选煤厂振动筛支架结构减振技术研究

高 龙

（山西晋神能源有限公司， 山西 忻州 036599）

引言

煤炭在我国能源结构中占据主导地位，综采工作面的原煤需进行分选后才能进行销售。选煤厂作为对煤炭进行分选的场所，在多年的发展过程中，选煤技术已经从最传统的跳汰选煤发展为后来的浮选选煤，再到如今的重介质选煤。上述选煤技术均面临着较为严重的结构振动问题，而且随着选煤能力的提升，振动越剧烈，对现场设备的安全性和操作人员的人身健康威胁甚大[1]。本文将重点对选煤厂振动筛支架的振动特性进行研究，并提出有效的减振技术。

1 振动筛支架振动测试

1.1 振动筛支架振动测试方案

本文所研究选煤厂的主体结构为钢筋混凝土形式，所配置的振动筛的关键参数如表1 所示。

表1 选煤厂配置振动筛关键参数

在实践生产中，选煤厂振动筛存在较为剧烈的振动现象，其不仅对现场设备的正常运行造成影响，而且对操作人员的人身健康存在极大的威胁。因此，掌握选煤厂振动筛支架本身的自振频率、相关设备的击振频率以及最大的振动位移和速度等参数，对于查找振动筛支架的薄弱环节，为后续的减振方案的设计和有效应用奠定扎实的理论基础。为保证准确掌握振动筛支架在实际工作中的振动情况，测试方案制定时需满足如下要求：

1）振动测试点应布置合理，一般布置于主次梁且刚度较小的位置，保证所布置的测试点能够均匀反映支架整体结构的振动特性。

2）要求每个测试点布置的传感器包括垂直传感器、水平横向传感器和水平纵向传感器，对该点三个维度的振动参数进行全面测试。

3）保证现场所有传感器、信号源以及对应的信号采集系统均连接正确[2]。

1.2 振动筛支架振动测试结果

结合实际生产，本次针对振动筛支架的振动测试工况包括如下三种：正常生产工况，将现场所有振动筛作为击振设备，对正常生产条件下支架的振动响应及其叠加效应进行测试；对单独某一台振动筛生产，其余振动筛停机工况下对应支架整体结构的振动效应和动力响应进行测试；所有设备均停止运行的工况下，给予支架整体结构一个瞬时冲击，对支架结构梁及其板构件的特性参数。

对上述三种工况的测试结果进行分析，得出如下结论：

1）在正常工况下，现场标高7.78 m 处结构层在垂直方向上最大速度峰值大于10 mm/s 的位置占比约13.9%，且最大振动响应的限值超过标准值的313.7%，整个结构平均超限控制在200%以内。此外，在水平纵向和横向的测试值未超过标准值。

2）针对某台振动筛单独运行工况的测试结果进行分析表明，矸石脱介筛的振动特性较差，且该振动筛的支点分布设计不合理，对振动筛支架的整体结构构成威胁。

3）针对振动筛支架结构梁及其板构件的测试结果分析表明，结构前梁及其构件的自振频率为15.49 ～15.97 Hz，该频率与振动筛的扰动频率15.25～16.25 Hz 属于同一个级别。因此，振动筛的振动极易引起支架结构的共振，直接表现为结构前梁的刚度不足[3]。

2 振动筛支架减振方案及实施效果评价

结合上述对振动筛支架测试结果的分析主要针对振动筛与支架结构共振频率处于同一个范围，而且根据相关标准，为保证现场人员安全要求支架结构振幅上限＜0.034 mm，为保证现场支架结构安全应保证其振幅＜0.067 mm。本工程的减振目标为保证振动筛支架的安全性和稳定性，并保证振动支架的振幅最小。本文将在上述原则上制定相关的减振措施。

从理论上将可采用的消振、隔振、吸振和阻尼减振等措施实现减振的目的。结合选煤厂振动筛支架的实际情况可采用的减振思路包括如下：对振动筛的工作频率进行变更，避免振动筛的工作频率与支架共振频率一致；对振动筛支架的结构进行优化设计达到使其刚度改变的目的，从而从根本上避开其与振动筛的共振频率区；减少从振动筛设备传递至支架结构上的振动能量，或将设备的振动能量传递至低能量区，保证支架结构受振动的影响达到最小[4]。

2.1 振动筛支架减振方案设计

结合选煤厂现场的实际工作情况，本工程将重点从增大振动筛支架梁板结构刚度和减小传递至振动筛结构支架的能量两方面达到减振的目的。

1）增加梁板结构的刚度。在上述研究的基础上，针对标高7.78 m 处结构平面振动响应较大的位置，在其梁板结构处增加钢梁肋以达到提升支架结构刚度的目的。

2）直接减少传递至振动筛支架的振动能量。针对直接减少传递至振动筛支架振动能量的减振措施，主要通过采用锚栓M20 连接前梁板顶梁与混凝土，达到减少垂直振动幅度的目的；在现场增加钢框架柱，达到减小水平向振动幅度的目的；增加钢框架柱与前梁板的支撑面积，从而增加支撑作用，减小能量传递至振动筛支架的目的。

2.2 减振效果评价

将上述措施应用实施于选煤厂振动筛支架结构后，同样采用上述测试方案对不同工况下振动筛支架的振动特性进行测试，测试结果如图2 所示。

图2 加固后两种工况对应最大峰值速度

重点对选煤厂标高7.78 m 处的振动特性进行测试，经测试可知：该位置在空载工况下的振动速度为6.732 mm/s，在正常生产工况下的振动速度为7.45 mm/s；该项指标满足《选煤厂建筑结构设计规范》中所规定的振动速度不超过8 mm/s 要求[5]。

3 结论

1）在对当前选煤厂振动筛支架机构振动特性测试的基础上，掌握导致振动严重的主要问题为振动筛设备的振动能力可直接传递至其支架结构上；振动筛设备与振动筛支架结构的频率一致，容易引起二者共振。

2）主要通过增加振动筛支架前梁板刚度和减小振动能量直接传递至振动筛支架结构两种方式达到减振的目的。

3）通过改造后，在正常和空载工况下振动筛支架结构的垂直振动速度均不超过《选煤厂建筑结构设计规范》的要求。