一种风机定子动力吸振器及其安装方法与流程

本发明涉及噪声与振动控制技术领域。

背景技术：

动力吸振器（dynamic vibration absorber）一般包括质量、弹簧和阻尼元素等要素，属于抑制共振的被动式吸振器。风机定子为风机关键设备，安装于风机塔架顶，电机、叶片和传动轴与风机定子安装在一起，组成风力发电机组。动力吸振器设计的基础是定点理论，在含有制振器阻尼的振动系统中，通过在目标振动系统上附加一个子系统（吸振器），配以适当的子系统结构参数、结构形式来实现与目标主振动系统相耦合，改变主振动系统的振动状态，从而在预定的频段内减小目标主系统的强迫振动响应。动力吸振器与主振系统的耦合频率要与目标设备振动线谱频率一致或接近，这样才能实现最佳减振效果。

风机设备在工作过程中，受到载荷波动的激励，使叶片或风机定子产生振动。这种振动降低了轴系的传动精度、叶片的扫风速度，也使得风机定子和塔架内部的应力情况变得复杂，因此，在风机某些工作情况下，风机定子和塔架系统的振动是需要抑制的。在风机定子上面安装风机定子动力吸振器是抑制振动的有效措施。

目前解决已有风机振动（共振）问题是一个系统问题，涉及各种综合因素考虑，已有橡胶减振器和液压阻尼减振器安装不便且空间受限难以有效解决共振问题。风机定子工作状态下危险振动值难以消除，尤其是定子横向振动。目前已有的橡胶阻尼质量块形式的风机用动力吸振器具有以下不足之处：（1）吸振频率波动范围大，安装吸振效果不明显；（2）在风机设备或风塔架上安装不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种风机定子动力吸振器及其安装方法，其能降低叶片或风机定子系统的振动，最终达到降低目标设备振动的目的。

本发明所采用的技术方案是：一种风机定子动力吸振器，包括压铁、芯轴、导向杆、钢弹簧、定子基座、双螺母一；所述芯轴和导向杆均安装在定子基座上；压铁安装在芯轴和导向杆上且压铁能沿芯轴和导向杆上下运动；钢弹簧套装在芯轴上，双螺母一安装在芯轴顶端；钢弹簧包括钢弹簧一和钢弹簧二，钢弹簧一的两端分别与双螺母一和压铁相接，钢弹簧二的两端分别与压铁和定子基座相接。

所述风机定子动力吸振器还包括直线轴承一和直线轴承二；芯轴的下端安装在定子基座中部，定子基座的左部和右部各安装有一根导向杆，芯轴穿过压铁中部、左右二根导向杆的上端分别穿过压铁的左部和右部；所述压铁安装在芯轴的中部，压铁包括从下至上依次叠合在一起的压铁三、压铁二、压铁一、压铁四，其中，压铁三、压铁二、压铁四各一层，压铁一有三层；压铁通过直线轴承二与芯轴连接、通过直线轴承一与导向杆连接。

所述压铁、芯轴间通过直线轴承二间隙配合，沿芯轴轴向承受弹簧压缩、拉伸和扭转载荷；压铁两端导向杆通过直线轴承一与压铁间隙配合，导向杆下端通过螺纹连接方式与定子基座固定连接，实现沿芯轴轴向方向导向和限制压铁轴向扭摆的目的；所述芯轴的材料为合金钢。

所述风机定子动力吸振器还包括限位销、垫环固定螺栓、位于钢弹簧和压铁之间的圆形钢垫环一、位于双螺母一和钢弹簧一之间的圆形钢垫环二、位于钢弹簧二和定子基座之间的双螺母二、位于钢弹簧二和双螺母二之间的圆形钢垫环三；所述圆形钢垫环一、圆形钢垫环二、圆形钢垫环三、双螺母二均安装在芯轴上，所述压铁上面和下面均安装有圆形钢垫环一，圆形钢垫环一通过垫环固定螺栓与压铁连接；所述芯轴顶端设有限位销，限位销位于双螺母一上面。

所述风机定子动力吸振器还包括螺杆、螺杆螺母、垫片、安装在压铁两端上面的微调压铁；所述螺杆的上端从下至上穿过压铁、微调压铁、垫片后与螺杆螺母连接。

所述压铁一、压铁二、压铁三、压铁四均为长方形或梯形形状，压铁贴合风机定子筋板内槽圆弧安装空间，压铁和微调压铁的质量比可调。

一种风机定子动力吸振器的安装方法，采用分块安装方式，先把定子基座安装到风机定子板上；然后安装芯轴和导向杆，再安装钢弹簧、压铁、直线轴承、双螺母；最后进行双螺母钢弹簧预紧。

