Celem badań był pomiar drgań wewnętrznych wsporników konstrukcyjnych kanału tłocznego wentylatora powietrza wtórnego, obudowy wentylatora i elementów konstrukcji wsporczej kanału jakie występują podczas normalnej eksploatacji wentylatora powietrza wtórnego. Pomiary są kontynuacją poszukiwania przyczyny występowania nadmiernych drgań tego układu celem opracowania sposobu minimalizacji tych drgań. Pomiary mają za zadanie wskazać czy obserwowane podczas eksploatacji kotła drgania wsporników wewnętrznych kanału są związane z drganiami rezonansowymi wybranych elementów konstrukcji kanału. Otrzymane wyniki analiz posłużą do opracowania sposobu minimalizacji drgań i będą podstawą do zaprojektowania elementów realizujących te zamierzenia.
1. Zakres badań III etapu prac.
Zakres badań obejmował pomiary drgań bezwzględnych elementów wewnętrznych
i zewnętrznych kanału tłocznego i jego podparć, pomiary pulsacji ciśnień powietrza przed kierownicami wentylatora 1 i wentylatora 2 i pulsacji ciśnień powietrza na wejściu (klapa włazu) do kanału tłocznego wentylatora powietrza. Pomiary drgań wykonano przy podobnych nastawach otwarcia łopat kierownic jakie były w I etapie badań
Rejestrację drgań (ok. 60 sekund dla każdego otwarcia kierownic) wykonywano przy różnych nastawach otwarcia kierownic.
Łącznie pomiary i rejestrację drgań wykonano w 17 różnych warunkach otwarcia kierownic.
Pomiary drgań wykonano dla następujących wewnętrznych i zewnętrznych elementów układu kanału powietrza wtórnego:
1. Drgania wybranych wewnętrznych rozpór usztywniających zlokalizowanych w kanale powietrza wtórnego – identyfikacja wybranych do pomiarów wsporników jest zgodna z oznaczeniem tych wsporników przedstawionym w opracowaniu „S.A. DUCT – FAN TO ROTARY PREHEATER NATURAL VIBRATION OF THE STIFFENER PIPES” z dnia 26.6.2010r – str. 2(3) i 3 (3),
2. Ściany i podłogi kanału powietrza wtórnego,
3. Korpusu obudowy wentylatora od strony napędu,
4. Wybranych elementów wszystkich 4 układów wsporczych kanału tłocznego powietrza wtórnego (wspornika bezpośrednio za ścianą hali i następnie znajdujacych się bezpośrednio pod przekrojami E-E, F-F i G-G).
Obecnie przeprowadzone badania mają za zadanie sprawdzenie w jakim zakresie występują częstotliwości rzeczywistych drgań wewnętrznych elementów konstrukcji kanału wentylatora. Przypomina się, że jeżeli częstotliwości drgań własnych mierzonych wewnętrznych elementów kanału są zgodne z częstotliwościami drgań dominujących składowych jakie obserwuje się w drganiach kanału wentylatora podczas jego eksploatacji, to można przypuszczać, że elementy składowe konstrukcji kanału wzbudzane są do drgań rezonansowych, a cała konstrukcja poddana jest oddziaływaniu tych drgań. Jeżeli na domiar złego również elementy konstrukcji układu wsporczego mają podobne częstości drgań własnych lub zgodne z częstotliwością dominujących składowych drgań jakie obserwowano podczas poprzednich badań w drganiach układu wsporczego podczas normalnych warunków eksploatacyjnych, to można przypuszczać, że obserwowane drgania kanału są drganiami rezonansowymi, a cały układ pracuje w strefie drgań rezonansowych. W takim przypadku, wystarczy tylko, aby amplitudy drgań przekroczyły wartości dopuszczalne z uwagi na warunek zmęczenia, a uszkodzenie kanału wentylatora będzie już tylko kwestią czasu.
