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隔音降噪工程
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康明斯发电机组振动特性分析

文章出处:www.hsfdjw.com 作者:隔音降噪工程师 浏览数:发表时间:2021-03-18【

康明斯发电机组振动特性分析

1、模态分析

分别采用动力学相关公式和有限元方法计算机组在该隔振系统下的固有频率及振型。在有限元计算中,用三个方向的弹簧单元模拟隔振器,弹簧刚度即隔振器的动刚度。由表5可知,动力学公式计算结果与有限元法计算结果非常相近,所以求解机组的固有频率时,完全可以将系统视为刚体,计算简单且精度也较高。

表5机组隔振系统下的固有频率

振动方向

符号

固有频率/Hz

偏差

公式法

有限元法

 

 

6.87

6.86

0.1%

纵向一纵摇

 

9.63

9.62

0.3%

 

5.47

5.47

0.5%

平摇

 

8.61

8.7

0.4%

横向.横摇

 

4.17

4.5

0.1%

 

13.2

 3.8

0.4%

利用公式计算得到隔振系统对于一次、二次扰动的垂向减振度分别为80%与95 · 6%,表明隔振系统设计满足要求。同时根据该机组固有频率及扰动力绘制机组临界转速图,如图2所示。由图可知,机组主要共振转速大都在稳定转速以下,机组额定转速运行完全避开了主要共振区。

 

2、振动响应分析

    利用模态叠加法分别提取机组在1、50 Hz频率段各扰动激励下的振动响应。选择的机组5个振动检测点位置。

一次往复惯性力矩下,5个测点处三个方向的幅频曲线如图4所示。向即横向幅值很小,x 向(纵向)、z向(垂向)在固有频率点5 · 47、 9,62附近发生共振,形成一段波峰,其他频率段幅值相对较小,且在5 · 47 Hz附近,机组共振更剧烈。由图4(a)可知,在5 · 47 Hz附近测点1、 4、5的振动幅值较大,表明此频率段机组上方x 方向的振动会较大。而在9 · 62附近,机组下方测点2、3的振幅相对较大。z向测点频响曲线如图4(c)所示,机组两端测点1、2、3、4的振幅较大,中间飞轮罩壳上测点5振动较小。

   机组在一次往复惯性力矩作用下,产生纵向.纵摇振动,机组两端振幅相对较大。提取机组额定转速时的振动响应,最大振幅为84 · 03 pm,位置出现在发电机右端底脚处,同时左端滑油冷却器等附件支撑面板处振幅也较大。

     一次平摇力矩仅为370 (N · m),激励相对较小,因此机组的响应也不大。二次往复惯性力矩下机组的振动形式与一次惯性力矩一致,同为纵向一纵摇振动,共振点也是在5 · 47 Hz、9 · 62 Hz附近,且共振点振幅约为一次往复惯性力矩下的2倍。机组共振更明显。在该频段,观察丫向振动发现:机组上方测点1、4、5幅值较大;而对于z向振动,柴油发电机组端测点3、4、5振幅较大,电机端测点1、2幅值较小。

    2 · 5次颠覆力矩下机组的振动主要表现在丫向和z向,丫向振动更强烈,x向振幅较小,。在固有频率点4 ·13、13 · 2 Hz附近发生共振,峰值明显,其他频率段幅值相对较小,且在机组在2.5次颠覆力矩作用下,产生横向横摇振动,机组上端振动相对较大。额定转速时的振动响应,最大振幅出现在增压器上,振幅值为97 · 8 。

 

综上所述,机组振动主要由一次往复惯性力矩、次往复惯性力矩及2 · 5次颠覆力矩引起。一次、次往复惯性力矩引起机组纵向·纵摇振动,振幅由中间向两端增大,电机端与自由端端部振动幅度较大,最大振幅分别为84 · 03 m与52 · 09 pm;机组在颠覆力矩下产生横向·横摇振动,最大振幅出现在增压器上,幅值为97,88 m;机组在各扰动激励下的振幅都不大。

 

3、机组稳定性校核

对于船用柴油发电机隔振设计,须对柴油发电机组在起动、停车过程中以及船舶横倾、纵倾一定角度时,隔振系统下机组的稳定性进行校核。计算得到柴油发电机组起动、停车过程中,隔振器变形量,这里以1号、2号隔振器为例由试验数据可知:在柴油发电机组起动、停车过程及船舶横倾、纵倾不同角度下,隔振器的变形量都在极限值范围内,机组稳定性良好。

 

 

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