所述风机定子动力吸振器的安装方法，具体包括如下步骤：

S1：安装定子基座：通过定子基座安装螺栓把定子基座安装到风机定子板上；

S2：安装芯轴和导向杆：将芯轴安装到定子基座的中部，在定子基座的左部和右部各安装一根导向杆；

S3：安装钢弹簧二：依次将双螺母二和圆形钢垫环三安装到芯轴上与定子基座相接处，再将钢弹簧二套装在芯轴上，使钢弹簧二的下端与圆形钢垫环三相接；

S4：安装压铁：包括如下分步骤：

A、将压铁三、压铁二、压铁一、压铁四按从下至上的顺序依次叠合成压铁，其中，压铁三、压铁二、压铁四各一层，压铁一连续叠合三层；

B、在压铁中部芯轴穿过处的上面和下面各安装一个圆形钢垫环一，用垫环固定螺栓将两个圆形钢垫环一与压铁固定连接；

C、叠合好微调压铁，用螺杆、螺杆螺母、垫片在压铁的两端上面各安装一个微调压铁；

D、将直线轴承二安装到压铁的中部芯轴穿过处，在压铁的左部和右部导向杆穿过处各安装一个直线轴承一；

E、将压铁安装到芯轴和导向杆上，使压铁通过直线轴承二与芯轴连接、通过直线轴承一与导向杆连接，并使压铁下面的圆形钢垫环一与钢弹簧二的上端相接；

S5：安装钢弹簧一：将钢弹簧一和圆形钢垫环二依次套装到芯轴上，使钢弹簧一的下端与压铁上面的圆形钢垫环一相接、钢弹簧一的上端与圆形钢垫环二相接；

S6：预紧调试：将双螺母一安装到芯轴的顶端，再在芯轴顶端插入限位销；通过双螺母一、双螺母二、钢弹簧一和钢弹簧二进行预紧和调试，完成风机定子动力吸振器的安装。

芯轴下端与定子基座采用螺纹连接方式连接后，再通过旋紧双螺母二与定子基座固紧；预紧调试时，旋紧压缩距离依据风机定子动力吸振器阻尼所需质量比进行调整。

所述风机定子动力吸振器安装个数根据频率振动使用需要确定，按照风机许用安装位置沿定子圆周方向对称安装6个风机定子动力吸振器。

本发明的风机定子动力吸振器，可应用于风机定子的振动超标处，通过合理设计风机定子动力吸振器的结构以及安装空间，产生对应于目标设备振动超标频段的频率谐振特性，利用动力阻尼吸振技术迅速转移、吸收和消耗风机定子振动能量，从而降低叶片或风机定子系统的振动，最终达到降低目标设备振动的目的。本发明的风机定子动力吸振器固定安装在目标风机设备上，能有效吸收风机在工作过程中因定子或叶片转子的弯曲或扭转产生的振动，降低风机定子设备的振动值。风机定子动力吸振器在风机使用现场分组安装，调谐频率可调，使用性能可靠，便于维护，成本低。本发明的风机定子动力吸振器，结构设计新颖，直线轴承与导向杆的设计，便于压铁横向安装调质量比和弹簧调阻尼比，该型动力吸振器吸振效果明显，有效克服共振。本发明涉及一种动力吸振器，尤其涉及一种横向安装在风机定子设备上用于降低风机定子系统横向振动的风机定子动力吸振器。

附图说明

图1为本发明实施例中的风机定子动力吸振器的主视结构示意图。

图2为本发明实施例中的风机定子动力吸振器的俯视结构示意图。

图3为风机定子动力吸振器在风机定子上的安装示意图。

图4为多个风机定子动力吸振器成对在风机定子上的安装示意图。

附图标记说明：1a、1b、1c、1d分别为压铁一、压铁二、压铁三、压铁四；2a、2b、2c分别为圆形钢垫环一、圆形钢垫环二、圆形钢垫环三；3.垫环固定螺栓；4.芯轴；5a、5b分别为钢弹簧一、钢弹簧二；6a、6b分别为双螺母一、双螺母二；7.限位销；8.导向杆；9a、9b分别为直线轴承一、直线轴承二；10.螺杆；11.螺杆螺母；12.垫片；13.微调压铁；14.定子基座；15.定子基座安装螺栓；16.定子安装板；17.整体件；18.风机定子动力吸振器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明专利的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如图1、图2所示，风机定子动力吸振器包括压铁(包括压铁一1a、压铁二1b、压铁三1c、压铁四1d)、圆形钢垫环（包括圆形钢垫环一2a、圆形钢垫环二2b、圆形钢垫环三2c）、垫环固定螺栓3、芯轴4、钢弹簧(包括钢弹簧一5a、钢弹簧二5b)、双螺母（包括双螺母一6a、双螺母二6b）、限位销7、导向杆8、直线轴承(包括直线轴承一9a、直线轴承二9b)、螺杆10、螺杆螺母11、垫片12、微调压铁微调压铁13、定子基座14。风机定子动力吸振器通过定子基座安装螺栓15安装在定子安装板16上。压铁套装在芯轴和导向杆上，可预先在压铁中部设置一个用于安装直线轴承二的通孔一，在压铁左部和右部各设置一个用于安装直线轴承一的通孔二。双螺母二6b也可以采用单螺母代替。

