大流量下文氏管路激振诊断与分析.PDF

第17卷增刊 振 动 工 程 学 报 V01．17NO．S 2004年8月 ofVibration Journal Engineering Aug．2004 大流量下文氏管路激振的诊断与分析 邢桂菊1 李文忠1 李晓杰2 白敏丽2 摘 要 本文采用DY一3动态数据采集分析系统，对一大型热风炉振动的助燃空气输送管路进行了综合诊断分 析，指出在大流量气体的输送条件下，管路上垂直安装的文氏流量管是振动的要害部位，以及系统激振力频率和管 路结构的共振危险频率．并通过流体流动的数值模拟，进一步揭示了流动激振机制，为高炉热风炉必要的二次工程 设计提供了有意义的借鉴。 关键词：文氏管；热风炉；输送管路；共振频率；激振力 中图分类号；032 热风炉是向高炉冶炼提供热风的钢铁企业重要 用ADXI。105型力平衡式微机械加速度传感器，与 的大型热工设备，它拥有许多管路，承担着各种高负 相应的放大器配合，其最高分辨率可达到牡g级，测 荷、大流量流体的输送任务。其中包括燃料气体和助 量范围在一5g～+5g之间，动态范围从直流到几 燃空气等管路系统。为了满足生产工艺上的要求，往 百赫兹，在整个测量范围内，非线性误差小于4-_0． 往需要将某段管路设置成各种角度的转弯、变径，或 2％，横向灵敏度小于0．5％。 者安装阀门、膨胀圈，以及加固定支承之类。文氏管 1．2测试诊断对象 流量计是测定大流量流体的计量装置，由于它的收 缩和扩张管段的结构特征，使之具有特殊的流体力 主要以热风炉的一段助燃空气支管路为测试对 学行为，如二次环流或边界层脱离的壁窝产生，会形 象。该管路具有3个90。弯管和1个文氏流量管段，在 成一种激振力L1~2]，当它与气源激振力如风机或煤上下3个部位安装了若干测量探头，见图I。某工况 气管网压力波动频率、燃烧不稳定脉动频率[3“]、以 000 测试参数为：助燃空气流量66 Nm3／h，预热温度 及整个管路系统固有频率成分相重合或接近时，就 170。C，直管段直径1．8m，平均流速21m／s，收缩段 会出现复杂的耦合频率效应，导致共振现象的发生。 203 直径1m，平均流速38m／s，雷诺数最大值为1 输送管路的振动问题涉及到很多的领域，又如 000。同时对风机运转信号进行了测试评价。 航空航天、海洋船舶、石油化工、核动力等。国内外有 大量的相关研究口~8]。但是就钢铁冶金领域来说，还 测点1 很少有人对普遍使用的文氏流量管激振问题加以研 究。本文为了探讨某一热风炉输送助燃空气管路系 统在大流量下运转时出现强烈振动的成因机制，采 测点2 用实测和数值模拟的方法加以综合诊断和分析。 1 测试研究 点3 1．1测试设备 图1 管路特征和主要测试位置 测试仪器为DY一3便携式动态数据采集分析系 I．3测试分析方法和结果 统，该系统可以根据需要设置若干个通路，每个通路 均安装有自动程序控制放大器，放大倍数为680倍。 改变助燃空气输送