一種風機定子動力吸振器及其安裝方法與流程
2023-07-01 22:54:46
本發明涉及噪聲與振動控制技術領域。
背景技術：
動力吸振器（dynamic vibration absorber）一般包括質量、彈簧和阻尼元素等要素，屬於抑制共振的被動式吸振器。風機定子為風機關鍵設備，安裝於風機塔架頂，電機、葉片和傳動軸與風機定子安裝在一起，組成風力發電機組。動力吸振器設計的基礎是定點理論，在含有制振器阻尼的振動系統中，通過在目標振動系統上附加一個子系統（吸振器），配以適當的子系統結構參數、結構形式來實現與目標主振動系統相耦合，改變主振動系統的振動狀態，從而在預定的頻段內減小目標主系統的強迫振動響應。動力吸振器與主振系統的耦合頻率要與目標設備振動線譜頻率一致或接近，這樣才能實現最佳減振效果。
風機設備在工作過程中，受到載荷波動的激勵，使葉片或風機定子產生振動。這種振動降低了軸系的傳動精度、葉片的掃風速度，也使得風機定子和塔架內部的應力情況變得複雜，因此，在風機某些工作情況下，風機定子和塔架系統的振動是需要抑制的。在風機定子上面安裝風機定子動力吸振器是抑制振動的有效措施。
目前解決已有風機振動（共振）問題是一個系統問題，涉及各種綜合因素考慮，已有橡膠減振器和液壓阻尼減振器安裝不便且空間受限難以有效解決共振問題。風機定子工作狀態下危險振動值難以消除，尤其是定子橫向振動。目前已有的橡膠阻尼質量塊形式的風機用動力吸振器具有以下不足之處：（1）吸振頻率波動範圍大，安裝吸振效果不明顯；（2）在風機設備或風塔架上安裝不方便。
技術實現要素：
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種風機定子動力吸振器及其安裝方法，其能降低葉片或風機定子系統的振動，最終達到降低目標設備振動的目的。
本發明所採用的技術方案是：一種風機定子動力吸振器，包括壓鐵、芯軸、導向杆、鋼彈簧、定子基座、雙螺母一；所述芯軸和導向杆均安裝在定子基座上；壓鐵安裝在芯軸和導向杆上且壓鐵能沿芯軸和導向杆上下運動；鋼彈簧套裝在芯軸上，雙螺母一安裝在芯軸頂端；鋼彈簧包括鋼彈簧一和鋼彈簧二，鋼彈簧一的兩端分別與雙螺母一和壓鐵相接，鋼彈簧二的兩端分別與壓鐵和定子基座相接。
所述風機定子動力吸振器還包括直線軸承一和直線軸承二；芯軸的下端安裝在定子基座中部，定子基座的左部和右部各安裝有一根導向杆，芯軸穿過壓鐵中部、左右二根導向杆的上端分別穿過壓鐵的左部和右部；所述壓鐵安裝在芯軸的中部，壓鐵包括從下至上依次疊合在一起的壓鐵三、壓鐵二、壓鐵一、壓鐵四，其中，壓鐵三、壓鐵二、壓鐵四各一層，壓鐵一有三層；壓鐵通過直線軸承二與芯軸連接、通過直線軸承一與導向杆連接。
所述壓鐵、芯軸間通過直線軸承二間隙配合，沿芯軸軸向承受彈簧壓縮、拉伸和扭轉載荷；壓鐵兩端導向杆通過直線軸承一與壓鐵間隙配合，導向杆下端通過螺紋連接方式與定子基座固定連接，實現沿芯軸軸向方向導向和限制壓鐵軸向扭擺的目的；所述芯軸的材料為合金鋼。
