變頻運行風機軸系故障機理和試驗研究.pdf

1、隨著國家節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展，火電廠風機類負載變頻改造成為主要發(fā)展趨勢之一。該領域?qū)儆诮陙砥鸩降男屡d領域，對風機類負載變頻改造的經(jīng)濟性和安全性研究具有重要意義。
　　在經(jīng)濟性方面，本文針對火電廠風機類負載變頻改造項目考慮因素多、模糊性強的特點，基于層次分析法和模糊數(shù)學綜合評判法建立了火電廠風機類負載變頻改造項目經(jīng)濟性評估模型。該模型將復雜的前評估計算過程簡化為對影響因素賦予權重、按照影響因素對項目打分的過程，為用戶節(jié)約了大量工作量

2、，具有考慮因素周全、通用性強的特點。利用該模型對部分工程案例進行了分析，結合實際改造結果對模型可用性進行了驗證，并對該類型項目提出了一些有益建議。
　　在安全性方面，風機類負載在變頻運行中出現(xiàn)故障以扭轉(zhuǎn)振動故障最為常見、危害最大。本文首先對軸系扭轉(zhuǎn)動力特性進行了研究，分別建立了實驗臺軸系扭轉(zhuǎn)動力特性計算的集中質(zhì)量模型和有限元模型，并開展了實驗臺傳遞轉(zhuǎn)矩測試實驗，對集中質(zhì)量模型和有限元模型計算準確度進行了驗證。實驗與計算結果表明集中

3、質(zhì)量模型簡單易行，計算精度較高，可以滿足工程需要。同時實驗得到的軸系傳遞轉(zhuǎn)矩脈動現(xiàn)象表明火電廠風機類負載變頻改造后確實可能出現(xiàn)由諧波引起的扭轉(zhuǎn)振動故障。
　　在SIMULINK環(huán)境下建立了某600MW機組2B引風機變頻運過程中軸系傳遞轉(zhuǎn)矩分析模型，得到了該引風機在升速過程中電機和風機轉(zhuǎn)速脈動以及軸系傳遞轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動的現(xiàn)象。分析表明電磁轉(zhuǎn)矩中頻率與軸系扭轉(zhuǎn)振動固有頻率13.8Hz重合的諧波分量引起了機械系統(tǒng)共振，電氣系統(tǒng)接收到的反饋

4、速度信號中帶有了諧振成分，經(jīng)過電氣系統(tǒng)控制器放大后電磁轉(zhuǎn)矩中該成分進一步增大，從而加劇了機械系統(tǒng)共振。在現(xiàn)場進行實驗中發(fā)現(xiàn)了在風機升降速過程中發(fā)現(xiàn)確實存在軸系傳遞轉(zhuǎn)矩脈動的現(xiàn)象，與模型計算結果較為吻合。在對模型進行了驗證之后，在模型基礎上提出了在速度反饋回路中加入陷波器的軸系傳遞轉(zhuǎn)矩抑制方法。
　　對某600MW機組2A引風機膜片聯(lián)軸器失效故障進行研究，進行了軸系脈動傳遞轉(zhuǎn)矩測試實驗，實驗結果表明軸系傳遞轉(zhuǎn)矩的平均值在0.5×10

5、5N·m左右，傳遞轉(zhuǎn)矩在1.6×105N·m～-1.2×105N·m之間大幅波動。在Solidworks環(huán)境下建立了膜片聯(lián)軸器膜片三維模型，在ANSYS Workbench環(huán)境下在膜片上加載了實驗測得的轉(zhuǎn)矩，對膜片進行了靜力分析和疲勞壽命分析。分析結果表明在脈動傳遞轉(zhuǎn)矩下，主動端螺栓孔邊緣將最先出現(xiàn)裂紋，并與膜片內(nèi)圈出現(xiàn)的裂紋匯集，形成與力矩傳遞方向呈45°角的裂紋，并最終發(fā)展為斷裂。進一步研究表明，在傳遞轉(zhuǎn)矩平均值和應力比不變的情況下