钢结构通廊振动故障诊断与治理方法技术

本发明专利技术涉及一种钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，适用于工业建构筑物中钢结构通廊的振动测试分析、故障诊断和治理，属于工业建构筑物诊治技术领域。该方法通过确定所有振源的激振频率、动力特性和动力响应测试、通廊结构现状及设备现状进行调查和检查，基于振动激励—结构特性—动力响应三个环节，进行全面、系统的振动故障排查、诊断，将钢结构通廊振动故障归为三类，并根据故障不同的组合方式，提出七种诊治方案。本发明专利技术方法最大的优点是：考虑因素全面、故障诊断的正确率高、故障治理的成功率高，同时具有简便、系统、快捷、经济等优点，能够快速、准确、有效的解决钢结构通廊振动故障。

【技术实现步骤摘要】
钢结构通廊振动故障诊断与治理方法
本专利技术涉及一种钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，适用于工业建构筑物中钢结构通廊的振动故障分析、诊断和治理，属于工业建筑诊治

技术介绍
钢结构通廊承担物料运输功能，是电力、煤炭、冶金、石化等生产企业中重要的建构筑物。近几年来，工矿企业竞争日趋激烈，我国带式输送机朝着长距离、高带速、大运量、大功率方向发展，扩容、改造的步伐加快，对建设速度的要求越来越高，而钢结构以其自重轻、施工速度快、受季节影响小的特点，被广泛采用。但是钢结构通廊质量轻、刚度较小，在动力荷载作用下容易发生振动故障。这些振动不仅影响舒适度，损害人体健康，严重时还会对设备及结构安全造成影响。然而，由于钢结构通廊振动问题的复杂性、多样性，技术人员只能就具体问题进行分析，缺少科学快捷的诊治方法，经常因分析不到位、不准确，而得出错误的诊断结论，不能有效解决振动问题。因此，提供一种简便、系统、快捷、经济等优点，能够快速、准确、有效的解决钢结构通廊振动故障诊断与治理方法就成为该
急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种科学、系统、快捷、通用的钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，提高诊断结论的准确性和振动治理的有效性。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其步骤如下：(1)振源的查找找出振源，引起钢结构通廊振动振源主要包括：转动的托辊、皮带上物料运动、通廊端部或转运站内部的动力设备；(2)振源的激振频率的确定包括：1)转动托辊激振频率：托辊转动产生偏心激振力，其激振频率为托辊的转动频率；2)物料运动激振频率：物料不均匀对通廊产生周期性冲击作用；3)通廊端部或转运站内部的动力设备运行时产生的偏心激振力，其激振频率与转动频率一致；(3)对钢结构通廊进行结构动力特性和动力响应测试结构动力特性测试；测试时，关闭所有振动设备，在大地脉动或风脉动作用下，利用速度传感器或加速度传感器进行模态测试，测得通廊前3阶竖向弯曲振型，前2阶水平向弯曲振型，得到各阶模态频率、模态阻尼比；动力响应测试；测点主要布置在振动故障部位；测试工况包括：设备开机过程、正常运行过程、停机过程、单台设备运行过程、多台设备运行过程等；得到：测点的振动加速度、振动速度或振动位移，然后进行频谱分析，得到测点的振动频域图，分析受迫振动的频率成分；(4)对钢结构通廊结构现状、设备现状进行调查和检查调查和检查内容包括：1)结构布置、结构体系、结构构件尺寸复核；2)结构缺陷、损伤和腐蚀检查；3)皮带、托辊等设备故障及老化程度检查；(5)故障分类根据步骤(3)的结构动力特性和动力响应测试结果和步骤(4)的结构现状、设备现状调查和检查结果，对钢结构通廊进行振动故障排查和诊断，将钢结构通廊振动故障归为三类；I类故障：通过步骤(1)和(2)，得到的所有振源的激振频率，记作fei(i＝1,2,3……)，通过步骤(3)测得的各阶模态频率(即：通过实测得到的结构自振频率)记作fj(j＝1,2,3……)，若存在0.75＜fei/fj＜1.25的情况，则共振是导致通廊振动故障的主要原因，记作I类故障；II类故障：通过步骤(4)，若发现钢结构通廊结构存在明显缺陷或损伤，自身动力特性改变，是导致振动故障的主要原因，记作II类故障；III类故障：通过步骤(4)，若发现设备故障或设备老化，导致振源特性改变或动力荷载增大，成为通廊振动故障的主要原因，记作III类故障；(6)钢结构通廊振动故障治理根据三类故障，提出对应的七种治理方案。优选地，所述步骤(1)中所述动力设备包括：如电机、减速机、输送机、牵引滚筒或转向滚筒。优选地，所述步骤(2)中所述托辊的转动频率为：若托辊直径为d，皮带运行速度为v，则托辊的偏心激振力频率为优选地，所述步骤(2)中所述物料运动激振频率为：假设托辊间距为s，则物料不均匀引起的激振频率为优选地，所述步骤(2)中所述动力设备包括电机、减速机、输送机、牵引滚筒或转向滚筒。优选地，所述步骤(3)中所述振动故障部位包括设备台座、梁跨中、板跨中和柱顶等部位。优选地，所述步骤(5)中所述结构存在明显缺陷或损伤是指：节点焊缝开裂、节点螺栓松动或杆件严重锈蚀等。