一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法与流程

本发明涉及燃煤火力发电，具体涉及一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法。

背景技术：

1、在火电行业中，动调轴流风机是一种广泛应用于锅炉、发电机组等设备中的重要组件。它们用于提供燃烧过程中所需的辅助风，并负责排放烟气。为了提高风机实际运行效率，通常需要对其进行调速控制，以满足不同工况条件下的需求。

2、然而，现有的动调轴流风机在变转速运行过程中其叶片常常会遇到共振问题。共振是指在一定频率下系统振动幅值显著增大的现象，可能导致风机的严重损坏和设备事故。共振频率通常由风机结构、运行状况和外部激励等因素确定。

3、在过去的研究中，一些方法被提出来解决共振问题。其中一种方法是通过调整风机的结构或性能参数来改善共振特性。然而，这种方法可能需要对风机进行较大的改动和调整，增加了工程成本和时间。

4、另一种常见的方法是通过调整风机的转速来避免叶片共振。通过识别共振频率，确定共振转速范围，并限制风机在该范围内运行，可以减少共振的风险。然而，当前的共振转速确定方法往往仅基于经验和简单的计算，可能存在不准确或不可靠的问题。此外，共振转速范围的确定并未考虑到避免共振的安全余量。

5、因此，针对火电行业的动调轴流风机变速调节共振危险转速带的确定，需要一种准确、可靠且安全的方法。该方法应该能根据风机的实际特性和振动数据，精确确定共振频率，并计算出合理的共振转速范围，以提高风机的稳定性和可靠性，减少共振带来的不良影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，旨在解决火电行业中动调轴流风机调速系统叶片共振问题。

2、本发明采用如下技术方案来实现的：

3、一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，包括以下步骤：

4、1)数据收集和分析：收集动调轴流风机叶片的振动数据；

5、2)确定叶片动频率：根据频谱分析的结果，确定振动幅值较高的频率，即共振频率；

6、3)确定共振转速：

7、根据上述步骤得到动调风机前三阶动频率fd1/fd2/fd3，单位hz，利用坎贝尔图得到共振转速ng1～ngn，其中n个交点即为n个共振转速；

8、4)计算分散度及安全余量：

9、一台风机叶轮有18～30片叶片，每片叶片敲击得到的固有静频率有偏差，在最终计算共振转速带时考虑该偏差引起的影响，即分散度k；对于敲击得到的一阶固有频率，最小数值为f0min，最高数值为f0max，则一阶固有频率的分散度

10、

11、为了保证风机的安全运行，在计算得到的共振转速留出安全余量h；

12、5)确定共振转速带：

13、以一阶对应的共振转速ng1确认共振转速带，共振转速带的最低转速最高转速则共振转速ng1对应的需要避开的共振转速带为nmin～nmax。

14、本发明进一步的改进在于，步骤1)中，通过现场敲击的方法收集动调轴流风机叶片的振动数据。

15、本发明进一步的改进在于，步骤1)中，使用振动传感器进行测量的方法收集动调轴流风机叶片的振动数据。

16、本发明进一步的改进在于，步骤2)中，为了保证计算得到的共振转速带有效，至少需要获取前2～3阶叶片固有频率。

17、本发明进一步的改进在于，步骤2)中，考虑到风机运行的温度、叶片几何形状、质量分布、旋转离心力效应和流场气动效应对叶片固有频率产生影响，实际计算考虑介质温度t、转速n的修正；对于敲击得到的叶片固有频率f0，该频率是在常温、静止的状态下得到的，实际动调风机运行在110℃～150℃环境温度、风机运行转速为750r/min～1500r/min之间，进行修正得到动频率fd。

18、本发明进一步的改进在于，动频率fd的经验计算公式如下：

19、

20、其中：

21、fd为动频率；

22、fc为经过温度修正得到的固有静频率，hz；

23、ns为叶片转速，r/s；

24、b为动频系数。

25、本发明进一步的改进在于，固有静频率fc的经验计算公式为：其中f0为敲击得到的固有静频率，et和e20分别为工作温度和20℃温度下的叶片材质弹性模量。

26、本发明进一步的改进在于，动频系数b的经验公式为

27、其中d为叶片平均直径，m；

28、l为叶片长度，m。

29、本发明进一步的改进在于，步骤4)中，安全裕量h取值为3％～5％。

30、本发明至少具有如下有益的技术效果：

31、(1)更加精确地确定叶片共振频率。现场敲击实测得到的叶片固有频率是在静止、常温状态下得到的。动调风机实际运行时，叶片温度高于100℃、且受到离心力的作用。本发明考虑介质温度t、转速n的影响，对实测得到的叶片固有频率进行修正，使得计算得到的共振频率更加准确。

32、(2)共振转速带的确定比常规方法更加合理。由于加工、安装误差的影响，单个叶轮上每个叶片的固有频率存在偏差，本发明在计算共振转速带的过程中引入分散度，同时考虑分散度和避开率，计算更加合理精确。

技术特征：

1.一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，步骤1)中，通过现场敲击的方法收集动调轴流风机叶片的振动数据。

3.根据权利要求1所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，步骤1)中，使用振动传感器进行测量的方法收集动调轴流风机叶片的振动数据。

4.根据权利要求1所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，步骤2)中，为了保证计算得到的共振转速带有效，至少需要获取前2～3阶叶片固有频率。

5.根据权利要求1所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，步骤2)中，考虑到风机运行的温度、叶片几何形状、质量分布、旋转离心力效应和流场气动效应对叶片固有频率产生影响，实际计算考虑介质温度t、转速n的修正；对于敲击得到的叶片固有频率f0，该频率是在常温、静止的状态下得到的，实际动调风机运行在110℃～150℃环境温度、风机运行转速为750r/min～1500r/min之间，进行修正得到动频率fd。

6.根据权利要求5所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，动频率fd的经验计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，固有静频率fc的经验计算公式为：其中f0为敲击得到的固有静频率，et和e20分别为工作温度和20℃温度下的叶片材质弹性模量。

8.根据权利要求6所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，动频系数b的经验公式为

9.根据权利要求1所述的一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，其特征在于，步骤4)中，安全裕量h取值为3％～5％。

技术总结
本发明公开了一种动调轴流风机变速调节共振危险转速带确定方法，包括：1)数据收集和分析：收集动调轴流风机叶片的振动数据；2)确定叶片动频率：根据频谱分析的结果，确定振动幅值较高的频率，即共振频率；3)确定共振转速：根据上述步骤得到动调风机前三阶动频率f<subgt;d1</subgt;/f<subgt;d2</subgt;/f<subgt;d3</subgt;，单位HZ，利用坎贝尔图得到共振转速N<subgt;g1</subgt;～N<subgt;gn</subgt;，其中n个交点即为n个共振转速；4)计算分散度及安全余量；5)确定共振转速带。本发明考虑介质温度t、转速n的影响，对实测得到的叶片固有频率进行修正，使得计算得到的共振频率更加准确。

技术研发人员：李昊燃,郑金,孙大伟,马翔,石清鑫,陈得胜,王伯平
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5