電站直接空冷系統大直徑風機振動成因及對策

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（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

電站直接空冷系統風機組振動的原因主要是由于風機橋振動而導致,本文將通過實測的方式，分析引起風機橋振動的各重要因素，并對此提出改善方案,希望能夠對電站直接空冷系統的設計及風機組風機橋振動的改善有所幫助。

1直接空冷系統及風機簡介

直接空冷系統主要由主排汽管道、蒸汽分配管道、翅片管換熱器、支撐結構和平臺、風機及其驅動裝置、抽真空系統、排水和凝結水系統、控制系統和儀表等部分組成。直接空冷系統所采用的風機一般均為大直徑風機，每個風機單元主要由風機、電機、傳動機構和風機橋架等組成，并配有防逆轉機構。風機及其驅動裝置的運轉會產生較大振動，對振動的研究分析，有利于對承重結構的安全評估，并能夠為設計隔振器提供可靠的資料。圖1為風機單元的結構簡圖。

2引起振動的原因

引起直接空冷系統風機組振動的原因主要有以下幾方面：

（1）風機單元中電機轉子運轉的不平衡，其引發的振動具有較強的規律性，振動頻率與電機轉數相同；（2）傳動軸系的振動，主要包括扭轉振動、橫向振動和縱向振動；（3）風機系統擾動；（4）風機橋自振頻率。

3風機組振動實測、分析及減振措施

3.1 風機組振動實測

圖1 風機單元簡圖

圖2 風機單元實測測點布置

圖3風機組的振動實測值

圖2 為進行實測的風機單元實測測點布置（該實測風機單元風機葉片數為5），電站的直接空冷風機系統，其安裝順序從上往下依次為：電機、減速機、風機軸、扇葉，風機系統安裝在風機橋架上。

使用手持式測振儀對風機的振動速度、振幅以及振動加速度做實測，使用平衡儀對風機的振動頻率做實測，得到如下圖3的數值。

圖 3實測結果表明：（1）風機組主振動對應的頻率（又稱通過頻率）約為5（風機葉片數）倍的風機轉動頻率；（2）測點①風機橋振幅滿足JB/T8689-1998風機結構振動限值的要求；（3）電動機振幅較大，遠遠超過GB 10068．2-1988 的要求。

3.2 振動分析和減振措施

3.2.1 風機橋自振頻率的對風機振動的影響及改進措施。風機組各轉速對應的通過頻率見圖4。

風機橋結構自振頻率值見圖五。

由圖4和圖5可以看出，風機橋第1階次的自振頻率為7.0359Hz，與風機轉速為83r/min時的通過頻率幾乎相等，并且與93r/min轉速時的通過頻率相差也不是很大。風機組在轉速為73-115r/min運行時，與風機橋會存在共振，導致風機組振動。為改變風機橋結構的動力特性，使風機橋的自振頻率避開風機運行時的通過頻率，可在風機橋水平面加設4根鋼管，以增加風機橋的水平支撐。風機橋增加側向水平支撐后自振頻率如下圖6所示。

數據顯示，增加水平支撐后風機橋第l階次的自振頻率為14.007HZ，比風機組通過頻率大兩倍左右，有效避開了風機組的通過頻率，降低風機振動。

3.2.2 風機組擾力的影響及改正措施

引起風機橋振動的擾力源主要有：電機、風機軸的偏心、風機葉片平面外振動等。根據風機組振動的實測結果，風機組主振動為低頻振動，其大小約等于風機運行的通過頻率，因此，風機組由于擾力影響的減振分析僅考慮風機引起的低頻振動。

在增加水平支撐的基礎上，將非對稱的5葉片風機改為3組兩兩對稱的6葉片風機，之后對風機組的振動進行再一次實測。下圖七為增加水平支撐后風機組的振動實測值，圖八為由5葉片變為6葉片風機的風機組振動實測值；

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 不同運行工況下風機組的通過頻率

圖5 風機橋自振頻率

圖6 增加水平支撐后風機橋的自振頻率

圖86 葉片風機的風機組振動實測值

圖中α2為6葉片風機電動機測點振幅與5葉片風機電動機測點振幅（圖七）的比值。

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

結語

綜上所述,為了達到風機減振的效果，在直接空冷系統風機組結構設計上,風機橋的自振頻率要避開風機的通過頻率，通過增加風機橋的水平剛度可以達到頻率避讓的目的從而改善風機組的振動。另外，采用雙數葉片風機使風機組的振動明顯要小于采用單數葉片的風機。

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