選煤廠振動篩支架結(jié)構(gòu)減振技術(shù)研究

高 龍

（山西晉神能源有限公司， 山西 忻州 036599）

引言

煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，綜采工作面的原煤需進(jìn)行分選后才能進(jìn)行銷售。選煤廠作為對煤炭進(jìn)行分選的場所，在多年的發(fā)展過程中，選煤技術(shù)已經(jīng)從最傳統(tǒng)的跳汰選煤發(fā)展為后來的浮選選煤，再到如今的重介質(zhì)選煤。上述選煤技術(shù)均面臨著較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)振動問題，而且隨著選煤能力的提升，振動越劇烈，對現(xiàn)場設(shè)備的安全性和操作人員的人身健康威脅甚大[1]。本文將重點(diǎn)對選煤廠振動篩支架的振動特性進(jìn)行研究，并提出有效的減振技術(shù)。

1 振動篩支架振動測試

1.1 振動篩支架振動測試方案

本文所研究選煤廠的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土形式，所配置的振動篩的關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。

表1 選煤廠配置振動篩關(guān)鍵參數(shù)

在實(shí)踐生產(chǎn)中，選煤廠振動篩存在較為劇烈的振動現(xiàn)象，其不僅對現(xiàn)場設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，而且對操作人員的人身健康存在極大的威脅。因此，掌握選煤廠振動篩支架本身的自振頻率、相關(guān)設(shè)備的擊振頻率以及最大的振動位移和速度等參數(shù)，對于查找振動篩支架的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)的減振方案的設(shè)計(jì)和有效應(yīng)用奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。為保證準(zhǔn)確掌握振動篩支架在實(shí)際工作中的振動情況，測試方案制定時(shí)需滿足如下要求：

1）振動測試點(diǎn)應(yīng)布置合理，一般布置于主次梁且剛度較小的位置，保證所布置的測試點(diǎn)能夠均勻反映支架整體結(jié)構(gòu)的振動特性。

2）要求每個(gè)測試點(diǎn)布置的傳感器包括垂直傳感器、水平橫向傳感器和水平縱向傳感器，對該點(diǎn)三個(gè)維度的振動參數(shù)進(jìn)行全面測試。

3）保證現(xiàn)場所有傳感器、信號源以及對應(yīng)的信號采集系統(tǒng)均連接正確[2]。

1.2 振動篩支架振動測試結(jié)果

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，本次針對振動篩支架的振動測試工況包括如下三種：正常生產(chǎn)工況，將現(xiàn)場所有振動篩作為擊振設(shè)備，對正常生產(chǎn)條件下支架的振動響應(yīng)及其疊加效應(yīng)進(jìn)行測試；對單獨(dú)某一臺振動篩生產(chǎn)，其余振動篩停機(jī)工況下對應(yīng)支架整體結(jié)構(gòu)的振動效應(yīng)和動力響應(yīng)進(jìn)行測試；所有設(shè)備均停止運(yùn)行的工況下，給予支架整體結(jié)構(gòu)一個(gè)瞬時(shí)沖擊，對支架結(jié)構(gòu)梁及其板構(gòu)件的特性參數(shù)。

對上述三種工況的測試結(jié)果進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

1）在正常工況下，現(xiàn)場標(biāo)高7.78 m 處結(jié)構(gòu)層在垂直方向上最大速度峰值大于10 mm/s 的位置占比約13.9%，且最大振動響應(yīng)的限值超過標(biāo)準(zhǔn)值的313.7%，整個(gè)結(jié)構(gòu)平均超限控制在200%以內(nèi)。此外，在水平縱向和橫向的測試值未超過標(biāo)準(zhǔn)值。

2）針對某臺振動篩單獨(dú)運(yùn)行工況的測試結(jié)果進(jìn)行分析表明，矸石脫介篩的振動特性較差，且該振動篩的支點(diǎn)分布設(shè)計(jì)不合理，對振動篩支架的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)成威脅。

3）針對振動篩支架結(jié)構(gòu)梁及其板構(gòu)件的測試結(jié)果分析表明，結(jié)構(gòu)前梁及其構(gòu)件的自振頻率為15.49 ～15.97 Hz，該頻率與振動篩的擾動頻率15.25～16.25 Hz 屬于同一個(gè)級別。因此，振動篩的振動極易引起支架結(jié)構(gòu)的共振，直接表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)前梁的剛度不足[3]。

