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风机倍频干扰对空冷梁式桥架振动影响的实验研究.docx
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摘要
空冷风机桥架振动问题一直困扰着我国北方火电厂。对陕西神木某电厂空冷风机桥架振动进行了测
试。测试结果表明,桥架振动来源于 3、4、5、6 倍轴频(风机叶片数为 6,6 倍轴频也称叶频)。
叶频干扰对桥架振动的影响最大,在风机运行过程中一直存在,在低转速时也很明显,而 3、4、5
倍轴频干扰在风机转速较高时才会产生影响。对桥架进行锤击实验和扫频实验,结果表明,3、4、
5 倍轴频和叶频刚好处于共振频率附近时,会引起风机桥架剧烈振动。测试结果可为后期桥架动特
性设计提供参考,为桥架设计和减振提供依据。
Abstract
The vibration problem of air-cooling fan bridge has been troubling the thermal
power plants in north China. The vibration of air-cooling fan bridge in a power plant
was tested in Shenmu County, Shanxi Province. The results show that bridge
vibration comes from 3 times, 4 times, 5 times and 6 times of shaft frequency. The
number of fan blades is 6, that is, 6 times shaft frequency is also called blade
frequency. Blade frequency interference has the greatest influence on the vibration
of the bridge, which always exists during the operation of the fan, and it is also
obvious at low speed. However, the 3 times, 4 times and 5 times of shaft frequency
will have an effect when the fan speed is higher. Through the hammering test and
sweep frequency test of the bridge, it is shown that when the blade frequency and
shaft frequency of 3 times, 4 times and 5 times are close to the resonance
frequency, the bridge of the fan will vibrate violently. The test results can provide a
reference for the later design of bridge dynamic characteristics, and provide a basis
for bridge design and vibration mitigation.
译
关键词
风机桥架; 振动测试; 叶频; 模态分析; 扫频分析
Keywords
fan bridge; vibration test; blade frequency; modal analysis; sweep frequency
analysis
译
由于水资源匮乏,近年来,我国北方地区火力发电厂的水冷技术逐渐被空冷技术替代。空冷技术采
用风机强制对流的方式对管束内乏汽进行冷却。由于所需冷却的乏汽量大,所需空冷风机不仅数量
多,且规 格 大。一 般 600 MW 机组单台 机 需 要 56 个风 机 单元,单 个风机直径 达 10 m 左右。风
机安装在风机桥架上,在风机运行过程中,风机桥架会产生振动
[ 1-4]
。过大的振动会导致风机、电
机及减速机等设备损坏,如 2008 年怀安电厂空冷岛的风机桥架振动过大,后期花费数百万元对风
机桥架进行改造。因此探索风机桥架的振动原因对风机桥架的设计具有重要的工程及经济意义。
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目前有关风机桥架振动研究的文献并不多。文献[5-8]在 1∶1 的桥架模型上,对桥架进行了一
系列的实验测试及分析,初步得出引起桥架振动的 3 种干扰分别为风机转子的偏心、风机扇叶平面
外的振动以及扭矩的结论,但研究并不深入。屈铁军等
[ 9 ]
采用动态应变测试技术对风机轴的应变
进行测试,结果表明风机在运行过程中产生了 4 种扰力。赵飞等
[ 10]
研究了多台风机在运行中对桥
架振动的影响,但没有分析导致风机桥架振动的原因。文献[11,12]对桥架振动进行了现场实
测,在数据分析中列出了各点的振动情况,但没有指出频谱中产生峰值的可能原因。刘林等
[ 13]
通
过自振特性和强迫振动实验分析了风机桥架的振动,并指出在设计过程中桥架的自振频率应避开风
机工作状态产生的频率,避免共振。
在上述研究的基础上,本文对陕西神木某余热发电工程空冷风机桥架振动问题进行了分析,通过强
迫振动实验、锤击实验和扫频试验,探究了引起风机桥架振动的原因,并结合其他几家电厂空冷桥
架振动情况分析,结果发现,风机桥架振动与 3、4、5、6 倍轴频(风机叶片数为 6,6 倍轴频也
称叶频)有关,其中,叶频干扰对桥架振动的影响最大,在风机运行过程中一直存在。
1 风机桥架及其振动测试方案
1.1 风机桥架概况
测试对象为陕西神木某余热发电工程的风机桥架,所在空冷平台高度为 25 m,为混凝土框架结构。
平台上一共有 6 个由风机、桥架及翅片等组成的冷却单元,并排两列分布。每个冷却单元含有 1 台
风机和支撑风机的桥架,如图 1(a)所示。该风机桥架采用钢桁架式结构,桥架跨度为 9.1 m,
宽度为 1.6 m,高度为 0.35 m(不包括护栏高度),主体由 H 型钢组成。该风机总质量为 845
kg,叶片质量为 65 kg,减速机质量为 650 kg,减速机减速比为 11.47,电机质量为 967 kg,
电机额定转速为 1 480 r/min,电机转速控制范围为额定转速的 50%~100%。现有的风机按照 6
个叶片的规格设计,在运行过程中稳定性较高。风机由电机驱动、减速机减速。风机、减速机及电
机安装在桥架中部,如图 1(b)所示。风机桥架及各构件安装的误差控制在国家要求标准范围内。
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