空冷风机系统运行时竖向扰力试验研究（2）
作者：石家庄风机 日期：2014-10-14 浏览：958
直接空冷结构系统作为工业建筑，其地震作用、风荷载等可参考现行的抗震设计规范¨1|、建筑结构荷载规范H21等进行设计，但风机运行时对结构产生的扰力
目前还没有取值依据。以往的研究取值都是参照旋转设备的离心力(或称不平衡力)的算法，即根据设备安装的允许误差、转子的质量、风机的转速来确定水平离心力，即风机运行扰力。但对于风机这样的大型旋转设备，风机运行产生的扰力远没有这样简单，风机转子的偏心距不只取决于风机轴的安装误差，还与轮毂和
扇叶的质量分布、风机轴的弹性变形有关，将风机轴的安装误差作为这种大型旋转设备的转子的偏心距，显然偏小，也不安全。文献[13—14]通过试验对风机产生的扰力进行了测试，测试结果表明风机运行时至少同时产生4种扰力。文献[15]对已经投入运营的空冷结构的振动进行了测试。文献[16]用有限元方法分析了多台风机同时运行的相互影响。
本文在以上研究的基础上，对风机运行产生的扰力进行了深入研究，通过对风机运行时风机轴的应变测试，求得了离心力、弯矩和扭矩，并与文献[13—14]试验结果作对比。然后重点研究了风机运行时产生的竖向扰力，分析了竖向扰力的特性。
1试验模型及仪器
1．1试验模型
为了研究风机运行产生的扰力，本文采用1：1试验模型。试验模型的主体结构采用混凝土框架，风机设备和风机桥与实际工程完全相同。与前两次试验¨卜14 o不同，前两次试验风机扇叶数为5片，风机最高转速为70 r／min；本次试验的风机扇叶数为6片，扇叶位置对称分布，风机最高转速为88 r／min。试验模型如图1所示。风机设备参数见表1。
1．2测试仪器
风机轴是旋转设备，测量应变常用的有线测试仪器无法测试，本文采用了新型的无线测量技术对风机轴的应变及风机转速进行测定。
2试验内容及测试原理
本次试验主要测试风机运行时对风机桥架产生的四种扰力H3-14]：①由转子质量偏心引起的离心力；②扇叶竖向振动及风机“摆头”引起的弯矩；③竖向扰力，此扰力是本次试验重点研究的内容；④风机运行时驱动扇叶转动产生的扭矩。
上述四种扰力都会使风机轴产生应变，现将应变分离原理介绍如下。
沿风机轴四周等问距粘贴8片应变片及一组应变花，如图2所示。等间距粘贴的应变片每隔180。的两片为一组，共4组。每片应变片测得的应变用s．表示。风机运行时，一片应变片同时测得如下三种扰力产生的应变：①转子质量偏心产生水平面内的径向离心力，使风机轴受弯，这种弯曲应变用s’表示；②风机运行时扇叶竖向振动和“摆头”，使风机轴受弯，这种弯曲应变，用s”表示；③风机产生强大的气流，其反作用力使风机轴产生轴向应变，用s⋯表示。应变花用于测定扭矩产生的剪应变。
石家庄风机厂2．1离心力F和弯矩M
各个应变片测得的应变包括轴向应变和弯曲应变。由于各个应变片由竖向扰力在风机轴上产生的轴向应变都相同，所以每组(相距180。的两片应变片为一组)应变片的应变用式(1)消除轴向应变，得到风机轴弯曲产生的应变：
转子因质量偏心产生的离心力与转速、偏心距、转子的质量有关。偏心距、转子质量是常量，风机匀速运行时，F应该是常量。对弯曲应变戈在平稳运行段(转速不变)做平均，滤掉应变的波动，由式(2)得到
