趙茁躍，趙東嵐，王建群，魏文暉

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

趙茁躍1，趙東嵐1，王建群1，魏文暉2

對(duì)正常工作狀態(tài)的某風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行了動(dòng)力測(cè)試，采集了控制點(diǎn)的加速度、位移時(shí)程，并對(duì)其進(jìn)行了頻譜等相關(guān)動(dòng)力分析，全面地了解了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自振頻率和阻尼比等動(dòng)力特性的變化規(guī)律,對(duì)正常使用過(guò)程中各點(diǎn)的溫度進(jìn)行了檢測(cè)，為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

風(fēng)基基礎(chǔ)；動(dòng)力分析；抗裂性能

旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)特性十分復(fù)雜,引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的原因也很多,無(wú)論是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子自身缺陷,還是支承系統(tǒng)及聯(lián)接等方面的問(wèn)題,都會(huì)造成風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的異常振動(dòng)。轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)轉(zhuǎn)子不平衡是風(fēng)機(jī)振動(dòng)的主要振源之一。設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)方面的原因,或者材質(zhì)不勻,制造安裝誤差以及使用過(guò)程中的磨損、積灰等,往往會(huì)使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子中心慣性軸偏離其旋轉(zhuǎn)軸線，這些慣性力在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中會(huì)引起多余的附加動(dòng)壓力,最終都將傳到風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的支承軸承上。這些大小和方向有著周期性變化的慣性力必將破壞風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡。

圖1 測(cè)試線路

為了給有限元程序分析提供荷載依據(jù)以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行校核和修正，特對(duì)已經(jīng)投入生產(chǎn)的湖北大冶尖峰水泥廠、湖南韶峰水泥集團(tuán)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)分別進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，測(cè)得了基礎(chǔ)的各個(gè)區(qū)域的溫度分布、混凝土強(qiáng)度，采集了控制點(diǎn)的加速度、位移時(shí)程和速度時(shí)程，對(duì)其進(jìn)行了頻譜分析等相關(guān)分析，為風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)測(cè)試技術(shù)

本次測(cè)試采用目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的動(dòng)測(cè)設(shè)備。測(cè)試原理如下：風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)體系的振動(dòng)通過(guò)891-II型速度傳感器拾振后，將電信號(hào)送給891型測(cè)振放大器，經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)，并經(jīng)過(guò)306DF型采集系統(tǒng)進(jìn)行AlD轉(zhuǎn)換后，傳至計(jì)算機(jī)記錄，經(jīng)數(shù)據(jù)后處理分析，最終得出所測(cè)位置的振幅和頻率。

測(cè)試線路如圖1所示。

2 測(cè)試與分析步驟

采用東方噪聲數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，借助高靈敏度的傳感器891型測(cè)振儀（豎向和水平兩種）和信號(hào)放大器，采集設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中基礎(chǔ)臺(tái)面控制點(diǎn)的位移、速度和加速度時(shí)程曲線。在測(cè)試中采取加速度和位移分別采樣的方案，即11個(gè)通道同時(shí)測(cè)加速度或同時(shí)測(cè)位移（圖2）。

3 測(cè)點(diǎn)布置

本次試驗(yàn)共使用四個(gè)891型測(cè)速儀，分別布置在基礎(chǔ)臺(tái)面控制點(diǎn)上，采用基本內(nèi)存采樣方式采取其加速度、位移（其中位移時(shí)程通過(guò)采樣速度響應(yīng)對(duì)其進(jìn)行一次積分來(lái)間接獲得），并在試驗(yàn)前進(jìn)行了一致性標(biāo)定。

采樣控制點(diǎn)為基礎(chǔ)臺(tái)面兩個(gè)角部以及上部設(shè)備與基礎(chǔ)的銜接部位（圖3）,每個(gè)角部控制點(diǎn)放置3個(gè)傳感器（2個(gè)水平方向傳感器，1個(gè)豎直方向傳感器）。

