變頻運(yùn)行風(fēng)機(jī)軸系故障機(jī)理和試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著國(guó)家節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展，火電廠風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載變頻改造成為主要發(fā)展趨勢(shì)之一。該領(lǐng)域?qū)儆诮陙?lái)起步的新興領(lǐng)域，對(duì)風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載變頻改造的經(jīng)濟(jì)性和安全性研究具有重要意義。
　　在經(jīng)濟(jì)性方面，本文針對(duì)火電廠風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載變頻改造項(xiàng)目考慮因素多、模糊性強(qiáng)的特點(diǎn)，基于層次分析法和模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判法建立了火電廠風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載變頻改造項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)估模型。該模型將復(fù)雜的前評(píng)估計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)化為對(duì)影響因素賦予權(quán)重、按照影響因素對(duì)項(xiàng)目打分的過(guò)程，為用戶(hù)節(jié)約了大量工作量

2、，具有考慮因素周全、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。利用該模型對(duì)部分工程案例進(jìn)行了分析，結(jié)合實(shí)際改造結(jié)果對(duì)模型可用性進(jìn)行了驗(yàn)證，并對(duì)該類(lèi)型項(xiàng)目提出了一些有益建議。
　　在安全性方面，風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載在變頻運(yùn)行中出現(xiàn)故障以扭轉(zhuǎn)振動(dòng)故障最為常見(jiàn)、危害最大。本文首先對(duì)軸系扭轉(zhuǎn)動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，分別建立了實(shí)驗(yàn)臺(tái)軸系扭轉(zhuǎn)動(dòng)力特性計(jì)算的集中質(zhì)量模型和有限元模型，并開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)臺(tái)傳遞轉(zhuǎn)矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)，對(duì)集中質(zhì)量模型和有限元模型計(jì)算準(zhǔn)確度進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果表明集中

3、質(zhì)量模型簡(jiǎn)單易行，計(jì)算精度較高，可以滿(mǎn)足工程需要。同時(shí)實(shí)驗(yàn)得到的軸系傳遞轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象表明火電廠風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載變頻改造后確實(shí)可能出現(xiàn)由諧波引起的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)故障。
　　在SIMULINK環(huán)境下建立了某600MW機(jī)組2B引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)過(guò)程中軸系傳遞轉(zhuǎn)矩分析模型，得到了該引風(fēng)機(jī)在升速過(guò)程中電機(jī)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速脈動(dòng)以及軸系傳遞轉(zhuǎn)矩發(fā)生脈動(dòng)的現(xiàn)象。分析表明電磁轉(zhuǎn)矩中頻率與軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率13.8Hz重合的諧波分量引起了機(jī)械系統(tǒng)共振，電氣系統(tǒng)接收到的反饋

4、速度信號(hào)中帶有了諧振成分，經(jīng)過(guò)電氣系統(tǒng)控制器放大后電磁轉(zhuǎn)矩中該成分進(jìn)一步增大，從而加劇了機(jī)械系統(tǒng)共振。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了在風(fēng)機(jī)升降速過(guò)程中發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在軸系傳遞轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的現(xiàn)象，與模型計(jì)算結(jié)果較為吻合。在對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證之后，在模型基礎(chǔ)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(duì)某600MW機(jī)組2A引風(fēng)機(jī)膜片聯(lián)軸器失效故障進(jìn)行研究，進(jìn)行了軸系脈動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)矩測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dòng)。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(shí)驗(yàn)測(cè)得的轉(zhuǎn)矩，對(duì)膜片進(jìn)行了靜力分析和疲勞壽命分析。分析結(jié)果表明在脈動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)矩下，主動(dòng)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(jìn)一步研究表明，在傳遞轉(zhuǎn)矩平均值和應(yīng)力比不變的情況下