2. Rozmieszczenie punktów pomiarowych.
Punkty pomiarowe zlokalizowane zostały na wewnętrznych elementach rozpierających konstrukcję kanału powietrza wtórnego, na korpusie samego wentylatora i na wspornikach będących elementami 4 podpór zewnętrznych kanału wentylatora. Podpora I (pierwsza) znajduje się bezpośrednio za ścianą rozgraniczającą halę wentylatora i halę kotłowni, podpora II (druga) bezpośrednio pod przekrojem E – E, podpora III (trzecia) pod przekrojem F – F, a podpora IV (czwarta) na końcu kanału, pod przekrojem G – G. Wspomniane przekroje odpowiadają oznaczeniom jakie przyjęto w opracowaniu „S.A. DUCT – FAN TO ROTARY PREHEATER NATURAL VIBRATION OF THE STIFFENER PIPES” z dnia 26.6.2010r ,
– str. 3 (3)
3. Opis pomiarów.
Pomiary wykonano w następujący sposób.
Na wytypowanych do pomiarów drgań elementach wewnętrznych i zewnętrznych instalowano na czas pomiaru piezoelektryczne czujniki przyśpieszeń drgań. W kanałach przepływu powietrza zainstalowano dodatkowo 4 czujniki ciśnień, których zadaniem było przedstawienie charakteru pulsacji przepływającego powietrza na wlocie i wylocie z obu wentylatorów.
Wewnątrz kanału powietrza, na czas pomiaru zainstalowanych zostało 13 czujników drgań. Zostały one przykręcone do podstaw, które uprzednio przyspawano do mierzonych rur usztywniających . Wszystkie kable pomiarowe z tych czujników drgań były mocowane do mierzonych rur i zabezpieczone przed możliwością swobodnego ich zwisu i wahania w przepływającym wewnątrz kanału powietrzu. Kable zostały wyprowadzone na zewnątrz poprzez otwór, który został wykonany w korpusie kanału obok włazu do tego kanału.
Na zewnętrznych elementach kanału wentylatora powietrza wtórnego zainstalowano 20 piezoelektrycznych czujników przyśpieszeń. Czujniki drgań instalowane na zewnętrznych elementach kanału mocowane były przy pomocy uchwytów magnetycznych. Czujniki drgań połączono z przedwzmacniaczami ładunku typ 2651 firmy Brüel&Kjær, które wzmacniają sygnały przyśpieszenia drgań.
Wzmocnione sygnały przyśpieszeń drgań wewnętrznych elementów kanału zarejestrowano na 16 kanałowym rejestratorze magnetycznym StorePlus VL firmy RACAL, a drgania elementów zewnętrznych i pulsacje ciśnień zarejestrowano na 24 kanałowym rejestratorze magnetycznym V-Store firmy RACAL. Widok stanowiska pomiarowego przedstawiono na rys. 1.
Rys.1. Stanowisko pomiarowe podczas badania drgań kanału wentylatora powietrza wtórnego.
WYNIKI POMIARÓW
1. Wyniki pomiarów i analiza wyników pomiaru drgań.
W tablicy 1 przedstawiono wyniki pomiarów częstości drgań własnych wewnętrznych rur usztywniających, i innych elementów na których zlokalizowane są punkty pomiarowe od p.p.1 do p.p.32. Wyniki te uzyskano podczas poprzedniej sesji pomiarowej. W tablicy tej zamieszczono również wartości obliczonych częstotliwości drgań własnych wewnętrznych wsporników usztywniających jakie podane zostały przez konstruktora kanału tłocznego wentylatora powietrza wtórnego.
W efekcie przeprowadzonych pomiarów drgań i ich analizy uzyskano wyniki, które przedstawiają wartości składowych drgań rzeczywistych jakie występowały w mierzonym punkcie pomiarowym dla odpowiedniego otwarcia łopat aparatu kierownic.
zyskano również największe wartości średnie przyśpieszeń składowych drgań, które wskazują na największą moc odpowiedniej składowej drgań jaka dominuje podczas eksploatacji elementu, na którym znajduje się ten punkt pomiarowy.
Z przeprowadzonych pomiarów wynika, że cały układ wewnętrznych rozpór, zastrzałów, podłoga kanału i elementy podarć kanału narażone są na występowanie wzajemnie oddziałujących drgań rezonansowych, jeżeli tylko wystąpi jakieś wymuszenie
o częstotliwości f = 15 Hz lub jemu bliskie, lub wymuszenie o częstotliwości f = ok. 33 Hz.
Następnie dla każdego elementu wsporczego do którego przypisany jest określony punkt pomiarowy, na wspólnym wykresie zestawiono wartość obliczonej przez konstruktora częstotliwości drgań własnych, wartość pomierzonej podczas II etapu badań częstotliwości drgań własnych i wartość dominujących rzeczywistych składowych drgań w normalnych warunkach eksploatacji.
