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工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald16DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.01.016空冷岛阵列式布置风筒结构振动现场测试与分析杨彦君1 何亚刚2 张焱1 周峰3 姚坤4(1.神华神东电力公司店塔电厂 陕西神木 719316；2.中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司 陕西西安 710032；3.北京电联天时振动技术有限公司 北京 100142；4.哈尔滨沃华智能发电设备有限公司 黑龙江哈尔滨 150001)摘 要：针对某电厂2×660MW机组空冷岛风筒及下部防护网连接螺栓出现大量断裂和脱落的原因，本文从其产生机理、振动特征和现场处理等方面进行了系统地分析与研究。
首先采用有限元分析的方法对高强度螺栓疲劳荷载作用下的受力机理进行了研究，并进行了现场的振动测试，进行振动响应与频谱分析，针对分析结果，提出了符合现场实际的处理措施。
研究结果显示，治理后空冷单元的振动指标均达到了优良水平，并且作用在大刀板承重挂耳螺栓处的剪力基本消除。
本文的研究成果可为同类型故障的现场分析处理提供参考。
关键词：空冷岛 风筒 螺栓断裂 疲劳载荷 振动机理中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)01(a)-0016-02Abstract: In this paper, for the large number of fractures and falling off of tuyere of the aircooled island and the lower protective net connecting bolts of 2×660MW unit of a power plant, the mechanism, vibration characteristics and on-site treatment are systematically analyzed and studied. Firstly, the stress mechanism of high strength bolts under fatigue load is studied by using finite element analysis method, and the field vibration test is carried out. The vibration response and frequency spectrum analysis are carried out. According to the analysis results, the treatment measures which are in line with the actual situation are put forward. The results show that the vibration index of air cooled island after treatment has reached a good level, and the shear force acting on the bearing ear bolt of large cutter board has been basically eliminated. The research results can provide reference for on-site analysis and processing of the same type of faults.Key Words: Air cooled island; Tuyere; Bolt fracture; Fatigue load; Vibration mechanism1 需求分析某电厂2×660MW机组空冷岛按2台机组设置，形成两个独立结构单元。
- 15 -高 新 技 术０ 引言对比陆上风力发电整体结构，海上风力发电整体结构有直径更大的叶片、高度更高的塔筒，相应风机整体结构也有更大的柔性。
海上风机的基础结构更复杂，对地基承载力要求高。
海上风力发电结构除了风荷载的作用外，还常受到复杂的外载激励，如海冰荷载、海流荷载和波浪荷载等海洋环境荷载的影响，导致风机结构振动的外载激励增多，所以对三桩基础的海上风力发电整体结构的抗震性能提出了更高的要求。
１ 模态分析该文研究的海上风力发电结构的基础形式为三桩门架式，属于三脚架式基础。
采用大型通用有限元软件ANSYS，建立了三桩基础海上风机整体结构——“基础—塔筒—机舱—轮毂—叶片”的有限元模型，考虑土与结构相互作用的影响，然后根据m 法对其进行了模态分析，得到了三桩基础海上风力发电整体结构的前十阶自振频率和固有振型，结果如下。
第一阶自振频率：0.277 Hz，固有振型：塔筒、机舱、轮毂和叶片沿y 方向摆动。
第二阶自振频率：0.284 Hz，固有振型：塔筒、机舱、轮毂和叶片振动沿x 方向振动。
第三阶自振频率：0.395 Hz，固有振型：三叶片各自沿y 方向振动，左边的叶片振动最大。
