空冷橋架風機隨機擾力模型(2)

風機廠石家莊風機廠石家莊風機石家莊市風機廠石家莊風機維修石家莊風機銷售

２．２頻域分析Ｗｌｅｃｈ法能有效進行功率譜估計，即選用窗函數可使譜估計非負分段重疊可使方差減小。本文采用Ｗｌｅｃｈ法對不同工況實測跨中橫、豎向振動速度響應進行功率譜估計，結果見圖３。由圖３看出，隨輸入電流頻率增大石家莊風機轉速加快，導致橋架振動響應功率譜峰值明顯升高，表明橋架振動響應增大。
３簡諧擾力作用下石家莊風機橋架振動響應分析直接空冷系統石家莊風機橋架振動原因較多，以往研究假定引起橋架振動的擾力模型為簡諧荷載。電機擾力由電動機轉子偏心所致，與偏心距、轉子質量、轉速有關，擾力頻率為電機頻率。而石家莊風機作為空冷橋架振動的主要原因，其形成機制包括石家莊風機葉片質量分布不均勻及石家莊風機安裝誤差所致軸頻擾動（擾動頻率為石家莊風機運行頻率）及石家莊風機葉片在風筒不均勻氣流中產生的葉頻擾動（擾動頻率為葉片傳遞頻率）。
３．１擾力模型石家莊風機橋架葉頻擾動的簡諧擾力為Ｆｙ（ｔ）＝Ｐｙｓｉｎ（θｔ＋φ）Ｆｚ（ｔ）＝Ｐｚｓｉｎ（θｔ＋φ}）（１）式中：Ｆｙ（ｔ），Ｆｚ（ｔ）為橫、豎向擾力分量；Ｐｙ，Ｐｚ為對應擾力幅值；θ為葉片傳遞頻率；φ為石家莊風機啟動相位角，據石家莊風機設備可獲得相應計算參數。
３．２有限元模型用ＡＢＡＱＵＳ建立石家莊風機橋架有限元模型，橋架構件均采用梁單元。電機、減速器、石家莊風機等設備（共計３．４ｔ）以集中質量形式施加于安裝鋼板四角點處，橋架兩端考慮鉸接邊界條件。用Ｌａｎｃｚｏｓ模態提取方法進行橋架模態分析，前３階振型見圖４，前６階頻率見表２。有限元計算結果與現場實測石家莊風機橋架１階振型為橫向振動，頻率８．３７６Ｈｚ，２階振型為豎向振動，頻率９．３０１Ｈｚ，基本一致。
３．３諧響應分析將簡諧石家莊風機擾力施加于橋架有限元模型，工況五對應的橋架橫、豎向跨中振動結果見圖５，其它工況結果類似。由圖５看出，恒定石家莊風機轉速下橋架振動均處于穩定狀態，振動響應表現為幅值與周期恒定的簡諧運動。
４石家莊風機隨機擾力模型由分析知，簡諧石家莊風機擾力作用下橋架振動與現場實測結果明顯不符。為真實模擬橋架振動，需建立考慮窄帶特性的隨機擾力模型。
４．１理論基礎均值為零的窄帶高斯隨機過程可表示為
Ｙ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ［ωｏｔ＋φ（ｔ）］＝Ａｃ（ｔ）ｃｏｓ（ωｏｔ）－Ａｓ（ｔ）ｓｉｎ（ωｏｔ）                                                         （２）
式中：Ａｃ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ（ｔ），Ａｓ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ（ｔ）為低頻緩慢變化隨機過程。
據希爾伯特變換性質得
Ｙ＾（ｔ）＝Ａｃ（ｔ）ｓｉｎ（ωｏｔ）＋Ａｓ（ｔ）ｃｏｓ（ωｏｔ）         （３）
聯立式（２）、（３）變換得
Ａｃ（ｔ）＝Ｙ（ｔ）ｃｏｓ（ωｏｔ）＋Ｙ＾（ｔ）ｓｉｎ（ωｏｔ）           （４）
Ａｓ（ｔ）＝－Ｙ（ｔ）ｓｉｎ（ωｏｔ）＋Ｙ＾（ｔ）ｃｏｓ（ωｏｔ）         （５）
式中：Ａｃ（ｔ）及Ａｓ（ｔ）可視為Ｙ（ｔ）與Ｙ＾（ｔ）的線性變換，Ａｃ（ｔ）及Ａｓ（ｔ）均為高斯過程，二者自相關函數相等，即ＲＡｃ（τ）＝ＲＡｓ（τ）。τ＝０時ＲＡｃ（０）＝ＲＡｓ（０）＝ＲＹ（０），即Ａｃ（ｔ）與Ａｓ（ｔ）方差相等，且均等于Ｙ（ｔ）的方差。由于Ａｃ（ｔ）與Ａｓ（ｔ）的互相關函數ＲＡｃＡｓ（ｔ，ｔ＋τ）＝Ｅ［Ａｃ（ｔ）×Ａｓ（ｔ＋τ）］＝０（τ＝０），故Ａｃ（ｔ）與Ａｓ（ｔ）在同一時刻為相互正交的隨機變量。