所述風機定子動力吸振器還包括限位銷、墊環固定螺栓、位於鋼彈簧和壓鐵之間的圓形鋼墊環一、位於雙螺母一和鋼彈簧一之間的圓形鋼墊環二、位於鋼彈簧二和定子基座之間的雙螺母二、位於鋼彈簧二和雙螺母二之間的圓形鋼墊環三；所述圓形鋼墊環一、圓形鋼墊環二、圓形鋼墊環三、雙螺母二均安裝在芯軸上，所述壓鐵上面和下面均安裝有圓形鋼墊環一，圓形鋼墊環一通過墊環固定螺栓與壓鐵連接；所述芯軸頂端設有限位銷，限位銷位於雙螺母一上面。
所述風機定子動力吸振器還包括螺杆、螺杆螺母、墊片、安裝在壓鐵兩端上面的微調壓鐵；所述螺杆的上端從下至上穿過壓鐵、微調壓鐵、墊片後與螺杆螺母連接。
所述壓鐵一、壓鐵二、壓鐵三、壓鐵四均為長方形或梯形形狀，壓鐵貼合風機定子筋板內槽圓弧安裝空間，壓鐵和微調壓鐵的質量比可調。
一種風機定子動力吸振器的安裝方法，採用分塊安裝方式，先把定子基座安裝到風機定子板上；然後安裝芯軸和導向杆，再安裝鋼彈簧、壓鐵、直線軸承、雙螺母；最後進行雙螺母鋼彈簧預緊。
所述風機定子動力吸振器的安裝方法，具體包括如下步驟：
S1：安裝定子基座：通過定子基座安裝螺栓把定子基座安裝到風機定子板上；
S2：安裝芯軸和導向杆：將芯軸安裝到定子基座的中部，在定子基座的左部和右部各安裝一根導向杆；
S3：安裝鋼彈簧二：依次將雙螺母二和圓形鋼墊環三安裝到芯軸上與定子基座相接處，再將鋼彈簧二套裝在芯軸上，使鋼彈簧二的下端與圓形鋼墊環三相接；
S4：安裝壓鐵：包括如下分步驟：
A、將壓鐵三、壓鐵二、壓鐵一、壓鐵四按從下至上的順序依次疊合成壓鐵，其中，壓鐵三、壓鐵二、壓鐵四各一層，壓鐵一連續疊合三層；
B、在壓鐵中部芯軸穿過處的上面和下面各安裝一個圓形鋼墊環一，用墊環固定螺栓將兩個圓形鋼墊環一與壓鐵固定連接；
C、疊合好微調壓鐵，用螺杆、螺杆螺母、墊片在壓鐵的兩端上面各安裝一個微調壓鐵；
D、將直線軸承二安裝到壓鐵的中部芯軸穿過處，在壓鐵的左部和右部導向杆穿過處各安裝一個直線軸承一；
E、將壓鐵安裝到芯軸和導向杆上，使壓鐵通過直線軸承二與芯軸連接、通過直線軸承一與導向杆連接，並使壓鐵下面的圓形鋼墊環一與鋼彈簧二的上端相接；
S5：安裝鋼彈簧一：將鋼彈簧一和圓形鋼墊環二依次套裝到芯軸上，使鋼彈簧一的下端與壓鐵上面的圓形鋼墊環一相接、鋼彈簧一的上端與圓形鋼墊環二相接；
S6：預緊調試：將雙螺母一安裝到芯軸的頂端，再在芯軸頂端插入限位銷；通過雙螺母一、雙螺母二、鋼彈簧一和鋼彈簧二進行預緊和調試，完成風機定子動力吸振器的安裝。
芯軸下端與定子基座採用螺紋連接方式連接後，再通過旋緊雙螺母二與定子基座固緊；預緊調試時，旋緊壓縮距離依據風機定子動力吸振器阻尼所需質量比進行調整。
所述風機定子動力吸振器安裝個數根據頻率振動使用需要確定，按照風機許用安裝位置沿定子圓周方向對稱安裝6個風機定子動力吸振器。
本發明的風機定子動力吸振器，可應用於風機定子的振動超標處，通過合理設計風機定子動力吸振器的結構以及安裝空間，產生對應於目標設備振動超標頻段的頻率諧振特性，利用動力阻尼吸振技術迅速轉移、吸收和消耗風機定子振動能量，從而降低葉片或風機定子系統的振動，最終達到降低目標設備振動的目的。本發明的風機定子動力吸振器固定安裝在目標風機設備上，能有效吸收風機在工作過程中因定子或葉片轉子的彎曲或扭轉產生的振動，降低風機定子設備的振動值。風機定子動力吸振器在風機使用現場分組安裝，調諧頻率可調，使用性能可靠，便於維護，成本低。本發明的風機定子動力吸振器，結構設計新穎，直線軸承與導向杆的設計，便於壓鐵橫向安裝調質量比和彈簧調阻尼比，該型動力吸振器吸振效果明顯，有效克服共振。本發明涉及一種動力吸振器，尤其涉及一種橫向安裝在風機定子設備上用於降低風機定子系統橫向振動的風機定子動力吸振器。