2 振動篩支架減振方案及實(shí)施效果評價(jià)

結(jié)合上述對振動篩支架測試結(jié)果的分析主要針對振動篩與支架結(jié)構(gòu)共振頻率處于同一個(gè)范圍，而且根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為保證現(xiàn)場人員安全要求支架結(jié)構(gòu)振幅上限＜0.034 mm，為保證現(xiàn)場支架結(jié)構(gòu)安全應(yīng)保證其振幅＜0.067 mm。本工程的減振目標(biāo)為保證振動篩支架的安全性和穩(wěn)定性，并保證振動支架的振幅最小。本文將在上述原則上制定相關(guān)的減振措施。

從理論上將可采用的消振、隔振、吸振和阻尼減振等措施實(shí)現(xiàn)減振的目的。結(jié)合選煤廠振動篩支架的實(shí)際情況可采用的減振思路包括如下：對振動篩的工作頻率進(jìn)行變更，避免振動篩的工作頻率與支架共振頻率一致；對振動篩支架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到使其剛度改變的目的，從而從根本上避開其與振動篩的共振頻率區(qū)；減少從振動篩設(shè)備傳遞至支架結(jié)構(gòu)上的振動能量，或?qū)⒃O(shè)備的振動能量傳遞至低能量區(qū)，保證支架結(jié)構(gòu)受振動的影響達(dá)到最小[4]。

2.1 振動篩支架減振方案設(shè)計(jì)

結(jié)合選煤廠現(xiàn)場的實(shí)際工作情況，本工程將重點(diǎn)從增大振動篩支架梁板結(jié)構(gòu)剛度和減小傳遞至振動篩結(jié)構(gòu)支架的能量兩方面達(dá)到減振的目的。

1）增加梁板結(jié)構(gòu)的剛度。在上述研究的基礎(chǔ)上，針對標(biāo)高7.78 m 處結(jié)構(gòu)平面振動響應(yīng)較大的位置，在其梁板結(jié)構(gòu)處增加鋼梁肋以達(dá)到提升支架結(jié)構(gòu)剛度的目的。

2）直接減少傳遞至振動篩支架的振動能量。針對直接減少傳遞至振動篩支架振動能量的減振措施，主要通過采用錨栓M20 連接前梁板頂梁與混凝土，達(dá)到減少垂直振動幅度的目的；在現(xiàn)場增加鋼框架柱，達(dá)到減小水平向振動幅度的目的；增加鋼框架柱與前梁板的支撐面積，從而增加支撐作用，減小能量傳遞至振動篩支架的目的。

2.2 減振效果評價(jià)

將上述措施應(yīng)用實(shí)施于選煤廠振動篩支架結(jié)構(gòu)后，同樣采用上述測試方案對不同工況下振動篩支架的振動特性進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖2 所示。

圖2 加固后兩種工況對應(yīng)最大峰值速度

重點(diǎn)對選煤廠標(biāo)高7.78 m 處的振動特性進(jìn)行測試，經(jīng)測試可知：該位置在空載工況下的振動速度為6.732 mm/s，在正常生產(chǎn)工況下的振動速度為7.45 mm/s；該項(xiàng)指標(biāo)滿足《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的振動速度不超過8 mm/s 要求[5]。

3 結(jié)論

1）在對當(dāng)前選煤廠振動篩支架機(jī)構(gòu)振動特性測試的基礎(chǔ)上，掌握導(dǎo)致振動嚴(yán)重的主要問題為振動篩設(shè)備的振動能力可直接傳遞至其支架結(jié)構(gòu)上；振動篩設(shè)備與振動篩支架結(jié)構(gòu)的頻率一致，容易引起二者共振。

2）主要通過增加振動篩支架前梁板剛度和減小振動能量直接傳遞至振動篩支架結(jié)構(gòu)兩種方式達(dá)到減振的目的。

3）通過改造后，在正常和空載工況下振動篩支架結(jié)構(gòu)的垂直振動速度均不超過《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。