【摘要】：直接空冷系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置在運(yùn)行過程中,往往會(huì)引起支承風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)橋架產(chǎn)生較大的振動(dòng),而風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)與風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行頻率及風(fēng)機(jī)橋架的動(dòng)力特性等有關(guān)。風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)過大,將給電廠的安全運(yùn)行帶來隱患。本文以山西右玉電廠直接空冷風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)研究項(xiàng)目為依托,采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與有限元數(shù)值模擬分析相結(jié)合的方法,對(duì)直接空冷風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)性能開展了較為系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)主要來源于風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)作用于風(fēng)機(jī)葉片上的渦流激振力,風(fēng)機(jī)葉片的渦流激振頻率約等于風(fēng)機(jī)基本轉(zhuǎn)頻與風(fēng)機(jī)葉片數(shù)的乘積；在綜合分析風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和有限元數(shù)值模擬分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸擾力計(jì)算方法的設(shè)計(jì)建議和減震建議方案。主要研究結(jié)論如下。 (1)引起風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)的擾力因素主要有：風(fēng)機(jī)系統(tǒng)初始狀態(tài)偏心所產(chǎn)生的離心力作為激振力的強(qiáng)迫振動(dòng)；葉片的氣動(dòng)力產(chǎn)生的升力和阻力對(duì)風(fēng)機(jī)軸產(chǎn)生的彎矩和扭矩效應(yīng),即彎曲-扭轉(zhuǎn)耦合振動(dòng)；當(dāng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度提升,空氣流場(chǎng)中由葉片產(chǎn)生的渦流激振效應(yīng)會(huì)作用于風(fēng)機(jī)葉片,加劇了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)。其中,空氣流場(chǎng)中由葉片產(chǎn)生的渦流激振效應(yīng)是引起風(fēng)機(jī)橋架發(fā)生劇烈振動(dòng)的主要原因之一。 (2)通過風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)橋架的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和有限元數(shù)值模擬分析,發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)橋架的振源主要來源于風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的渦流激振效應(yīng),振源的頻率等于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻與風(fēng)扇葉片數(shù)的乘積；風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)因轉(zhuǎn)子偏心作用的慣性力也是引起風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)的原因之一,但相對(duì)于風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的渦流激振效應(yīng)引起的風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)而言,風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)因轉(zhuǎn)子偏心作用的慣性力引起的風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)較小,對(duì)風(fēng)機(jī)橋架的振動(dòng)不起控制作用。風(fēng)機(jī)橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),風(fēng)機(jī)橋架的自振頻率應(yīng)避開風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的渦流激振頻率,同時(shí)也宜避開風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。這是從設(shè)計(jì)層面控制風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)最為有效的減振措施之一。 (3)5葉片風(fēng)機(jī)在50Hz-55Hz轉(zhuǎn)頻運(yùn)行時(shí),風(fēng)機(jī)葉片的渦流激振頻率為8.585Hz-9.44Hz,與風(fēng)機(jī)橋架水平或豎直方向的一階自振頻率接近；6葉片風(fēng)機(jī)在40Hz-55Hz轉(zhuǎn)頻運(yùn)行時(shí),風(fēng)扇葉片產(chǎn)生的渦流激振頻率為8.238Hz～11.328Hz,與風(fēng)機(jī)橋架水平或豎直方向的一階自振頻率接近,可能引起風(fēng)機(jī)橋架發(fā)生“類共振”現(xiàn)象。 (4)通過對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)振源的動(dòng)力響應(yīng)測(cè)試,發(fā)現(xiàn)振源烈度隨轉(zhuǎn)頻不同而發(fā)生明顯變化,其基本規(guī)律是：在20Hz-30Hz轉(zhuǎn)頻的范圍,振源烈度緩慢增大,到達(dá)30Hz轉(zhuǎn)頻時(shí)振源烈度達(dá)到一個(gè)極大值點(diǎn)；在30Hz-45Hz轉(zhuǎn)頻的范圍內(nèi),振源烈度相對(duì)平穩(wěn),振源烈度變化不大；在45Hz-55Hz轉(zhuǎn)頻的范圍內(nèi),振源烈度隨轉(zhuǎn)頻增加而增大,到達(dá)55Hz轉(zhuǎn)頻后,振源烈度達(dá)到另一個(gè)極大值點(diǎn),該點(diǎn)也是所有轉(zhuǎn)頻下風(fēng)機(jī)系統(tǒng)振源烈度的最大值。 (5)通過風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)橋架的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和有限元數(shù)值模擬分析,從主動(dòng)控制振源振動(dòng)和被動(dòng)加固風(fēng)機(jī)橋架兩個(gè)方面提出了一系列減振措施(包括：通過增加葉片數(shù)減振；通過降低電動(dòng)機(jī)的高度減振；通過加大風(fēng)機(jī)橋架欄桿的剛度減振；通過將水平支撐直接加到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)板上減振等),可供直接空冷風(fēng)機(jī)橋架振動(dòng)設(shè)計(jì)與改造參考。 (6)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸軸向應(yīng)變頻譜曲線的應(yīng)變峰值出現(xiàn)在風(fēng)機(jī)葉片的渦流激振頻率附近,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸截面總彎矩的最大值并不是隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頻的增大而增大,而是在某些轉(zhuǎn)頻區(qū)段出現(xiàn)峰值。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸截面總彎矩峰值的變化規(guī)律與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的風(fēng)機(jī)橋架的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律及振源烈度隨轉(zhuǎn)頻不同而發(fā)生明顯變化的規(guī)律是基本一致的。根據(jù)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)橋架的現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)測(cè)試和有限元數(shù)值模擬分析結(jié)果,本文提出了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸擾力(即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸截面總彎矩)的近似計(jì)算公式的設(shè)計(jì)建議,可供直接空冷風(fēng)機(jī)橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM621;TU834.4

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本文編號(hào)：2347714