第四阶自振频率：0.443 Hz，固有振型：塔三叶片各自沿y 方向振动，右下的叶片振动最大。
第五阶自振频率：0.536 Hz，固有振型：塔筒沿y 方向振动较小，三叶片同步地沿着y 方向振动。
第六阶自振频率：0.737 Hz，固有振型：塔筒沿x 方向振动较小，三叶片绕着轮毂旋转振动。
第七阶自振频率：1.004 Hz，固有振型：三叶片各自绕轮毂旋转振动，左边叶片振动最大。
第八阶自振频率：1.042 Hz，固有振型：塔筒振动很小，左边的叶片振动较小，右边两叶片三桩基础海上风机整体结构的共振分析李 益 凡 威（中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，河南 郑州 450007）摘 要：该文对三桩基础的海上风力发电整体结构进行了共振分析。
空冷岛安装1、空冷钢结构平台桁架安装在安装前对结构柱顶标高进行测量，单柱顶部标高偏差不超过3mm。
用水平仪测出结构柱的顶部标高，以最高点为各柱基准点，按照图纸要求的标高尺寸，算出高度差，准备好平垫铁与斜垫铁，安装时垫于柱底板下，并通过其进行最终的标高调整。
标高测出后对各柱顶放中心线，并检测相邻两个柱子之间的跨距和柱子的对角线。
在空冷凝气器施工区域内，搭设1个组合平台。
构件进入施工现场前，对所有的主要构件进行全部检验，其它构件水平支撑、进行抽查，发现长度、孔距、编号错误和构件扭曲等问题及时通知项目部、监理、厂家现场监督和业主及时处理，合格后方可运至施工现场。
钢柱吊装：根据空冷钢桁架施工详图，现场施工的吊车工况能满足施工作业要求，然后再将钢桁架与柱头钢柱连接。
画出钢柱1米标高线和柱子的中心线，钢柱用φ30mm，6×37+1钢丝绳,长度为25米的一根钢丝绳双头捆绑。
将钢柱绑扎牢固，让吊车慢慢起升，将钢柱竖直吊离地面200mm，检查钢丝绳受力是否均匀、构件是否平稳，检查合格后开始起钩。
起吊速度应缓慢，钢柱到达安装位置后将柱底板垫铁调整好，缓慢回钩，落下时保证钢柱底板中心线与柱顶台板中心线相吻合，然后用经纬仪测量垂直度，调整缆风绳，使钢柱垂直，将导链锁紧。
用水平仪测量标高，调整柱底板斜垫铁，使标高达到图纸要求。
然后拧紧地脚螺栓螺母。
吊车回钩，打开卡扣摘下钢丝绳，进行桁架的安装。
桁架组合：桁架组合时采用25T汽车吊进行组合，一榀桁架（指2个空冷柱之间的距离），桁架以相邻四个柱子为一个安装单元，根据安装要求钢平台安装时由中间向两边安装，按施工图纸编号和尺寸将上弦梁、钢立柱、斜支撑，按顺序摆放在组合平台上，先将上弦梁与立柱组合，再将立柱与斜支撑组合。
桁架吊装：根据一榀桁架组合重量，选用吊索。
上弦梁用脚手架搭设水平通道。
用钢丝绳将桁架上弦绑扎牢固，让吊车慢慢起升。
当起升一定高度时，将桁架竖直，吊离地面200mm，检查钢丝绳受力是否均匀、构件是否平稳，检查合格后开始起升。
空冷风机系统工作条件下振动特性试验研究近年来，随着空调技术的不断发展，空冷风机系统在工业和商业领域的应用越来越广泛。
然而，由于空冷风机系统在运行过程中产生的振动问题，给系统的正常运行和使用带来了一定的困扰。
因此，对空冷风机系统的振动特性进行试验研究，以提高系统的稳定性和可靠性，具有重要的意义。
本次试验研究的目的是通过对空冷风机系统在工作条件下的振动特性进行测试，探索其振动特性的规律和影响因素。
首先，我们选取了一台常见的空冷风机系统进行试验。
在试验过程中，我们通过在系统各个关键部位安装加速度传感器，实时监测系统的振动情况，并将数据记录下来。
通过对试验数据的分析，我们发现了空冷风机系统振动特性的一些规律。
首先，系统的振动主要集中在风机叶轮和电机转子上。
这是由于风机叶轮和电机转子是系统中重要的旋转部件，其运动会产生较大的振动力。
其次，系统的振动频率主要集中在旋转部件的旋转频率及其倍数上。
这说明了旋转部件的运动对系统振动的影响较大。
此外，系统的振动幅值与系统的工作负荷和转速有关，负荷和转速越大，振动幅值越大。
进一步分析试验数据，我们还发现了一些影响系统振动特性的因素。
首先，系统的机械结构和零部件的质量和精度会影响系统的振动特性。
其次，系统的安装和固定方式也会对系统的振动产生一定的影响。
最后，系统的运行状态和工作环境也会对系统的振动特性产生一定的影响。
通过本次试验研究，我们对空冷风机系统的振动特性有了更深入的理解。
这对于改进空冷风机系统的设计和安装方式，提高系统的稳定性和可靠性具有重要的意义。
同时，我们也认识到在实际应用中，需要对空冷风机系统的振动特性进行实时监测和分析，及时发现和解决振动问题，以确保系统的正常运行和使用。
综上所述，空冷风机系统的振动特性试验研究是一项具有重要意义的工作。
通过对系统的振动特性进行深入研究，可以为系统的设计、安装和运行提供科学依据，同时也为解决系统振动问题提供参考。
我们相信，通过不断的研究和探索，空冷风机系统的振动问题将得到有效解决，为系统的应用和发展提供更好的支持。
三桩基础海上风机整体结构的共振分析【摘要】本文主要对海上风机的整体结构进行共振分析，以探讨其共振现象及分析方法。
首先介绍了整体结构的组成，然后详细分析了共振现象以及常用的共振分析方法。
接着讨论了参数优化分析在共振分析中的重要性，并提出了结构设计改进的建议。
在总结了共振分析的结果并评估了结构的稳定性，最后展望了未来进一步研究的方向。
