电站直接空冷系统大直径风机振动成因及对策

摘 要：直接空冷系统最大的特点就是节水，在大力倡导节约用水的今天，直接空冷系统的这一特点使其在国内得到了广泛的应用，市场一片大好。但是，直接空冷系统风机振动的问题仍然没有得到很好的解决，作为直接空冷系统的设计难点之一，研究清楚风机振动的原因及特性是当前急需解决的事项。

关键词：发电厂；直接空冷系统；风机组；风机桥振动

中图分类号：TM60 文献标识码：A

电站直接空冷系统风机组振动的原因主要是由于风机桥振动而导致，本文将通过实测的方式，分析引起风机桥振动的各重要因素，并对此提出改善方案，希望能够对电站直接空冷系统的设计及风机组风机桥振动的改善有所帮助。

1 直接空冷系统及风机简介

直接空冷系统主要由主排汽管道、蒸汽分配管道、翅片管换热器、支撑结构和平台、风机及其驱动装置、抽真空系统、排水和凝结水系统、控制系统和仪表等部分组成。直接空冷系统所采用的风机一般均为大直径风机，每个风机单元主要由风机、电机、传动机构和风机桥架等组成，并配有防逆转机构。风机及其驱动装置的运转会产生较大振动，对振动的研究分析，有利于对承重结构的安全评估，并能够为设计隔振器提供可靠的资料。图1为风机单元的结构简图。

2 引起振动的原因

引起直接空冷系统风机组振动的原因主要有以下几方面：

（1）风机单元中电机转子运转的不平衡，其引发的振动具有较强的规律性，振动频率与电机转数相同；（2）传动轴系的振动，主要包括扭转振动、横向振动和纵向振动；（3）风机系统扰动；（4）风机桥自振频率。

3 风机组振动实测、分析及减振措施

3.1 风机组振动实测

图2为进行实测的风机单元实测测点布置（该实测风机单元风机叶片数为5），电站的直接空冷风机系统，其安装顺序从上往下依次为：电机、减速机、风机轴、扇叶，风机系统安装在风机桥架上。

使用手持式测振仪对风机的振动速度、振幅以及振动加速度做实测，使用平衡仪对风机的振动频率做实测，得到如下图3的数值。

图3实测结果表明：（1）风机组主振动对应的频率（又称通过频率）约为5（风机叶片数）倍的风机转动频率；（2） 测点①风机桥振幅满足JB/T 8689-1998风机结构振动限值的要求；（3）电动机振幅较大，远远超过GB 10068.2-1988的要求。

3.2 振动分析和减振措施

3.2.1 风机桥自振频率的对风机振动的影响及改进措施。风机组各转速对应的通过频率见图4。

风机桥结构自振频率值见图五。

由图4和图5可以看出，风机桥第1阶次的自振频率为7.0359Hz，与风机转速为83r/min时的通过频率几乎相等，并且与93r/min转速时的通过频率相差也不是很大。风机组在转速为73-115r/min运行时，与风机桥会存在共振，导致风机组振动。为改变风机桥结构的动力特性，使风机桥的自振频率避开风机运行时的通过频率，可在风机桥水平面加设4根钢管，以增加风机桥的水平支撑。风机桥增加侧向水平支撑后自振频率如下图6所示。

数据显示，增加水平支撑后风机桥第l阶次的自振频率为14.007HZ，比风机组通过频率大两倍左右，有效避开了风机组的通过频率，降低风机振动。

3.2.2 风机组扰力的影响及改正措施

引起风机桥振动的扰力源主要有：电机、风机轴的偏心、风机叶片平面外振动等。根据风机组振动的实测结果，风机组主振动为低频振动，其大小约等于风机运行的通过频率，因此，风机组由于扰力影响的减振分析仅考虑风机引起的低频振动。

在增加水平支撑的基础上，将非对称的5叶片风机改为3组两两对称的6叶片风机，之后对风机组的振动进行再一次实测。下图七为增加水平支撑后风机组的振动实测值，图八为由5叶片变为6叶片风机的风机组振动实测值；

图中α1为增加水平支撑后各测点的振幅与增加水平支撑前各测点振幅（图三）的比值。

图中α2为6叶片风机电动机测点振幅与5叶片风机电动机测点振幅（图七）的比值。

对比图三与图七的振动实测值可以得出，增了风机桥水平支撑后，风机组振动明显减小，对比图七与图八的振动实测值又可以得出，6叶片风机的风机组较之5叶片风机，振动有了十分明显的降低。其实5叶片与6叶片风机在自身的质量上没有任何差别，之所以用在风机组中会导致如此大的振动差，是由于叶片不对称导致风机桥振动所致。

结语

综上所述，为了达到风机减振的效果，在直接空冷系统风机组结构设计上，风机桥的自振频率要避开风机的通过频率，通过增加风机桥的水平刚度可以达到频率避让的目的从而改善风机组的振动。另外，采用双数叶片风机使风机组的振动明显要小于采用单数叶片的风机。

参考文献

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[2]屈铁军，窭瑞杰，安栋.电厂直接空冷风机系统扰力测试研究[J].地震工程与工程振动，2010，30（4）.