附圖說明
圖1為本發明實施例中的風機定子動力吸振器的主視結構示意圖。
圖2為本發明實施例中的風機定子動力吸振器的俯視結構示意圖。
圖3為風機定子動力吸振器在風機定子上的安裝示意圖。
圖4為多個風機定子動力吸振器成對在風機定子上的安裝示意圖。
附圖標記說明：1a、1b、1c、1d分別為壓鐵一、壓鐵二、壓鐵三、壓鐵四；2a、2b、2c分別為圓形鋼墊環一、圓形鋼墊環二、圓形鋼墊環三；3.墊環固定螺栓；4.芯軸；5a、5b分別為鋼彈簧一、鋼彈簧二；6a、6b分別為雙螺母一、雙螺母二；7.限位銷；8.導向杆；9a、9b分別為直線軸承一、直線軸承二；10.螺杆；11.螺杆螺母；12.墊片；13.微調壓鐵；14.定子基座；15.定子基座安裝螺栓；16.定子安裝板；17.整體件；18.風機定子動力吸振器。
具體實施方式
為了更清楚地說明本發明專利的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
如圖1、圖2所示，風機定子動力吸振器包括壓鐵(包括壓鐵一1a、壓鐵二1b、壓鐵三1c、壓鐵四1d)、圓形鋼墊環（包括圓形鋼墊環一2a、圓形鋼墊環二2b、圓形鋼墊環三2c）、墊環固定螺栓3、芯軸4、鋼彈簧(包括鋼彈簧一5a、鋼彈簧二5b)、雙螺母（包括雙螺母一6a、雙螺母二6b）、限位銷7、導向杆8、直線軸承(包括直線軸承一9a、直線軸承二9b)、螺杆10、螺杆螺母11、墊片12、微調壓鐵微調壓鐵13、定子基座14。風機定子動力吸振器通過定子基座安裝螺栓15安裝在定子安裝板16上。壓鐵套裝在芯軸和導向杆上，可預先在壓鐵中部設置一個用於安裝直線軸承二的通孔一，在壓鐵左部和右部各設置一個用於安裝直線軸承一的通孔二。雙螺母二6b也可以採用單螺母代替。
風機定子動力吸振器在風機定子板上的安裝如圖3所示，通過四個同一系列的風機定子基座安裝螺栓將風機定子動力吸振器安裝在風機定子板上。多個風機定子動力吸振器安裝位置如圖4所示，風機定子板16、風機系統作為整體件17、同一系列六個風機定子動力吸振器18。風機定子吸振器採用分塊安裝方式，第一步預先通過定子基座安裝螺栓把風機定子基座安裝到位於圓弧型槽空間處的風機定子板上；第二步安裝芯軸和導向杆，鋼彈簧、壓鐵和直線軸承；第三步整體件（風機系統）安裝完畢後，最後雙螺母彈簧預緊，旋緊壓縮距離依據吸振器阻尼所需質量比調整。風機定子動力吸振器安裝個數可根據頻率振動使用需要，按照風機許用安裝位置沿定子圓周對稱安裝，本圖4以定子圓周順時針方向3點、9點方向對裝6個同一系列的風機定子動力吸振器。
壓鐵和微調壓鐵共同構成風機定子動力吸振器質量元件（慣性元件），由於質量元件（慣性元件）直接影響其調諧頻率，所以其質量配比要適當調整。整個壓鐵的重量直接落在鋼彈簧二上。