通过本文的研究，可以提高海上风机的整体结构设计水平，减少共振导致的损坏风险，提高其运行效率和稳定性。
【关键词】海上风机、整体结构、共振分析、参数优化、结构设计、共振现象、稳定性评估、研究背景、研究意义、研究对象、共振分析方法、参数优化分析、结构设计改进、共振分析结果、进一步研究展望.1. 引言1.1 研究背景在海上工作环境中，风机整体结构常受到海风等外部环境作用力的影响，容易发生共振现象。
对海上风机的整体结构进行共振分析具有重要的理论意义和实际应用价值。
通过深入研究海上风机整体结构的共振问题，可以为提高风机的工作效率、延长风机的使用寿命以及降低维护成本提供重要的理论支持。
本文将针对海上风机整体结构的共振问题展开研究，旨在探讨共振现象的产生机理、共振分析方法、参数优化分析以及结构设计改进等内容，以期为海上风机的安全稳定运行提供有力的支持。
1.2 研究意义海上风机是利用风能进行发电的重要设备，在减少对化石能源的依赖、降低温室气体排放和实现可持续发展方面具有重要意义。
在海上风机中，整体结构的共振现象是影响风机性能和寿命的重要因素，因此对海上风机整体结构的共振进行深入分析具有重要意义。
研究整体结构的共振能够帮助我们更好地了解海上风机在不同风速下的稳定性和可靠性，有助于提升风机的工作效率和延长使用寿命。
通过共振分析，可以为设计者提供优化风机结构参数的依据，进一步提高海上风机的发电效率和减少运行成本。
深入研究整体结构共振现象对于改进风机结构设计、降低安装维护成本等方面具有重要意义，有助于推动海上风力发电行业的发展。
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DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.01.016
空冷岛阵列式布置风筒结构振动现场测试与分析
杨彦君1 何亚刚2 张焱1 周峰3 姚坤4
(1.神华神东电力公司店塔电厂 陕西神木 719316；2.中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司 陕西西安 710032；3.北京电联天时振动技术有限公司 北京 100142；4.哈尔滨沃华智能发电设备有限公司 黑龙江哈尔滨 150001)
摘 要：针对某电厂2×660MW机组空冷岛风筒及下部防护网连接螺栓出现大量断裂和脱落的原因，本文从其产生机理、振动特征和现场处理等方面进行了系统地分析与研究。
首先采用有限元分析的方法对高强度螺栓疲劳荷载作用下的受力机理进行了研究，并进行了现场的振动测试，进行振动响应与频谱分析，针对分析结果，提出了符合现场实际的处理措施。
研究结果显示，治理后空冷单元的振动指标均达到了优良水平，并且作用在大刀板承重挂耳螺栓处的剪力基本消除。
本文的研究成果可为同类型故障的现场分析处理提供参考。
关键词：空冷岛 风筒 螺栓断裂 疲劳载荷 振动机理
中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)01(a)-0016-02Abstract: In this paper, for the large number of fractures and falling off of tuyere of the aircooled island and the lower protective net connecting bolts of 2×660MW unit of a power plant, the mechanism, vibration characteristics and on-site treatment are systematically analyzed and studied. Firstly, the stress mechanism of high strength bolts under fatigue load is studied by using finite element analysis method, and the field vibration test is carried out. The vibration response and frequency spectrum analysis are carried out. According to the analysis results, the treatment measures which are in line with the actual situation are put forward. The results show that the vibration index of air cooled island after treatment has reached a good level, and the shear force acting on the bearing ear bolt of large cutter board has been basically eliminated. The research results can provide reference for on-site analysis and processing of the same type of faults.