Obrazy tych zestawień dla każdego analizowanego punktu pomiarowego przedstawiono poniżej na kolejnych rysunkach od rys. 2 do rys. 16.
Rys.2. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.1.
Rys.3. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.2.
Rys.4. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.3.
Rys.5. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.4.
Rys.6. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.5.
Rys.7. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.6.
Rys.8. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.7.
Rys.9. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.8.
Rys.10. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.9.
Rys.11. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.16.
Rys.12. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.24.
Rys.13. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.27.
Rys.14. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.29.
Rys.15. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.30.
Rys.16. Porównanie częstotliwości rzeczywistych składowych drgań wspornika z pomierzonymi częstotliwościami drgań własnych wspornika na którym znajduje się p.p.32.
Na podstawie rysunków od rys. 2 do rys.16 można powiedzieć, że na drodze pomiarów stwierdzono, że drgania układu mechanicznego są zbliżone lub zgodne z częstością drgań własnych elementów składowych kanału tłocznego. Wzbudzają one elementy do drgań rezonansowych, a te pracując jak generatory drgań wzbudzają do drgań cały kanał powietrza wtórnego wraz z układem wsporczym. Należy cały czas mieć na uwadze, że jeżeli wybrane elementy układu wsporczego mają częstości drgań własnych zbliżone do częstości drgań generowanych przez drgające, znajdujące się w rezonansie elementy składowe konstrukcji kanału, to cały układ wsporczy kanału znajduje się w strefie drgań rezonansowych.
Na podstawie powyższego spostrzeżenia i na podstawie wyników analiz należy stwierdzić, że cała konstrukcja wsporcza kanału tłocznego wentylatora powietrza wtórnego jest narażona na występowanie drgań rezonansowych.
W związku z tym w kolejnym etapie prac przeprowadzone zostaną zabiegi mające na celu minimalizację drgań konstrukcji kanału tłocznego wentylatora powietrza wtórnego.
Drgające elementy wsporcze będą poddane zabiegom zmierzającym do ich zmian konstrukcyjnych celem minimalizacji ich drgań jako wewnętrznych generatorów drgań pobudzających cały układ wsporczy kanału powietrza wtórnego do drgań zgodnych z ich częstością drgań własnych, czyli do drgań rezonansowych.
6. Wnioski.
A. Porównanie wyników pomiarów drgań wsporników wewnętrznych kanału
z pomiarami częstotliwości drgań własnych elementów wewnętrznych, rozpierających kanał pokazały, że wszystkie pomierzone elementy podczas eksploatacji bloku narażone są na występowanie drgań rezonansowych.
B. Porównanie wyników pomiarów drgań wsporników zewnętrznych podparć kanału z pomiarami częstotliwości drgań własnych zewnętrznych elementów wsporczych podpierających kanał pokazały, że wszystkie pomierzone elementy podczas eksploatacji bloku również narażone są na występowanie drgań rezonansowych.
C. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdza się, ze istnieje realna szansa na minimalizację drgań kanału poprzez zastosowanie zmian konstrukcyjnych polegających na modernizacji układu belek rozpierających kanał.
PODSUMOWANIE.
Przeprowadzone wnioskowanie będzie podstawą do wykonania prac mających na celu zrealizowanie zabiegów, których celem jest minimalizowanie drgań kanału tłocznego wentylatora powietrza wtórnego.
Uzyskane wyniki pomiarów posłużą do zaprojektowania i wykonania odpowiednich tłumików drgań, które zamontowane będą na wewnętrznych wspornikach usztywniających kanał tłocznego wentylatora powietrza wtórnego.
Po zmodernizowaniu wewnętrznego układu rozpierającego, na podstawie otrzymanych wyników z obecnych badań opracowany zostanie sposób minimalizacji drgań układu zewnętrznych 4 (czterech) głównych podpór kanału.
Realizacja minimalizacji drgań.
W wyniku przeprowadzonych prac pomiarowych zebrano dane dla zaprojektowania i wykonania w firmie VIBROPOMIAR 22 tłumików drgań, które zostały zainstalowane w drgającym układzie wewnętrznych i zewnętrznych elementów rozpierających i wsporczych kanału wentylatora powietrza wtórnego.
Katalog publikacji 
