[发明专利]火电站空冷系统的风机桥架优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型空冷系统技术领域，具体涉及一种火电站空冷系统的风机桥架优化设计方法。

背景技术

直接空冷电站的空冷岛通常由几十个甚至上百个空冷单元组成，每个空冷单元的风机桥架跨度超过10m，安装在30-50m高的钢结构支撑平台上，起到支撑风机、维修通道等作用。如图1和2所示，在运行过程中，风机转动产生方向垂直风机旋转平面的动态干扰力，该干扰力是导致风机桥架振动的主要原因。根据大量现场的实测结果，电站中运行的直接空冷系统普遍出现风机桥架振动过大的问题。而风机桥架振动过大将导致各种严重后果，如长期大幅振动会导致钢结构螺栓松动、风机桥架上焊缝疲劳破坏，造成安全隐患，严重缩短空冷岛、电机、减速机及风机等设备的使用寿命。

风机振动的原因按动态干扰力的性质可分为两种：一种是风机扰动频率和风机的转速相等时产生的动态干扰力，称为一次扰动或轴频扰动，它主要是由风机制造、安装误差引起，如平衡不好、安装偏心以及各叶片的螺距不均匀等等；另一种是风机扰动频率等于风机的转速与风机叶片数的乘积时产生的动态干扰力，称为高次扰动或叶频扰动，该扰动所引发的叶频干扰频率可由风机转速乘以风机叶片数目计算得出，它主要是由于风机叶片工作在风筒的不均匀伴流中，因此产生了周期变化的空气动力，从而引起振动。

当前设计中，一般认为风机桥架振动由风机的偏心引起，因此常规的风机桥架设计方法是基于将风机转速频率作为干扰频率，让风机桥架的第一阶共振频率避开风机转速频率进行风机桥架设计。现有的风机转速一般60-120转/分钟，因此风机由于偏心产生的干扰频率为1-2Hz，因而风机桥架设计的固有频率只需要超过2.5Hz即可避开风机偏心引起的干扰频率。事实上许多空冷岛风机桥架的固有频率均在7-8Hz，所以从理论上看这些空冷岛风机桥架完全能够满足抗扰要求的。但是通过多个空冷岛现场测试，风机桥架振动还是超标。因此通过该方法所设计的风机桥架不能满足设计要求。

发明内容

本发明目的在于解决目前风机桥架设计中存在的振动过大超标问题，降低在工作过程中因为风机桥架振动过大所引起的一系列安全隐患，并提高空冷系统中风机等设备的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供一种火电站空冷系统的风机桥架优化设计方法，包括如下步骤：

步骤A：确定风机桥架的叶频干扰频率；

步骤B：确定风机桥架的振动固有频率；

其中，所述振动固有频率高于所述叶频干扰频率的25％。

所述步骤A根据风机叶片数量及风机工作频率来确定风机桥架的叶频干扰频率。

所述步骤B根据荷载因素、边界条件及减速机地板因素来确定风机桥架的振动固有频率。

所述荷载因素包括电机、减速机、风机、护栏、电缆和栅栏。

所述边界条件为两端弹性简支，所述弹性简支点的刚度大小根据空冷岛钢桁架梁的抗弯刚度决定。

通过增大风机桥架主梁的横截面惯性矩，提高风机桥架的振动固有频率。

也可以通过增加或优化桁架结构来增加风机桥架刚度，提高风机桥架的振动固有频率。

所述风机工作频率由风机额定频率及风机工作区段决定。

增大风机桥架主梁的横截面惯性矩包括增加主支撑梁的翼缘厚度或者选用截面较大的H型钢。

增加或优化桁架结构包括将护栏做成桁架结构，或者将风机桥架与管束支撑A型架顶部相连。

本发明的优点和有益效果在于，通过准确分析风机桥架的振动固有频率与风机叶频扰动频率，经过优化风机桥架结构，使风机桥架的振动固有频率高于风机叶频扰动频率，并经过充分考虑理论分析结果和实际结构之间不可避免的误差，经过优化设计后的风机桥架振动固有频率应高于叶频扰动频率25％，从而避免风机桥架在叶频扰动下产生共振现象。如果叶频扰动频率低于风机桥架共振区，则叶频扰动诱发的风机桥架振动幅值(单纯由于风机桥架刚度决定)将显著低于在风机桥架共振区的振幅。本发明的技术方案解决了目前风机桥架设计中存在的振动过大超标问题，降低了在工作过程中因为风机桥架振动过大所引起的一系列安全隐患，并提高了空冷系统中风机等设备的使用寿命。

附图说明

图1是风机桥架的主视图；

其中，

1为风机叶片；

2为减速箱；

3为电机；

4为风筒；

5为风筒网罩。

图2是风机桥架的俯视图；

其中，

6为风机桥架。