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空冷技術(shù)能顯著節(jié)約火電廠的用水量，一般能節(jié)水70％一80％¨。4 J?？绽浼夹g(shù)分直接空冷系統(tǒng)和間接空冷系統(tǒng)。直接空冷系統(tǒng)具有投資少、簡(jiǎn)單、適應(yīng)低溫環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，所以在我國(guó)發(fā)展速度較快"山J。但國(guó)內(nèi)目前已投入運(yùn)營(yíng)或正在建設(shè)的直接空冷電廠采用的都是國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)，國(guó)內(nèi)還沒有關(guān)于直接空冷結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)規(guī)范或規(guī)程。直接空冷結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的底部是大直徑鋼筋混凝土管柱，高度在40 m以上，管柱上面安裝大型鋼桁架，是直接空冷系統(tǒng)的主要支撐結(jié)構(gòu)。鋼桁架上面安裝有石家莊風(fēng)機(jī)廠橋，石家莊風(fēng)機(jī)廠橋上安裝大直徑石家莊風(fēng)機(jī)廠及其驅(qū)動(dòng)裝置。
石家莊風(fēng)機(jī)廠的旋轉(zhuǎn)直徑較大，本文試驗(yàn)采用的石家莊風(fēng)機(jī)廠旋轉(zhuǎn)直徑為9．14m。1臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)廠一般有5～8片扇葉，扇葉安裝在輪轂上，扇葉、輪轂、石家莊風(fēng)機(jī)廠軸組成了石家莊風(fēng)機(jī)廠的轉(zhuǎn)子。通常一組直接空冷系統(tǒng)包含幾十臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)廠，甚至百臺(tái)以上。石家莊風(fēng)機(jī)廠驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、減速箱，通過石家莊風(fēng)機(jī)廠軸使石家莊風(fēng)機(jī)廠旋轉(zhuǎn)。為了保證直接空冷結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能安全運(yùn)行，需要對(duì)各種可能荷載作用下結(jié)構(gòu)的安全性能進(jìn)行研究。結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下不發(fā)生破壞；二是在使用或運(yùn)行過程中不能使石家莊風(fēng)機(jī)廠設(shè)備(包括電機(jī)、減速箱、石家莊風(fēng)機(jī)廠軸承、輪轂)的振動(dòng)過大，振動(dòng)位移、速度、加速度過大會(huì)影響石家莊風(fēng)機(jī)廠設(shè)備的使用壽命。文獻(xiàn)[7—8]測(cè)試了石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)與支撐結(jié)構(gòu)的共振頻率，并設(shè)計(jì)制作了結(jié)構(gòu)縮尺模型，做了抗震性能試驗(yàn)。文獻(xiàn)[9]研究了石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)結(jié)構(gòu)的水平振動(dòng)。
石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)的石家莊風(fēng)機(jī)廠橋架的振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的水平擾力進(jìn)行了初步研究。直接空冷結(jié)構(gòu)系統(tǒng)作為工業(yè)建筑，其地震作用、風(fēng)荷載等可參考現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范¨1|、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范H21等進(jìn)行設(shè)計(jì)，但石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的擾力目前還沒有取值依據(jù)。以往的研究取值都是參照旋轉(zhuǎn)設(shè)備的離心力(或稱不平衡力)的算法，即根據(jù)設(shè)備安裝的允許誤差、轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、石家莊風(fēng)機(jī)廠的轉(zhuǎn)速來確定水平離心力，即石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行擾力。
但對(duì)于石家莊風(fēng)機(jī)廠這樣的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行產(chǎn)生的擾力遠(yuǎn)沒有這樣簡(jiǎn)單，石家莊風(fēng)機(jī)廠轉(zhuǎn)子的偏心距不只取決于石家莊風(fēng)機(jī)廠軸的安裝誤差，還與輪轂和扇葉的質(zhì)量分布、石家莊風(fēng)機(jī)廠軸的彈性變形有關(guān)，將石家莊風(fēng)機(jī)廠軸的安裝誤差作為這種大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子的偏心距，顯然偏小，也不安全。通過試驗(yàn)對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)廠產(chǎn)生的擾力進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)至少同時(shí)產(chǎn)生4種擾力。對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)的空冷結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試。文獻(xiàn)[16]用有限元方法分析了多臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)廠同時(shí)運(yùn)行的相互影響。本文在以上研究的基礎(chǔ)上，對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行產(chǎn)生的擾力進(jìn)行了深入研究，通過對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)石家莊風(fēng)機(jī)廠軸的應(yīng)變測(cè)試，求得了離心力、彎矩和扭矩，并與文獻(xiàn)[13—14]試驗(yàn)結(jié)果作對(duì)比。然后重點(diǎn)研究了石家莊風(fēng)機(jī)廠運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的豎向擾力，分析了豎向擾力的特性。