CN107859648B - 一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置 - Google Patents

一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，该测量装置包括风力测量挡板、连接杆、力传感器和强力磁座。连接杆使用钢杆攻丝后与风力测量挡板通过螺纹孔配合连接。连接杆是由各个钢杆结构连接组成，起支撑、连接作用，能够方便与力传感器的安装。强力磁座由具有强磁力的圆柱形磁铁和垂直于圆柱面的螺栓组成；强力磁座是将力传感器与风力测量挡板组装的结构垂直固定在桥架的下端；强力磁座能够有效的将测量装置固定在桥架的下端，从而解决测量装置的固定问题从而解决测量风机转动产生的叶频作用在桥架上干扰力大小的问题，为进一步准确分析解决桥架的振动问题提供有力的数据支持。

Description

一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置
技术领域
本发明涉及到大型空冷岛风机桥架叶频干扰力测量装置，属于结构设计领域，具体涉及通过测量叶频在风机桥架结构上作用力的大小，为风机桥架的减振研究提供有力的数据支持。
背景技术
近年来由于北方地区水资源匮乏等因素的影响，空冷技术迅速发展了起来。空冷技术主要是采用风机强制对流的方式对管束内乏汽进行冷却，该技术对水资源依赖性较小，它有节水节能、环保、设备少、系统简单、防冻性能好等优点。直接空冷电站的空冷岛一般由几十个甚至上百个风机单元组成，每个风机单元的直径平均10m左右，风机桥架固定在空冷支撑桁架上，支撑钢桁架的下面是空冷支柱，高约45m。在风机运转过程中，叶片工作在风筒的不均匀伴流中，这时叶片会产生周期变化的空气动力，从而引发桥架甚至整个空冷岛的振动，这种扰动形式叫做叶频扰动。在这种情况下所表现出来的扰动频率一般等于风机的运转频率与叶片数的乘积。根据大量现场测试结果发现，电站中运行的直接空冷系统普遍出现风机桥架振动过大的问题。而风机桥架振动过大会导致风机桥架、风机、电机以及减速机等受损，严重缩短空冷风机以及这些设备的使用寿命，造成一定的安全隐患。
近年来，对桥架的减振研究主要集中在寻找振源和优化桥架结构。研究发现主要的振动源是叶频干扰，叶频干扰力的作用也只是停留在了理论上的计算，没有对叶频干扰力进行实际的测量，从而不能获取叶频干扰力在风机整个运行过程中的动态变化，进而不能对桥架的减振研究提供一个实际的数据支持。
发明内容
本发明的目的在于解决测量由于风机转动产生叶频干扰在风机桥架上作用力大小的问题，为风机桥架减振研究提供一个准确的有力的数据支持。进而为桥架和风机优化设计提出作用在桥加上的动态干扰力的大小。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，空冷岛是由若干个风机组成，每台风机的叶片、减速器和电机靠桥架进行支撑；桥架由主纵梁、短横梁和斜弦梁构成，主纵梁和短横梁相互连接组成支撑主体，斜弦梁设置在支撑主体的侧部；桥架的主纵梁由H型钢结构组成，桥架的主纵梁是承重结构。H型钢的各个部位均以直角排布。桥架的斜弦梁是由截面为圆的钢管结构组成，斜弦梁用以实现支撑、巩固作用，能够减小桥架振动变形。桥架的短横梁也是由H型钢结构组成，中间的短横梁处安装有风机、电机以及减速机。风机在工作过程中会产生大的振动，主要是叶片旋转产生的快速空气流体对桥架有一个冲击力的作用，导致桥架产生振动。
该测量装置包括风力测量挡板1、连接杆2、力传感器3和强力磁座4。风力测量挡板1是由矩形的硬质塑料板和凸台构成，凸台上设有连接传感器的螺纹孔，为了加强凸台与硬质塑料板的连接，在凸台的与硬质塑料板的四个角上增加有筋板。采用硬质塑料板的优势在于，风力测量挡板1的质量轻，减少了惯性力对风力测量的影响。
风力测量挡板1由3D打印成型，打孔后攻丝。连接杆2使用钢杆攻丝后与风力测量挡板1通过螺纹孔配合连接。连接杆2是由各个钢杆结构连接组成，起支撑、连接作用，能够方便与力传感器3的安装。
力传感器3采用的是压电传感器，是干扰力测量的主要部件之一。
强力磁座4由具有强磁力的圆柱形磁铁和垂直于圆柱面的螺栓组成；强力磁座4是将力传感器3与风力测量挡板1组装的结构垂直固定在桥架的下端；强力磁座4能够有效的将测量装置固定在桥架的下端，从而解决测量装置的固定问题。
本发明的关键在于通过测量挡板将快速流体空气作用于桥架的干扰力进行转换，由此测量桥架的各个位置处风机叶频干扰力在整个工作过程中作用力的大小。从而解决测量风机转动产生的叶频作用在桥架上干扰力大小的问题，为进一步准确分析解决桥架的振动问题提供有力的数据支持。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于，从风机叶频干扰对风机桥架作用力实际测量数据的作用角度出发，通过准确测量气流作用于桥架干扰力的大小，可以有效的建立相应的振动模型，通过对模型的分析，对风机桥架的结构和风机结构进行优化，从而减少由叶频干扰力作用下桥架产生的振动问题。本发明的上技术方案从测量结果这一方面解决了准确测量在风机运行全过程叶频干扰力的动态测量问题，减少了目前理论上对叶频干扰力估计的偏差，也减少了各种间接测量方法带来的误差。从而为之后对桥架振动问题的研究提供了数据支持。
附图说明
图1本发明立体结构示意图。
图2测量装置的俯视图。
图3测量装置的侧视图。
图4压电传感器和强磁力座示意图。
图中：1、风力测量挡板，2、连接杆，3、力传感器，4、强力磁座。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参阅图1，本发明提供的一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，该测量装置包括风力测量挡板1、连接杆2、力传感器3和强力磁座4。风力测量挡板1是由矩形的硬质塑料板和凸台构成，凸台上设有连接传感器的螺纹孔，为了加强凸台与硬质塑料板的连接，在凸台的与硬质塑料板的四个角上增加有筋板。采用硬质塑料板的优势在于，风力测量挡板1的质量轻，减少了惯性力对风力测量的影响。
风力测量挡板1由3D打印成型，打孔后攻丝。连接杆2使用钢杆攻丝后与风力测量挡板1通过螺纹孔配合连接。连接杆2是由各个钢杆结构连接组成，起支撑、连接作用，能够方便与力传感器3的安装。
力传感器3采用的是压电传感器，是干扰力测量的主要部件之一。
强力磁座4由具有强磁力的圆柱形磁铁和垂直于圆柱面的螺栓组成；强力磁座4是将力传感器3与风力测量挡板1组装的结构垂直固定在桥架的下端；强力磁座4能够有效的将测量装置固定在桥架的下端，从而解决测量装置的固定问题。
该测量装置的测量过程如下，根据空气流体产生的气压作用到平面上，将气压转化为压力便通过力传感器3进行测量，轴流通风机产生的风压，按下述公式计算：
式中Pd——动风压，Pa；
ρ——测量点出的空气密度，kg/m2；
V——测量点出的气体平均流速，m/s；
计算风压在平面上产生的压力时，应按下述公式计算：
F＝PdS
式中F——推力，N；
Pd——风压，Pa；
S——挡板面积，m2；
从上述的计算可以将风压转换成为推力进行测量，通过严格控制测量挡板的面积来准确的测量风机叶频作用在桥架上的作用力。
综上，即可说明本发明空冷岛风机叶频干扰力的测量装置能够准确的测量风机叶频干扰力的大小。

