等有关。风机桥架的振动过大,将给电厂的安全运行带来隐患。本文以山西右玉电厂直接空冷风机桥架振动研究项目为依托,采用现场实测与有限元数值模拟分析相结合的方法,对直接空冷风机系统和风机桥架的振动性能开展了较为系统的研究,发现风机桥架的振动主要来源于风机系统运行时作用于风机叶片上的涡流激振力,风机叶片的涡流激振频率约等于风机基本转频与风机叶片数的乘积；在综合分析风机桥架振动现场实测数据和有限元数值模拟分析结果的基础上,提出了风机转轴扰力计算方法的设计建议和减震建议方案。主要研究结论如下。 (1)引起风机桥架振动的扰力因素主要有：风机系统初始状态偏心所产生的离心力作为激振力的强迫振动；叶片的气动力产生的升力和阻力对风机轴产生的弯矩和扭矩效应,即弯曲-扭转耦合振动；当风机系统的运行速度提升,空气流场中由叶片产生的涡流激振效应会作用于风机叶片,加剧了风机系统及风机桥架的振动。其中,空气流场中由叶片产生的涡流激振效应是引起风机桥架发生剧烈振动的主要原因之一。 (2)通过风机系统及风机桥架的现场振动测试和有限元数值模拟分析,发现风机桥架的振源主要来源于风扇叶片产生的涡流激振效应,振源的频率等于风机转频与风扇叶片数的乘积；风机运行时因转子偏心作用的惯性力也是引起风机桥架振动的原因之一,但相对于风扇叶片产生的涡流激振效应引起的风机桥架振动而言,风机运行时因转子偏心作用的惯性力引起的风机桥架振动较小,对风机桥架的振动不起控制作用。风机桥架结构设计时,风机桥架的自振频率应避开风扇叶片产生的涡流激振频率,同时也宜避开风机的转动频率。这是从设计层面控制风机桥架振动最为有效的减振措施之一。 (3)5叶片风机在50Hz-55Hz转频运行时,风机叶片的涡流激振频率为8.585Hz-9.44Hz,与风机桥架水平或竖直方向的一阶自振频率接近；6叶片风机在40Hz-55Hz转频运行时,风扇叶片产生的涡流激振频率为8.238Hz～11.328Hz,与风机桥架水平或竖直方向的一阶自振频率接近,可能引起风机桥架发生“类共振”现象。 (4)通过对风机系统电动机振源的动力响应测试,发现振源烈度随转频不同而发生明显变化,其基本规律是：在20Hz-30Hz转频的范围,振源烈度缓慢增大,到达30Hz转频时振源烈度达到一个极大值点；在30Hz-45Hz转频的范围内,振源烈度相对平稳,振源烈度变化不大；在45Hz-55Hz转频的范围内,振源烈度随转频增加而增大,到达55Hz转频后,振源烈度达到另一个极大值点,该点也是所有转频下风机系统振源烈度的最大值。 (5)通过风机系统及风机桥架的现场振动测试和有限元数值模拟分析,从主动控制振源振动和被动加固风机桥架两个方面提出了一系列减振措施(包括：通过增加叶片数减振；通过降低电动机的高度减振；通过加大风机桥架栏杆的刚度减振；通过将水平支撑直接加到风机基础板上减振等),可供直接空冷风机桥架振动设计与改造参考。 (6)风机转轴轴向应变频谱曲线的应变峰值出现在风机叶片的涡流激振频率附近,风机转轴截面总弯矩的最大值并不是随着风机转频的增大而增大,而是在某些转频区段出现峰值。风机转轴截面总弯矩峰值的变化规律与现场实测的风机桥架的动力响应规律及振源烈度随转频不同而发生明显变化的规律是基本一致的。根据风机系统及风机桥架的现场振动测试和有限元数值模拟分析结果,本文提出了风机转轴扰力(即风机转轴截面总弯矩)的近似计算公式的设计建议,可供直接空冷风机桥架结构设计时参考。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM621;TU834.4

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本文编号：2347714