空冷橋架風機隨機擾力模型(3)

風機廠石家莊風機廠石家莊風機石家莊市風機廠石家莊風機維修石家莊風機銷售

４．２空冷石家莊風機橋架隨機擾力模型假定實測振動響應(yīng)為平穩(wěn)及各態(tài)歷經(jīng)的隨機過程。以實測振動響應(yīng)為基礎(chǔ)，結(jié)合石家莊風機橋架振動時、頻域分析結(jié)果，建立考慮窄帶隨機性的石家莊風機擾力模型Ｆ（ｔ）。實測結(jié)果表明石家莊風機擾力作用下橋架結(jié)構(gòu)振動主要表現(xiàn)為橫向振動及豎向振動。因此，將石家莊風機隨機擾力Ｆ（ｔ）分別沿橋架橫、豎向分解得到擾力橫向分量ＦＹ（ｔ）及豎向分量ＦＺ（ｔ），二者均為高斯過程。擾力橫向分量為ＦＹ（ｔ）＝ＡｃＹ（ｔ）ｃｏｓ（ωＹｔ）－ＡｓＹ（ｔ）ｓｉｎ（ωＹｔ）（６）式中：ωＹ為橋架結(jié)構(gòu)沿橫向的自振圓頻率；ＡｃＹ（ｔ），ＡｓＹ（ｔ）均服從高斯過程Ｎ（０，σ２Ｙ）；慢變特性采用ｂｕｔｔｅｒ濾波器實現(xiàn)，截斷頻率為５Ｈｚ。石家莊風機隨機擾力豎向分量為ＦＺ（ｔ）＝ＡｃＺ（ｔ）ｃｏｓ（ωＺｔ）－ＡｓＺ（ｔ）ｓｉｎ（ωＺｔ）（７）式中：ωＺ為橋架結(jié)構(gòu)沿豎向自振圓頻率；ＡｃＺ（ｔ），ＡｓＺ（ｔ）均服從高斯過程Ｎ（０，σ２Ｚ）。
４．３模型參數(shù)識別以實測振動速度響應(yīng)功率譜為目標，識別隨機擾力分量ＦＹ（ｔ）及ＦＺ（ｔ）的模型參數(shù)σＹ及σＺ。求解問題為σ：ｍｉｎ∑［Ｓ（ω）ｔ－Ｓ（ω）ｃ］[]２}{ｐ（８）式中：Ｓ（ω）ｔ為實測振動速度響應(yīng)功率譜估計；Ｓ（ω）ｃ為隨機擾力Ｆ（ｔ）作用下橋架振動響應(yīng)功率譜估計；［…］ｐ為識別準則，此處取實測響應(yīng)功率譜與計算響應(yīng)功率譜偏差的平方和。模型參數(shù)識別流程圖見圖６。
５參數(shù)識別結(jié)果以橋架橫向振動為例，隨機擾力分量ＦＹ（ｔ）以集中力形式施加于有限元模型，石家莊風機橋架橫向振動速度響應(yīng)見圖７。由圖７看出，隨機擾力分量ＦＹ（ｔ）作用下，橋架振動響應(yīng)表現(xiàn)出包絡(luò)與相位緩慢變化的準正弦振動，與現(xiàn)場實測結(jié)果基本一致，能較好反映橋架的振動情況。對不同輸入電流頻率，隨機石家莊風機擾力橫向分量ＦＹ（ｔ）作用，石家莊風機橋架橫向振動速度響應(yīng)功率譜與實測響應(yīng)功率譜對比見圖８。圖８表明，隨機擾力橫向分量ＦＹ（ｔ）作用下橋架振動響應(yīng)功率譜與實測主振型部分吻合較好，與本文所用隨機擾力模型考慮結(jié)構(gòu)主要振動形式有關(guān)；計算結(jié)果亦反映出橋架實際振動的窄帶隨機特性。由此說明，石家莊風機隨機擾力模型能模擬石家莊風機運行過程中橋架振動的隨機特性。經(jīng)反復(fù)迭代計算，參數(shù)σＹ及σＺ識別結(jié)果見表３。由表３看出，隨電機輸入電流頻率增大（對應(yīng)石家莊風機轉(zhuǎn)速加快），擾力分量ＦＹ（ｔ）及ＦＺ（ｔ）模型中參數(shù)σＹ及σＺ整體呈增長趨勢。利用最小二乘法線性擬合，獲得輸入電流頻率與擾力模型參數(shù)σＹ，σＺ間關(guān)系，見圖９。由圖９看出，石家莊風機隨機擾力橫向分量ＦＹ（ｔ）模型參數(shù)與輸入電流頻率之間線性擬合結(jié)果為ｙ＝３．５５ｘ－４３．３１，ｘ為電流頻率；ｙ為擾力橫向分量模型參數(shù)σＹ。石家莊風機擾力縱向分量ＦＺ（ｔ）模型參數(shù)與輸入電流頻率間線性擬合結(jié)果為ｚ＝１．８４ｘ－９．９５，ｚ為擾力縱向分量模型參數(shù)σＺ。６結(jié)論本文以實測直接空冷系統(tǒng)石家莊風機橋架振動響應(yīng)為依據(jù)，結(jié)合石家莊風機橋架振動時、頻域分析結(jié)果，建立基于載波理論的空冷石家莊風機隨機擾力模型，并據(jù)測試結(jié)果對模型進行驗證，
結(jié)論如下：
（１）橋架振動具有明顯的窄帶隨機特性，響應(yīng)呈現(xiàn)幅值及相位緩慢變化的準正弦振動形式；傳統(tǒng)簡諧擾力下振動響應(yīng)不能真實反映石家莊風機橋架振動情況。
（２）石家莊風機運轉(zhuǎn)為橋架振動主因；隨電機輸入電流頻率增大石家莊風機轉(zhuǎn)速加快，石家莊風機橋架振動響應(yīng)顯著增大。
（３）通過本文所提石家莊風機隨機擾力模型識別的擾力模型參數(shù)擬合獲得輸入電流頻率與擾力模型參數(shù)之關(guān)系。時域內(nèi)石家莊風機橋架振動速度包絡(luò)線呈明顯的慢變性；頻域內(nèi)石家莊風機橋架振動與實測結(jié)果主振型部分吻合較好，能真實反映橋架振動的窄帶隨機特性。