Claims (3)

1.一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，其特征在于：该测量装置包括风力测量挡板(1)、连接杆(2)、力传感器(3)和强力磁座(4)；风力测量挡板(1)是由矩形的硬质塑料板和凸台构成，凸台上设有连接传感器的螺纹孔，为了加强凸台与硬质塑料板的连接，在凸台的与硬质塑料板的四个角上增加有筋板；采用硬质塑料板的优势在于，风力测量挡板(1)的质量轻，减少了惯性力对风力测量的影响；
风力测量挡板(1)由3D打印成型，打孔后攻丝；连接杆(2)使用钢杆攻丝后与风力测量挡板(1)通过螺纹孔配合连接；连接杆(2)是由各个钢杆结构连接组成，起支撑、连接作用，能够方便与力传感器(3)的安装；
强力磁座(4)由具有强磁力的圆柱形磁铁和垂直于圆柱面的螺栓组成；强力磁座(4)是将力传感器(3)与风力测量挡板(1)组装的结构垂直固定在桥架的下端；强力磁座(4)能够有效的将测量装置固定在桥架的下端，从而解决测量装置的固定问题。
2.根据权利要求1所述的一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，其特征在于：力传感器(3)采用的是压电传感器。
3.根据权利要求1所述的一种空冷岛风机叶频干扰力的测量装置，其特征在于：该测量装置的测量过程如下，根据空气流体产生的气压作用到平面上，将气压转化为压力，通过力传感器(3)进行测量，轴流通风机产生的风压，按下述公式计算：
式中Pd——动风压，Pa；
ρ——测量点处的空气密度，kg/m2；
V——测量点处的气体平均流速，m/s；
计算风压在平面上产生的压力时，应按下述公式计算：
F＝PdS
式中F——推力，N；
Pd——风压，Pa；
S——挡板面积，m2；
将风压转换成为推力进行测量，通过严格控制测量挡板的面积来准确的测量风机叶频作用在桥架上的作用力。
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