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支撑动刚度弱及局部共振导致大型轴流风机振动原因解析

【摘要】:
大容量轴流风机相比于离心风机,其自重、外形尺寸均较大,支撑连接构件也较多,因设计刚度薄弱、连接松动、局部共振所带来的振动问题也更多、更加难以判别。

大容量轴流风机相比于离心风机,其自重、外形尺寸均较大,支撑连接构件也较多,因设计刚度薄弱、连接松动、局部共振所带来的振动问题也更多、更加难以判别。

1、设计支撑动刚度较弱

       大容量轴流风机重量、外形尺寸增加较多,而支撑材料往往比较薄弱。风机多采用3水泥座支撑方式,即进气箱支腿、下机壳支腿、扩散筒支腿分别支撑在3个水泥座上,每个水泥基座高度较高,横截面积不足,横向刚度较差,易引起较大的风机横向振动,尤其在风机负荷较高时,风机转子传递到基座上的作用力增大,振幅则更大。

        在没有异常激振源的情况下,设计支撑结构刚度弱导致的振动主要以工频为主。支撑结构的基础、支腿、壳体振幅较接近,且由上到下均匀减小,但支撑结构整体振动较大,主要表现在水平方向,而垂直及轴向振动一般较小。一般通过动平衡或者加固支撑基础,可降低转子激振力,从而降低风机振动水平

2、连接松动

       轴流风机壳体下部通过支腿与水泥基座连接,左右通过一圈螺栓与进气箱、扩散筒连接,上、下半筒之间通过两排螺栓连接,轴承座固定在下半壳体上。由于轴流风机壳体连接部位较多,在长期运行中易出现紧力不足、连接松动的情况,而且部分轴流风机连接松动引起的振动会非常大,尤其是壳体共振频率与工作转速较为接近时,连接松动往往导致壳体固有频谱偏移,产生共振,振动被进一步放大。如风机壳体与左右风道壳体连接螺栓出现局部松动时,壳体振幅可以放大1倍多,而壳体松动产生共振时,甚至可以出现1个数量级的振动差别,部分大容量机组的轴流风机下支撑采用弹簧基础,长时间运行后,出现基础沉降不均,也会导致支撑动刚度明显不足,产生明显振动。

       风机连接松动引起支撑动刚度弱产生的振动,一般采用现场紧固排除。此类振动以工频为主,随负荷变化有一定波动,松动接触面差异振动明显,一般应首先紧固各连接面螺栓,有滑动支腿的则紧固、垫实支腿,然后测试各接触面振动的差异,并对比其紧固前后的振动情况,以排查是否存在连接松动问题。

3、局部共振

        由于轴流风机的结构特点,其在转速频率及叶片通过频率附近的固有频率较大,很容易产生局部共振。如风机各支腿、上下壳体、支撑板、叶片等均有1到几个固有频率,有些叶片通过频率与风机常见的故障频率非常接近,很容易引起局部共振。

        对于此类振动问题,现场很难大幅改变各结构固有频率,一般是在紧固各连接面,排除因连接松动导致的共振后,通过减小激振力来降低振动水平。如采用动平衡降低工频激振力,或对叶片开度一致性、叶片不均匀磨损情况等进行检查处理,减小叶片通过频率的激振力。