选煤厂动力设备支承结构振动问题分析|一端有弹簧支撑的梁的振动

　　摘要结合具体工程实例介绍选煤厂主要动力设备支承梁如何避免与动力设备发生共振,及遇到发生共振问题的解决方法。 　　关键词选煤厂;动力设备;共振 　　中图分类号TD9文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0136-01
　　
　　选煤厂主厂房作为选煤厂的心脏部位,车间内部设备多,布置紧凑,且在多处布置有动力设备,如:破碎机、分选机、给料机、振动筛离心脱水机、电动机等。在主厂房土建设计中,不仅要保证结构的承载力和变形能满足设备荷载的要求,更重要的是要避免在设备运转过程中结构构件与设备发生共振,从而保证设备的平稳运行,保证结构的安全和设备操作人员的身体健康。
　　1设计原则
　　选煤厂的主要动力设备,按其振动频率可划分为三类:
　　1)低频类(f33.33Hz):电动机、风机、电磁振动给料机、电磁振动旋流筛等。
　　一般土建工程楼盖的竖向振动频率在9-20Hz。在设计过程中,要掌握振动设备的工作方式,尤其是振动方式,采取合理的方法达到避免共振的目的。对于低频类设备,因其振动频率远低于楼盖的竖向振动频率,在设计过程中可不进行楼盖的自振频率计算,不考虑共振问题;对于中频类设备中频率在20Hz以下的设备,因其振动频率在楼盖的竖向振动频率区间内,如设计不合理,极易发生共振,在支承结构构件的设计中,应采取措施使其竖向自振频率大于设备振动频率;对于高频类及中频类设备中频率在20Hz以上的设备,因其振动频率高于楼盖的竖向振动频率,在支承结构构件的设计中,应使其在承载力和变形符合规范要求的前提下,尽量减小自振频率,使其自振频率低于设备的振动频率,从而避免共振。
　　2工程实例
　　1)某选煤厂主厂房内一精煤脱介筛下梁跨度为6.5m,断面为400x750mm,砼强度等级C25,筛子振动频率为15.8Hz,筛子试运转时,梁与设备发生共振。梁计算简图如图1。
　　换算均布质量:(公式中各参数含义见规范)
　　对于梁取倒L型梁截面计算梁刚度:
　　D=EI=5.22X107kgm2
　　计算梁的第一组振动频率:频率系数查表得=1.57
　　=16.2HZ
　　计算频率误差取0.15,则此梁的自振频率为12.15HZ-18.63HZ,机器的振动频率在梁的第一组振动频率计算误(15%)差范围内,所以发生共振。
　　从梁频率计算公式可以看出,解决此类问题的关键有两个:一是增大梁的刚度,二是减小梁的跨度。设计人员可根据现场实际情况采取不同的处理方法。本工程采用加大梁刚度的方法进行处理,方案一为在混凝土梁底增设H300X300钢梁,方案二为将混凝土梁截面高度加大为900mm,此时梁的自振频率为17.14HZ-23.18HZ,大于脱介筛的振动频率。现场采用方案二进行处理后,设备运行平稳。
　　2)某选煤厂主厂房内一台立式离心脱水机,振动的频率为12.33Hz,离心机处的支承梁为型钢梁,断面为H500X300,跨度6m,设备试运转时,梁与设备发生共振。
　　经过计算该钢梁的自振频率为7.26HZ-12.10Hz,与离心机频率接近,所以发生了共振。针对现场的情况,设计了两种方案来解决楼板振动的问题。第一种方案:在离心机的支承梁底增设一根钢梁H400X300,经过计算该组合梁振动频率为14.0HZ-23.4Hz,大于该离心机的振动频率,可以避免共振。第二种方案:因离心机所在楼层梁底距地面仅2.8米,所以在离心机的支承梁下增加一根钢柱,由于增加钢柱使离心机支承梁的跨度减小,频率大大提高,可以有效的避免共振。权衡两种方案的可实施性,最后决定采用第二种方案,进行处理后,设备运行情况良好。
　　图1
　　3结论
　　在进行选煤厂主厂房以及其他有动力设备建筑的结构设计过程中,不应只满足于结构的承载力和变形计算,采取有效措施避免在设备运转过程中结构构件与设备发生共振,更是不容忽视的问题。只有同时注重这两个方面,才能设计出合格的产品。
　　
　　参考文献
　　[1]煤矿建筑结构设计规范(选煤厂部分).
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