风机定子动力吸振器在风机定子板上的安装如图3所示，通过四个同一系列的风机定子基座安装螺栓将风机定子动力吸振器安装在风机定子板上。多个风机定子动力吸振器安装位置如图4所示，风机定子板16、风机系统作为整体件17、同一系列六个风机定子动力吸振器18。风机定子吸振器采用分块安装方式，第一步预先通过定子基座安装螺栓把风机定子基座安装到位于圆弧型槽空间处的风机定子板上；第二步安装芯轴和导向杆，钢弹簧、压铁和直线轴承；第三步整体件（风机系统）安装完毕后，最后双螺母弹簧预紧，旋紧压缩距离依据吸振器阻尼所需质量比调整。风机定子动力吸振器安装个数可根据频率振动使用需要，按照风机许用安装位置沿定子圆周对称安装，本图4以定子圆周顺时针方向3点、9点方向对装6个同一系列的风机定子动力吸振器。

压铁和微调压铁共同构成风机定子动力吸振器质量元件（惯性元件），由于质量元件（惯性元件）直接影响其调谐频率，所以其质量配比要适当调整。整个压铁的重量直接落在钢弹簧二上。

直线轴承是采用具有自润滑内部含滚珠带方法兰或圆形法兰的滑动摩擦件；芯轴是具有合适弹性模量和抗拉强度的材料，优选合金钢，提高其抗拉及抗扭转屈服强度。

风机定子动力吸振器可通过分块吊装至风机使用现场再进行安装，通过力矩扳手锁紧。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示为本发明所述的安装之前的风机定子动力吸振器，其中： 1a,1b,1c,1d分别表示四种系列压铁；2a,2b,2c分别表示三种系列圆形钢垫环； 5a,5b分别表示两种系列钢弹簧；6a,6b分别表示两种系列的双螺母；9a,9b分别表示两种系列的直线轴承。

如图3所示为风机定子动力吸振器安装在风机定子上的安装示意图。风机定子动力吸振器安装结构简单，易于在使用现场分装调试，质量块和弹簧等参数可以调整，增强了风机定子动力吸振器调谐频率可操作性。该型吸振器的谐振频率设计在风机定子系统的主要振动频率附近。如图4所示采用沿风机定子圆周边沿对称成组使用，使其有效的抑制风机的运转振动激励下风机定子产生大幅度共振，利用弹簧阻尼特性快速消耗转移过来的定子横向的振动能量，从而降低目标设备的振动值。

本发明所述风机定子动力吸振器基于调谐式动力吸振技术，安装于风机定子上。其中压铁及微调压铁分为若干种以调整不同质量比；钢弹簧可配以不同圈数或线径比，弹簧刚度一定范围内可调；圆形钢垫环分为三种，弹簧卡箍固定模式、弹簧与压铁固定模式、弹簧与定子基座固定模式；直线轴承分两种，内嵌于压铁与芯轴、压铁与导向杆间。整体结构的外形尺寸和材料硬度被设计成在目标风机设备振动激励下能产生谐振频率。风机定子动力吸振器可通过螺栓或焊接方式将定子基座固定安装在目标设备的圆弧型环形槽中，能有效吸收风机在工作过程中，因定子或叶片转子的弯曲或扭转产生的振动，降低设备的振动值。

本发明风机定子动力吸振器源于风机定子动力吸振器安装的特殊性，在传统的钢弹簧双层单质量块结构基础上，直线轴承和导向杆起到导向的同时，更好的配合中间芯轴承受水平横向载荷，使弹簧受力均匀。压铁外形呈梯形或矩形形状，设计贴合风机定子许用安装空间，空间得到最大化利用，微调压铁配合不同质量的压铁设计，可以实现质量块在0~3KG高精度微调。压铁、芯轴间通过直线轴承二间隙配合，沿芯轴轴向承受弹簧压缩、拉伸和扭转载荷；两端导向杆通过另一型号直线轴承一与不同质量比叠加的压铁间隙配合，导向杆下端再通过螺纹连接与定子基座刚性固定，使装置实现沿芯轴轴向方向导向和限制压铁轴向扭摆作用，增强了装置悬臂梁结构的整体刚度。压铁贴合风机定子筋板内槽圆弧安装空间，微调压铁以螺栓固定的方式与压铁固定，压铁和微调压铁质量比可调。压铁与钢弹簧通过圆形钢垫环一刚性连接，圆形钢垫环一卡紧钢弹簧一端，圆形钢垫环一通过螺栓连接方式与压铁固定连接；钢弹簧二另一端与定子基座通过另一型号圆形钢垫环三卡紧，没有双螺母二时，圆形钢垫环三也可通过焊接方式与定子基座固定连接。芯轴上端双螺母一放松设计，外加限位销固定卡紧。芯轴下端设外螺纹，用于安装双螺母二和通过螺纹方式连接定子基座，先安装双螺母二，再整体与定子基座连接旋紧。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。