直線軸承是採用具有自潤滑內部含滾珠帶方法蘭或圓形法蘭的滑動摩擦件；芯軸是具有合適彈性模量和抗拉強度的材料，優選合金鋼，提高其抗拉及抗扭轉屈服強度。
風機定子動力吸振器可通過分塊吊裝至風機使用現場再進行安裝，通過力矩扳手鎖緊。
下面結合附圖對本發明做進一步說明。
如圖1、圖2所示為本發明所述的安裝之前的風機定子動力吸振器，其中： 1a,1b,1c,1d分別表示四種系列壓鐵；2a,2b,2c分別表示三種系列圓形鋼墊環； 5a,5b分別表示兩種系列鋼彈簧；6a,6b分別表示兩種系列的雙螺母；9a,9b分別表示兩種系列的直線軸承。
如圖3所示為風機定子動力吸振器安裝在風機定子上的安裝示意圖。風機定子動力吸振器安裝結構簡單，易於在使用現場分裝調試，質量塊和彈簧等參數可以調整，增強了風機定子動力吸振器調諧頻率可操作性。該型吸振器的諧振頻率設計在風機定子系統的主要振動頻率附近。如圖4所示採用沿風機定子圓周邊沿對稱成組使用，使其有效的抑制風機的運轉振動激勵下風機定子產生大幅度共振，利用彈簧阻尼特性快速消耗轉移過來的定子橫向的振動能量，從而降低目標設備的振動值。
本發明所述風機定子動力吸振器基於調諧式動力吸振技術，安裝於風機定子上。其中壓鐵及微調壓鐵分為若干種以調整不同質量比；鋼彈簧可配以不同圈數或線徑比，彈簧剛度一定範圍內可調；圓形鋼墊環分為三種，彈簧卡箍固定模式、彈簧與壓鐵固定模式、彈簧與定子基座固定模式；直線軸承分兩種，內嵌於壓鐵與芯軸、壓鐵與導向杆間。整體結構的外形尺寸和材料硬度被設計成在目標風機設備振動激勵下能產生諧振頻率。風機定子動力吸振器可通過螺栓或焊接方式將定子基座固定安裝在目標設備的圓弧型環形槽中，能有效吸收風機在工作過程中，因定子或葉片轉子的彎曲或扭轉產生的振動，降低設備的振動值。
本發明風機定子動力吸振器源於風機定子動力吸振器安裝的特殊性，在傳統的鋼彈簧雙層單質量塊結構基礎上，直線軸承和導向杆起到導向的同時，更好的配合中間芯軸承受水平橫向載荷，使彈簧受力均勻。壓鐵外形呈梯形或矩形形狀，設計貼合風機定子許用安裝空間，空間得到最大化利用，微調壓鐵配合不同質量的壓鐵設計，可以實現質量塊在0~3KG高精度微調。壓鐵、芯軸間通過直線軸承二間隙配合，沿芯軸軸向承受彈簧壓縮、拉伸和扭轉載荷；兩端導向杆通過另一型號直線軸承一與不同質量比疊加的壓鐵間隙配合，導向杆下端再通過螺紋連接與定子基座剛性固定，使裝置實現沿芯軸軸向方向導向和限制壓鐵軸向扭擺作用，增強了裝置懸臂梁結構的整體剛度。壓鐵貼合風機定子筋板內槽圓弧安裝空間，微調壓鐵以螺栓固定的方式與壓鐵固定，壓鐵和微調壓鐵質量比可調。壓鐵與鋼彈簧通過圓形鋼墊環一剛性連接，圓形鋼墊環一卡緊鋼彈簧一端，圓形鋼墊環一通過螺栓連接方式與壓鐵固定連接；鋼彈簧二另一端與定子基座通過另一型號圓形鋼墊環三卡緊，沒有雙螺母二時，圓形鋼墊環三也可通過焊接方式與定子基座固定連接。芯軸上端雙螺母一放鬆設計，外加限位銷固定卡緊。芯軸下端設外螺紋，用於安裝雙螺母二和通過螺紋方式連接定子基座，先安裝雙螺母二，再整體與定子基座連接旋緊。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍之內。