圖4為傳感器測(cè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)布置實(shí)景。

采樣方案見(jiàn)表1。

4 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)整理分析

4.1 基礎(chǔ)臺(tái)面的加速度反應(yīng)

由于篇幅有限，僅取第一組測(cè)試的加速度時(shí)程曲線進(jìn)行介紹。動(dòng)力荷載是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果由加速度轉(zhuǎn)化而來(lái)，由于基礎(chǔ)上的動(dòng)荷載主要是風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動(dòng)，所以可將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的加速度與窯體質(zhì)量相乘得到上部設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)的作用，通過(guò)對(duì)比分析，提取比較典型的幾組荷載曲線。加載時(shí)間取10s，時(shí)間步為0.005s,2000個(gè)點(diǎn)。

湖北大冶尖峰水泥廠風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)臺(tái)面的加速度反應(yīng)見(jiàn)圖5～8。

4.2 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)臺(tái)面的頻譜分析

根據(jù)試驗(yàn)取得的時(shí)程曲線，對(duì)其加速度進(jìn)行功率譜分析，搜索前幾階頻率，基礎(chǔ)振動(dòng)頻譜分析結(jié)果見(jiàn)圖9、10。

搜索前幾階頻率見(jiàn)表2。

表2 頻譜分析的前幾階頻率

5 高溫風(fēng)機(jī)溫度分布觀測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度24℃左右。本次觀測(cè)進(jìn)行了兩次，時(shí)間間隔為2h，早上8點(diǎn)測(cè)一次，10點(diǎn)測(cè)一次，目的是看風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中溫度有無(wú)變化。通過(guò)對(duì)比兩次觀測(cè)的結(jié)果我們得到：風(fēng)機(jī)設(shè)備底部的溫度在179℃左右，側(cè)面溫度在169℃左右；人行通道的溫度和環(huán)境溫度差不多，在24℃左右；風(fēng)機(jī)底部的溫度有一定的溫度梯度，但大致穩(wěn)定在69～80℃之間；風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)墻內(nèi)部的溫度分布各個(gè)部位有所不同，靠近設(shè)備的地方溫度最高可達(dá)119℃，離設(shè)備稍遠(yuǎn)的部位溫度在80～100℃之間，最低也有74℃；風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)墻外部的溫度大致恒定在40℃左右；整個(gè)風(fēng)機(jī)內(nèi)部和外部的溫度差在50～76℃之間。整個(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度基本符合圖紙給定的強(qiáng)度，為C25混凝土。

圖11為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試風(fēng)機(jī)溫度分布。

基礎(chǔ)平面溫度和立面溫度大致分布見(jiàn)圖12、13所示。

各測(cè)點(diǎn)在14:00及18:00實(shí)測(cè)的溫度見(jiàn)圖14。

6 結(jié)論

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集風(fēng)基基礎(chǔ)控制點(diǎn)的加速度、位移時(shí)程，并進(jìn)行頻譜等相關(guān)動(dòng)力分析，全面地了解了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自振頻率和阻尼比等動(dòng)力特性的變化規(guī)律。

此外，在正常使用情況下，高溫對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的影響不容忽視，最大溫差達(dá)到了110℃左右，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須予以重視。

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Field Test of a Blower Base

ZHAO Zhuo-yue1，ZHAO Dong-lan11，WANG Jian-qun1，WEI Wen-hui2
(1 Tianjin Cement Industry Design and Research Institute Co.Ltd,Tianjin 300400 China;
2 Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China)

A blower base was investigated by a dynamic test under normal working conditions.The acceleration and displacement time-history of control points were collected and dynamic analysis such as spectrum analysis was carried out.The change of dynamic characteristics including natural frequency and damping ratio were fully obtained and temperatures of all the points in normal operation were measured.The design basis of blower base is provided.

Blower base;Dynamic analysis;Cracking resistance

TU470.3

A

1001-6171（2011）03-0105-05

通訊地址：1天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津 300400；2湖北武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070；

2010-11-11；

呂光