优选地，所述步骤(5)中所述设备故障或设备老化是指：皮带通廊托辊支架发生明显锈蚀、螺栓松动或脱落、托辊辊轴老化或润滑作用不足、部分托辊缺失、承载托辊与皮带脱离、减速机与转动滚筒之间传动轴老化或润滑作用不足造成运行时异响等。优选地，所述步骤(6)中所述七种治理方案具体如下：方案1：若发现钢结构通廊只存在I类故障，则采用方案1解决，方法如下：(1)首先从振源角度出发，改变托辊的间距或皮带运行速度，避开共振；(2)若无法改变振源，则从结构本身考虑，根据频率响应函数公式：一方面考虑增大结构刚度来减少结构振动响应；另一方面，通过提高结构阻尼比来减小结构振动；(3)从隔振、吸振角度考虑：在动力设备台坐下设置橡胶支座或弹簧支座，耗能隔振；或在通廊适当位置安装TMD(调谐质量阻尼器)和/或TLD(调谐液体阻尼器)；方案2：若发现钢结构通廊只存在II类故障，则采用方案2解决，方法如下：采用结构加固与修复技术，将结构缺陷或损伤修复；方案3：若发现钢结构通廊只存在III类故障，则采用方案3解决，方法如下：对皮带机牵引设备、皮带进行检查、维修、保养，或者进行零部件更换；方案4：若发现钢结构通廊同时存在I类和II类故障，则采用方案4解决，方法如下：第一步，先执行方案2，若故障解决，则治理工作完成；第二步，若故障未解决，再执行方案1；方案5：若发现钢结构通廊同时存在I类和III类故障，则采用方案5解决，方法如下：第一步，先执行方案3，若故障解决，则治理工作完成；第二步，若故障未解决，再执行方案1；方案6：若发现钢结构通廊同时存在II类和III类故障，则采用方案6解决，方法如下：第一步，先执行方案3，若故障解决，是否需要执行方案2，应根据有资质的结构鉴定单位出具的安全性鉴定报告而定(若鉴定结论为：通廊符合国家现行标准规范的安全性要求，可不执行方案2；若鉴定结论为：通廊不符合国家现行标准规范的安全性要求，则必须执行方案2)；第二步，若故障未解决，则执行方案2；方案7：若发现钢结构通廊同时存在I类、II类及III类故障，则采用方案7解决，方法如下：第一步，先执行方案3，若故障解决，则无需执行方案1，是否需要执行方案2，应根据有资质的结构鉴定单位出具的安全性鉴定报告而定((若鉴定结论为：通廊符合国家现行标准规范的安全性要求，可不执行方案2；若鉴定结论为：通廊不符合国家现行标准规范的安全性要求，则必须执行方案2)；第二步，若故障未解决，则必须执行方案2，若故障解决，则治理工作完成；第三步，若故障仍未解决，则执行方案1。优选地，所述方案1中，所述增大结构刚度包括：增大构件截面、设置支撑或剪力墙等。优选地，所述方案1中，所述通过提高结构阻尼比来减小结构振动的具体措施是：在结构相应位置设置阻尼器进行消能减振。优选地，所述方案3中，所述皮带机牵引设备包括：电机、减速机和输送机滚筒。有益效果：本专利技术钢结构通廊振动故障诊断与治理方法从振源、动力荷载、结构动力特性、结构动力响应等角度出发，给出科学、系统、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其步骤如下：(1)振源的查找找出振源，引起钢结构通廊振动振源主要包括：转动的托辊、皮带上物料运动、通廊端部或转运站内部的动力设备；(2)振源的激振频率的确定包括：1)转动托辊激振频率：托辊转动产生偏心激振力，其激振频率为托辊的转动频率；2)物料运动激振频率：物料不均匀对通廊产生周期性冲击作用；3)通廊端部或转运站内部的动力设备运行时产生的偏心激振力，其激振频率与转动频率一致；(3)对钢结构通廊进行结构动力特性和动力响应测试结构动力特性测试；测试时，关闭所有振动设备，在大地脉动或风脉动作用下，利用速度传感器或加速度传感器进行模态测试，测得通廊前3阶竖向弯曲振型，前2阶水平向弯曲振型，得到各阶模态频率、模态阻尼比；动力响应测试；测点主要布置在振动故障部位；测试工况包括：设备开机过程、正常运行过程、停机过程、单台设备运行过程、多台设备运行过程等；得到：测点的振动加速度、振动速度或振动位移，然后进行频谱分析，得到测点的振动频域图，分析受迫振动的频率成分；(4)对钢结构通廊结构现状、设备现状进行调查和检查调查和检查内容包括：1)结构布置、结构体系、结构构件尺寸复核；2)结构缺陷、损伤和腐蚀检查；3)皮带、托辊等设备故障及老化程度检查；(5)故障分类根据步骤(3)的结构动力特性和动力响应测试结果和步骤(4)的结构现状、设备现状调查和检查结果，对钢结构通廊进行振动故障排查和诊断，将钢结构通廊振动故障归为三类；I类故障：通过步骤(1)和(2)，得到的所有振源的激振频率，记作fei(i＝1,2,3……)，通过步骤(3)测得的各阶模态频率(即：通过实测得到的结构自振频率)记作fj(j＝1,2,3……)，若存在0.75＜fei/fj＜1.25的情况，则共振是导致通廊振动故障的主要原因，记作I类故障；II类故障：通过步骤(4)，若发现钢结构通廊结构存在明显缺陷或损伤，自身动力特性改变，是导致振动故障的主要原因，记作II类故障；III类故障：通过步骤(4)，若发现设备故障或设备老化，导致振源特性改变或动力荷载增大，成为通廊振动故障的主要原因，记作III类故障；(6)钢结构通廊振动故障治理根据三类故障，提出治理方案。...

