弹簧隔振在大型火力发电厂磨煤机基础中的应用

收稿日期:2004-02-10

作者简介:彭翠芳(1966-),女,湖南湘乡人,长沙理工大学汽车与机械工程学院讲师,硕士,主要从事火力发电厂隔振技术研究.

第19卷第3期2004年8月

长沙电力学院学报(自然科学版)JOURNAL OF C HANGS HA UNIVERSITY OF ELECTRIC POWER(NATURAL SCIENCE)

Vol.19No.3

Aug.2004

弹簧隔振在大型火力发电厂磨煤机基础中的应用

彭翠芳1

,何志刚

2

(1.长沙理工大学汽车机械工程学院,湖南长沙 410076;2.湖南省电力勘测设计院,湖南长沙 410007)

摘 要:将白噪声型的宽频带随机扰力概念应用于钢球磨煤机弹簧隔振基础的设计中,结合大型火力发电厂钢球

磨煤机弹簧隔振基础的设计,介绍了该基础的设计方法、钢球磨煤机弹簧隔振效率的计算以及通过弹簧隔振基础传递到基础下部动荷载的计算.

关 键 词:白噪声扰力;弹簧隔振基础;振动计算

中图分类号:TU 112.4+1 文献标识码:B 文章编号:1006

-7140(2004)03-0072-04Apllication of Spring Vibration Isolation for Ball Mill

Foundation to Large -Scale Thermal Power Plant

PENG Cu-i fang 1,HE Zh-i gang 2

(1.College of Automobile &M echanical Engineeri ng,Changsha Univ of Science &Technology,Changsha 410076,China;

2.Hunan Electric Po wer Desi gn Institute,Changs ha 410007,China)

Abstract:A random wide frequency disturbing force with white noise type is used in the design of the ball mill foundation with spring vibration isolation.Based on the design of the ball mill foundation with spring vibration isolation for large-scale thermal po wer plants,a design method is described for this foundation,efficiency calculation of spring vibration isolation of the ball mill as well as calculation of dynamic load under the founda -tion which is transferred by the spring vibration isolation foundation.

Key words:white noise disturbing force;spring vibration isolation foundation;vibration calculation

钢球磨煤机是火电厂中的主要辅机,其基础振动较大,以至成为周围其他建筑的不利振源;同时磨煤机的振动过大还会引起相关设备损坏造成火力发电厂的运行事故;再者由于其基础尺寸庞大,很难避

免与主厂房基础相碰,因此磨煤机基础的振动计算非常重要.在我国 动力机器基础设计规范 (GB50040 96)和 火力电厂土建结构设计技术规定 (DL5022 93)中,只给出了基础周期性振动的计算公式,而磨煤机基础的振动是一种随机振动.因此按照上述规范设计的磨煤机,无法解决这些问题.笔者在参与设计某大型火电厂(2 600MW)中,采用了弹簧隔振系统作为钢球磨煤机基础,将磨煤机基础的随机扰力视为白噪声型宽频载荷[5],利用随机振动理论解决了基础动力计算,并得到了较好的设计效果.

1 钢球磨煤机基础的振动计算

钢球磨煤机滚筒的转速一般很低,每分钟十几转,滚筒、电机及传动装置所产生的旋转不平衡扰力不足以引起基础产生过大的振动,而钢球磨煤机中钢球和煤在滚筒中不断运动造成它们互相碰撞和质心的随机移动,这就形成了磨煤机基础的动载荷.我们将此动载荷所产生的相互作用视为随机的瞬时脉冲,因而其动力荷载可以视为具有白噪声谱密度的扰力函数.这就构成了钢球磨煤机基础的动力计算特点,其扰力可视为白噪声型宽频荷载,基础的动力计算需要用随机振动理论来解决.以下把理论分析结果应用于钢球磨煤机基础的动力计算,再应用于钢球磨煤机弹簧隔振基础设计中.

具有水平转动轴磨煤机的白噪声谱密度由下式确定:[1]

S0=

( m d)2 3

1-

2d

2g,(1)

式中 为取决于磨煤机类型的系数,钢球磨煤机为0.001;m 为滚筒装载质量,即钢球和煤的质量(kg);d为滚筒直径(m);g为重力加速度,g= 9.81m/s2; 为滚筒转角速度(s-1).

钢球磨煤机基础的结构型式常采用大块式,磨煤机基础的扰力函数f x(t)=f z(t)=f(t),即磨煤机的水平向与竖向有相同的谱密度,基础的动力计算可归纳如下:

1.1 竖向振幅计算[4]

基础竖向振幅是基础振动和水平摇摆振动的组合:

A z ma x=A x+A z ,

其中

A Z=

Z=K Z

m

,

A Z =

h3+e x+ 1

I y+m 21

I x

S0

2 x 31

,

21=0.5( 2

x+

2

)-( 2x- 2 )2+

4 2x h22

r2

,

1=

2x

2Z- 21h2,

=

K +K x h22

I,

X=K x

m

,

r=

I

m

,

式中 k z为基础的垂直刚度; z、 x 为基础的垂直阻尼比、水平摇摆阻尼比; z为基础垂直自振圆频率;

I x为摇摆轴到基础边缘x向的水平最远距离;e x为垂直扰力作用点至基础质心的水平方向的距离;h3为基础质心距机器主轴的高度;I y为基础对摇摆轴的质量惯性距; 1为基础摇摆的第1阶自振圆频率; x为基础的水平自振圆频率;h2为基础质心距基础底面的高度;r为回转半径;K x为基础的水平刚度; K 为基础的摇摆刚度.

1.2 水平振幅[4]

基础水平振幅是基础扭转和水平摇摆振动的组合:

A x max=A I x+A x ,(3)式中 A =

S0

(2k2 )e f

;A x =

h3+e x+ 1

I+m 21

(h1+ 1)

S0

2 x 31

,其中 I z为距离质量中心至 向最远边缘的距离;K 为基础的抗扭刚度; 为基础的扭转阻尼比; 为基础的扭转自振圆频率;e f为扰心至质心的水平向距离.

2 弹簧隔振基础的设计[2]

根据上面基础振动计算公式,以某大型火力发电厂(2 600MW)磨煤机弹簧隔振基础为例,对弹簧隔振基础进行了动力计算.该厂每台锅炉配置6台BBD4060双进双出钢球磨煤机,其基础的基本数据及设计要求如下:

a)磨煤机的参数.

重量255000kg;转速16.6r/min;最大装球量

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