风机基础的现场检测

赵茁跃，赵东岚，王建群，魏文晖

风机基础的现场检测

赵茁跃1，赵东岚1，王建群1，魏文晖2

对正常工作状态的某风机基础进行了动力测试，采集了控制点的加速度、位移时程，并对其进行了频谱等相关动力分析，全面地了解了风机基础结构自振频率和阻尼比等动力特性的变化规律,对正常使用过程中各点的温度进行了检测，为风机基础的设计提供了依据。

风基基础；动力分析；抗裂性能

旋转机械的振动特性十分复杂,引起旋转机械振动的原因也很多,无论是风机转子自身缺陷,还是支承系统及联接等方面的问题,都会造成风机运转过程中的异常振动。转子不平衡引起的振动转子不平衡是风机振动的主要振源之一。设计和结构方面的原因,或者材质不匀,制造安装误差以及使用过程中的磨损、积灰等,往往会使风机转子中心惯性轴偏离其旋转轴线，这些惯性力在运动系统中会引起多余的附加动压力,最终都将传到风机转子的支承轴承上。这些大小和方向有着周期性变化的惯性力必将破坏风机转子的平衡。

图1 测试线路

为了给有限元程序分析提供荷载依据以及对结果进行校核和修正，特对已经投入生产的湖北大冶尖峰水泥厂、湖南韶峰水泥集团风机基础分别进行了现场观测，测得了基础的各个区域的温度分布、混凝土强度，采集了控制点的加速度、位移时程和速度时程，对其进行了频谱分析等相关分析，为风机基础设计提供了依据。

1 实验模态测试技术

本次测试采用目前国内先进的动测设备。测试原理如下：风机基础体系的振动通过891-II型速度传感器拾振后，将电信号送给891型测振放大器，经积分电路转换为位移信号，并经过306DF型采集系统进行AlD转换后，传至计算机记录，经数据后处理分析，最终得出所测位置的振幅和频率。

测试线路如图1所示。

2 测试与分析步骤

采用东方噪声数据采集和分析系统，借助高灵敏度的传感器891型测振仪（竖向和水平两种）和信号放大器，采集设备运行过程中基础台面控制点的位移、速度和加速度时程曲线。在测试中采取加速度和位移分别采样的方案，即11个通道同时测加速度或同时测位移（图2）。

3 测点布置

本次试验共使用四个891型测速仪，分别布置在基础台面控制点上，采用基本内存采样方式采取其加速度、位移（其中位移时程通过采样速度响应对其进行一次积分来间接获得），并在试验前进行了一致性标定。

采样控制点为基础台面两个角部以及上部设备与基础的衔接部位（图3）,每个角部控制点放置3个传感器（2个水平方向传感器，1个竖直方向传感器）。

图4为传感器测点现场布置实景。

采样方案见表1。

4 风机基础测试数据整理分析

4.1 基础台面的加速度反应

由于篇幅有限，仅取第一组测试的加速度时程曲线进行介绍。动力荷载是根据现场检测结果由加速度转化而来，由于基础上的动荷载主要是风机转子不平衡引起的振动，所以可将现场测得的加速度与窑体质量相乘得到上部设备对基础的作用，通过对比分析，提取比较典型的几组荷载曲线。加载时间取10s，时间步为0.005s,2000个点。

湖北大冶尖峰水泥厂风机基础台面的加速度反应见图5～8。

4.2 风机基础台面的频谱分析

根据试验取得的时程曲线，对其加速度进行功率谱分析，搜索前几阶频率，基础振动频谱分析结果见图9、10。

搜索前几阶频率见表2。

表2 频谱分析的前几阶频率

5 高温风机温度分布观测

现场环境温度24℃左右。本次观测进行了两次，时间间隔为2h，早上8点测一次，10点测一次，目的是看风机在运行过程中温度有无变化。通过对比两次观测的结果我们得到：风机设备底部的温度在179℃左右，侧面温度在169℃左右；人行通道的温度和环境温度差不多，在24℃左右；风机底部的温度有一定的温度梯度，但大致稳定在69～80℃之间；风机基础墙内部的温度分布各个部位有所不同，靠近设备的地方温度最高可达119℃，离设备稍远的部位温度在80～100℃之间，最低也有74℃；风机基础墙外部的温度大致恒定在40℃左右；整个风机内部和外部的温度差在50～76℃之间。整个风机基础混凝土强度基本符合图纸给定的强度，为C25混凝土。

图11为现场测试风机温度分布。

基础平面温度和立面温度大致分布见图12、13所示。

各测点在14:00及18:00实测的温度见图14。

6 结论

通过现场采集风基基础控制点的加速度、位移时程，并进行频谱等相关动力分析，全面地了解了风机基础结构自振频率和阻尼比等动力特性的变化规律。

此外，在正常使用情况下，高温对风机基础的影响不容忽视，最大温差达到了110℃左右，在结构设计中必须予以重视。

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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

通讯地址：1天津水泥工业设计研究院有限公司，天津 300400；2湖北武汉理工大学，湖北 武汉 430070；

2010-11-11；

吕光