空冷風機系統運行時豎向擾力試驗研究（2）
作者：石家莊風機 日期：2014-10-14 瀏覽：981
直接空冷結構系統作為工業建筑，其地震作用、風荷載等可參考現行的抗震設計規范¨1|、建筑結構荷載規范H21等進行設計，但風機運行時對結構產生的擾力
目前還沒有取值依據。以往的研究取值都是參照旋轉設備的離心力(或稱不平衡力)的算法，即根據設備安裝的允許誤差、轉子的質量、風機的轉速來確定水平離心力，即風機運行擾力。但對于風機這樣的大型旋轉設備，風機運行產生的擾力遠沒有這樣簡單，風機轉子的偏心距不只取決于風機軸的安裝誤差，還與輪轂和
扇葉的質量分布、風機軸的彈性變形有關，將風機軸的安裝誤差作為這種大型旋轉設備的轉子的偏心距，顯然偏小，也不安全。文獻[13—14]通過試驗對風機產生的擾力進行了測試，測試結果表明風機運行時至少同時產生4種擾力。文獻[15]對已經投入運營的空冷結構的振動進行了測試。文獻[16]用有限元方法分析了多臺風機同時運行的相互影響。
本文在以上研究的基礎上，對風機運行產生的擾力進行了深入研究，通過對風機運行時風機軸的應變測試，求得了離心力、彎矩和扭矩，并與文獻[13—14]試驗結果作對比。然后重點研究了風機運行時產生的豎向擾力，分析了豎向擾力的特性。
1試驗模型及儀器
1．1試驗模型
為了研究風機運行產生的擾力，本文采用1：1試驗模型。試驗模型的主體結構采用混凝土框架，風機設備和風機橋與實際工程完全相同。與前兩次試驗¨卜14 o不同，前兩次試驗風機扇葉數為5片，風機最高轉速為70 r／min；本次試驗的風機扇葉數為6片，扇葉位置對稱分布，風機最高轉速為88 r／min。試驗模型如圖1所示。風機設備參數見表1。
1．2測試儀器
風機軸是旋轉設備，測量應變常用的有線測試儀器無法測試，本文采用了新型的無線測量技術對風機軸的應變及風機轉速進行測定。
2試驗內容及測試原理
本次試驗主要測試風機運行時對風機橋架產生的四種擾力H3-14]：①由轉子質量偏心引起的離心力；②扇葉豎向振動及風機“擺頭”引起的彎矩；③豎向擾力，此擾力是本次試驗重點研究的內容；④風機運行時驅動扇葉轉動產生的扭矩。
上述四種擾力都會使風機軸產生應變，現將應變分離原理介紹如下。
沿風機軸四周等問距粘貼8片應變片及一組應變花，如圖2所示。等間距粘貼的應變片每隔180。的兩片為一組，共4組。每片應變片測得的應變用s．表示。風機運行時，一片應變片同時測得如下三種擾力產生的應變：①轉子質量偏心產生水平面內的徑向離心力，使風機軸受彎，這種彎曲應變用s’表示；②風機運行時扇葉豎向振動和“擺頭”，使風機軸受彎，這種彎曲應變，用s”表示；③風機產生強大的氣流，其反作用力使風機軸產生軸向應變，用s?表示。應變花用于測定扭矩產生的剪應變。
石家莊風機廠2．1離心力F和彎矩M
各個應變片測得的應變包括軸向應變和彎曲應變。由于各個應變片由豎向擾力在風機軸上產生的軸向應變都相同，所以每組(相距180。的兩片應變片為一組)應變片的應變用式(1)消除軸向應變，得到風機軸彎曲產生的應變：
轉子因質量偏心產生的離心力與轉速、偏心距、轉子的質量有關。偏心距、轉子質量是常量，風機勻速運行時，F應該是常量。對彎曲應變戈在平穩運行段(轉速不變)做平均，濾掉應變的波動，由式(2)得到