Key Words: Air cooled island; Tuyere; Bolt fracture; Fatigue load; Vibration mechanism
1 需求分析
某电厂2×660MW机组空冷岛按2台机组设置，形成两个独立结构单元。
每台机组阵列式布置空冷风机56台（共8列，每列7台）。
平台整体采用单桥架结构设计，平台高度为45米。
空冷岛钢结构平台上设置风机桥架，用来安装大直径空冷风机，在风机叶片周边安装导流风筒。
风筒固定在八角环梁上，叶片下防护网用螺栓固定在风筒底部，风筒整体呈悬臂结构。
机组运行以来，空冷风机在运行过程中，不断出现风筒大刀板连接螺栓及下部防护网连接螺栓断裂和脱落现象，对生产安全造成不利影响。
2 振动测试及原因分析
2.1 振动试验方案
为检测造成螺栓断裂的原因是否为风机运行过程中的不正常振动，需要测量风机结构振动是否超标以及运行过程中风筒是否存在共振现象。
为此，设计了相应的振
动试验方案。
在试验中，针对每个风筒单元，分别测试以下工况：
（1） 测量风筒在风机各运行频率单独运行时的振动情况，运行频率分别取15Hz、25Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz、55Hz；
（2） 测量该风筒单元所在机组所有风机同时运行时，该风筒在各运行频率时的振动情况，具体频率设置同上。
2.2 结构振动测试结果分析
通过现场测试并记录各测试风筒在不同频率下的速度时程曲线数据，运用计算机动力测试分析软件进行动力特性分析。
对各测试风筒单元各部位测点速度响应监测，发现除部分大刀板顶点处测点值超出安全限制外，其他风筒结构位置振动速度均未超标准限值。
10.9级M16高强螺栓的最大容许剪力幅为21.5kN，最大容许剪力为36kN。
根据监测数据计算各部位的最大剪切力发现，各风筒连接螺栓的最大剪力幅和最大剪力都未超过最大容许值，故原项
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目施工时所选用10.9级M16高强螺栓是合理的。
2.3 设备振动测试频谱
由上节可知，振动超标仅在大刀板附近存在，为验证是否由设备在运行中的振动引起的，还需要测试设备的振动频谱。
图1、2分别为电机和减速机振动频谱。
从图中可以看出，电机、减速机和风机振动对桥架的振动是有一定的影响，但在桥架端部已经很小。
图3中八角梁和风筒振动频谱图，随着风机频率的升高，风机叶片通过频率在八角梁和风筒的振动中的影响逐步增强，直到成为八角梁和风筒振动的最主要的频率成分，即风机叶片旋转成为八角梁和风筒振动最主要的影响因素。
随着风机频率的升高，连接板与大刀板相同方向加速度的差值逐步增加，说明螺栓松动或预紧力不足。
而风机叶片旋转造成风筒内气流流场形成周期性脉动，从而形
图1 电机振动频谱图
图2 减速机振动频谱图
图3 八角梁和风筒振动频谱图
成对风筒作用的周期性载荷，载荷频率为风机叶片通过频率。
在周期性载荷作用下，连接栓松动的八角梁与风筒在连接处产生碰撞和冲击。
当连接松动到一定程度，且风机在较高频率工作时，风筒与八角梁产生的较大的加速度差值而产生较大的周期性惯性载荷从而破坏连接螺栓。
3 优化方法及效果分析
3.1 治理措施
根据试验结果分析，提出了以下治理方案：（1）更换大刀板处及支座上的连接螺栓；（2）更换两台机组空冷风筒，增加风筒刚度；（3）在护网和大刀板上增加工字钢梁，提高护网的整体刚度。
3.2 治理效果
（1）通过对治理前后空冷风筒单元振动速度、加速度差值进行对比分析，治理前后效果明显，降低率均在90%以上，治理后空冷单元的振动指标均达到了优良水平；
（2）通过加速度差值测试，作用在大刀板承重挂耳螺
栓处的剪力基本消除。
4 结语
本文通过对空冷机风筒单元结构与设备的振动分析研究，得出了导致振动值偏高的原因，并针对问题提出了相应的整改方案，结果显示效果良好。
因此，该案例对空冷机组振动问题具有一定的实际参考价值。
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