【技术特征摘要】
1.一种钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其步骤如下：(1)振源的查找找出振源，引起钢结构通廊振动振源主要包括：转动的托辊、皮带上物料运动、通廊端部或转运站内部的动力设备；(2)振源的激振频率的确定包括：1)转动托辊激振频率：托辊转动产生偏心激振力，其激振频率为托辊的转动频率；2)物料运动激振频率：物料不均匀对通廊产生周期性冲击作用；3)通廊端部或转运站内部的动力设备运行时产生的偏心激振力，其激振频率与转动频率一致；(3)对钢结构通廊进行结构动力特性和动力响应测试结构动力特性测试；测试时，关闭所有振动设备，在大地脉动或风脉动作用下，利用速度传感器或加速度传感器进行模态测试，测得通廊前3阶竖向弯曲振型，前2阶水平向弯曲振型，得到各阶模态频率、模态阻尼比；动力响应测试；测点主要布置在振动故障部位；测试工况包括：设备开机过程、正常运行过程、停机过程、单台设备运行过程、多台设备运行过程等；得到：测点的振动加速度、振动速度或振动位移，然后进行频谱分析，得到测点的振动频域图，分析受迫振动的频率成分；(4)对钢结构通廊结构现状、设备现状进行调查和检查调查和检查内容包括：1)结构布置、结构体系、结构构件尺寸复核；2)结构缺陷、损伤和腐蚀检查；3)皮带、托辊等设备故障及老化程度检查；(5)故障分类根据步骤(3)的结构动力特性和动力响应测试结果和步骤(4)的结构现状、设备现状调查和检查结果，对钢结构通廊进行振动故障排查和诊断，将钢结构通廊振动故障归为三类；I类故障：通过步骤(1)和(2)，得到的所有振源的激振频率，记作fei(i＝1,2,3……)，通过步骤(3)测得的各阶模态频率(即：通过实测得到的结构自振频率)记作fj(j＝1,2,3……)，若存在0.75＜fei/fj＜1.25的情况，则共振是导致通廊振动故障的主要原因，记作I类故障；II类故障：通过步骤(4)，若发现钢结构通廊结构存在明显缺陷或损伤，自身动力特性改变，是导致振动故障的主要原因，记作II类故障；III类故障：通过步骤(4)，若发现设备故障或设备老化，导致振源特性改变或动力荷载增大，成为通廊振动故障的主要原因，记作III类故障；(6)钢结构通廊振动故障治理根据三类故障，提出治理方案。2.根据权利要求1所述的钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述动力设备包括：电机、减速机、输送机、牵引滚筒或转向滚筒。3.根据权利要求1所述的钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其特征在于，所述步骤(2)中所述托辊的转动频率为：若托辊直径为d，皮带运行速度为v，则托辊的偏心激振力频率为所述步骤(2)中所述物料运动激振频率为：假设托辊间距为s，则物料不均匀引起的激振频率为4.根据权利要求3所述的钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其特征在于，所述步骤(3)中所述振动故障部位包括设备台座、梁跨中、板跨中和柱顶。5.根据权利要求4所述的钢结构通廊振动故障诊断与治理方法，其特征在于，所述步骤(5)中所述结构存在明显缺陷或损伤是指：节点焊缝开裂、节点螺栓松动或杆件严重锈蚀。6.根据权利要求5所述的钢结构通...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩腾飞，李晓东，席向东，李永录，赵立勇，伍云天，邱金凯，陈浩，易桂香，段威阳，徐刚，刘增富，路明浩，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11