電站直接空冷系統(tǒng)大直徑風(fēng)機(jī)振動成因及對策

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（哈爾濱空調(diào)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

電站直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組振動的原因主要是由于風(fēng)機(jī)橋振動而導(dǎo)致,本文將通過實測的方式，分析引起風(fēng)機(jī)橋振動的各重要因素，并對此提出改善方案,希望能夠?qū)﹄娬局苯涌绽湎到y(tǒng)的設(shè)計及風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)橋振動的改善有所幫助。

1直接空冷系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)簡介

直接空冷系統(tǒng)主要由主排汽管道、蒸汽分配管道、翅片管換熱器、支撐結(jié)構(gòu)和平臺、風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動裝置、抽真空系統(tǒng)、排水和凝結(jié)水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和儀表等部分組成。直接空冷系統(tǒng)所采用的風(fēng)機(jī)一般均為大直徑風(fēng)機(jī)，每個風(fēng)機(jī)單元主要由風(fēng)機(jī)、電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和風(fēng)機(jī)橋架等組成，并配有防逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。風(fēng)機(jī)及其驅(qū)動裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生較大振動，對振動的研究分析，有利于對承重結(jié)構(gòu)的安全評估，并能夠為設(shè)計隔振器提供可靠的資料。圖1為風(fēng)機(jī)單元的結(jié)構(gòu)簡圖。

2引起振動的原因

引起直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組振動的原因主要有以下幾方面：

（1）風(fēng)機(jī)單元中電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的不平衡，其引發(fā)的振動具有較強(qiáng)的規(guī)律性，振動頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)相同；（2）傳動軸系的振動，主要包括扭轉(zhuǎn)振動、橫向振動和縱向振動；（3）風(fēng)機(jī)系統(tǒng)擾動；（4）風(fēng)機(jī)橋自振頻率。

3風(fēng)機(jī)組振動實測、分析及減振措施

3.1 風(fēng)機(jī)組振動實測

圖1 風(fēng)機(jī)單元簡圖

圖2 風(fēng)機(jī)單元實測測點布置

圖3風(fēng)機(jī)組的振動實測值

圖2 為進(jìn)行實測的風(fēng)機(jī)單元實測測點布置（該實測風(fēng)機(jī)單元風(fēng)機(jī)葉片數(shù)為5），電站的直接空冷風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，其安裝順序從上往下依次為：電機(jī)、減速機(jī)、風(fēng)機(jī)軸、扇葉，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安裝在風(fēng)機(jī)橋架上。

使用手持式測振儀對風(fēng)機(jī)的振動速度、振幅以及振動加速度做實測，使用平衡儀對風(fēng)機(jī)的振動頻率做實測，得到如下圖3的數(shù)值。

圖 3實測結(jié)果表明：（1）風(fēng)機(jī)組主振動對應(yīng)的頻率（又稱通過頻率）約為5（風(fēng)機(jī)葉片數(shù)）倍的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動頻率；（2）測點①風(fēng)機(jī)橋振幅滿足JB/T8689-1998風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動限值的要求；（3）電動機(jī)振幅較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過GB 10068．2-1988 的要求。

3.2 振動分析和減振措施

3.2.1 風(fēng)機(jī)橋自振頻率的對風(fēng)機(jī)振動的影響及改進(jìn)措施。風(fēng)機(jī)組各轉(zhuǎn)速對應(yīng)的通過頻率見圖4。

風(fēng)機(jī)橋結(jié)構(gòu)自振頻率值見圖五。

由圖4和圖5可以看出，風(fēng)機(jī)橋第1階次的自振頻率為7.0359Hz，與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為83r/min時的通過頻率幾乎相等，并且與93r/min轉(zhuǎn)速時的通過頻率相差也不是很大。風(fēng)機(jī)組在轉(zhuǎn)速為73-115r/min運(yùn)行時，與風(fēng)機(jī)橋會存在共振，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)組振動。為改變風(fēng)機(jī)橋結(jié)構(gòu)的動力特性，使風(fēng)機(jī)橋的自振頻率避開風(fēng)機(jī)運(yùn)行時的通過頻率，可在風(fēng)機(jī)橋水平面加設(shè)4根鋼管，以增加風(fēng)機(jī)橋的水平支撐。風(fēng)機(jī)橋增加側(cè)向水平支撐后自振頻率如下圖6所示。

數(shù)據(jù)顯示，增加水平支撐后風(fēng)機(jī)橋第l階次的自振頻率為14.007HZ，比風(fēng)機(jī)組通過頻率大兩倍左右，有效避開了風(fēng)機(jī)組的通過頻率，降低風(fēng)機(jī)振動。

3.2.2 風(fēng)機(jī)組擾力的影響及改正措施

引起風(fēng)機(jī)橋振動的擾力源主要有：電機(jī)、風(fēng)機(jī)軸的偏心、風(fēng)機(jī)葉片平面外振動等。根據(jù)風(fēng)機(jī)組振動的實測結(jié)果，風(fēng)機(jī)組主振動為低頻振動，其大小約等于風(fēng)機(jī)運(yùn)行的通過頻率，因此，風(fēng)機(jī)組由于擾力影響的減振分析僅考慮風(fēng)機(jī)引起的低頻振動。

在增加水平支撐的基礎(chǔ)上，將非對稱的5葉片風(fēng)機(jī)改為3組兩兩對稱的6葉片風(fēng)機(jī)，之后對風(fēng)機(jī)組的振動進(jìn)行再一次實測。下圖七為增加水平支撐后風(fēng)機(jī)組的振動實測值，圖八為由5葉片變?yōu)?葉片風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)組振動實測值；

圖中α1為增加水平支撐后各測點的振幅與增加水平支撐前各測點振幅（圖三）的比值。

圖4 不同運(yùn)行工況下風(fēng)機(jī)組的通過頻率

圖5 風(fēng)機(jī)橋自振頻率

圖6 增加水平支撐后風(fēng)機(jī)橋的自振頻率

圖86 葉片風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)組振動實測值

圖中α2為6葉片風(fēng)機(jī)電動機(jī)測點振幅與5葉片風(fēng)機(jī)電動機(jī)測點振幅（圖七）的比值。

對比圖三與圖七的振動實測值可以得出，增了風(fēng)機(jī)橋水平支撐后，風(fēng)機(jī)組振動明顯減小，對比圖七與圖八的振動實測值又可以得出，6葉片風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)組較之5葉片風(fēng)機(jī)，振動有了十分明顯的降低。其實5葉片與6葉片風(fēng)機(jī)在自身的質(zhì)量上沒有任何差別，之所以用在風(fēng)機(jī)組中會導(dǎo)致如此大的振動差，是由于葉片不對稱導(dǎo)致風(fēng)機(jī)橋振動所致。

結(jié)語

綜上所述,為了達(dá)到風(fēng)機(jī)減振的效果，在直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計上,風(fēng)機(jī)橋的自振頻率要避開風(fēng)機(jī)的通過頻率，通過增加風(fēng)機(jī)橋的水平剛度可以達(dá)到頻率避讓的目的從而改善風(fēng)機(jī)組的振動。另外，采用雙數(shù)葉片風(fēng)機(jī)使風(fēng)機(jī)組的振動明顯要小于采用單數(shù)葉片的風(fēng)機(jī)。

[1]趙春蓮，李紅星，冉顥，等.1000Mw直接空冷機(jī)組支架結(jié)構(gòu)體系研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版，2007，41（增刊）.

[2]屈鐵軍，窶瑞杰，安棟.電廠直接空冷風(fēng)機(jī)系統(tǒng)擾力測試研究[J].地震工程與工程振動，2010，30（4）.