高 龍

（山西晉神能源有限公司， 山西 忻州 036599）

引言

煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位，綜采工作面的原煤需進(jìn)行分選后才能進(jìn)行銷(xiāo)售。選煤廠作為對(duì)煤炭進(jìn)行分選的場(chǎng)所，在多年的發(fā)展過(guò)程中，選煤技術(shù)已經(jīng)從最傳統(tǒng)的跳汰選煤發(fā)展為后來(lái)的浮選選煤，再到如今的重介質(zhì)選煤。上述選煤技術(shù)均面臨著較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)振動(dòng)問(wèn)題，而且隨著選煤能力的提升，振動(dòng)越劇烈，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全性和操作人員的人身健康威脅甚大[1]。本文將重點(diǎn)對(duì)選煤廠振動(dòng)篩支架的振動(dòng)特性進(jìn)行研究，并提出有效的減振技術(shù)。

1 振動(dòng)篩支架振動(dòng)測(cè)試

1.1 振動(dòng)篩支架振動(dòng)測(cè)試方案

本文所研究選煤廠的主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土形式，所配置的振動(dòng)篩的關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。

表1 選煤廠配置振動(dòng)篩關(guān)鍵參數(shù)

在實(shí)踐生產(chǎn)中，選煤廠振動(dòng)篩存在較為劇烈的振動(dòng)現(xiàn)象，其不僅對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，而且對(duì)操作人員的人身健康存在極大的威脅。因此，掌握選煤廠振動(dòng)篩支架本身的自振頻率、相關(guān)設(shè)備的擊振頻率以及最大的振動(dòng)位移和速度等參數(shù)，對(duì)于查找振動(dòng)篩支架的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)的減振方案的設(shè)計(jì)和有效應(yīng)用奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。為保證準(zhǔn)確掌握振動(dòng)篩支架在實(shí)際工作中的振動(dòng)情況，測(cè)試方案制定時(shí)需滿(mǎn)足如下要求：

1）振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)應(yīng)布置合理，一般布置于主次梁且剛度較小的位置，保證所布置的測(cè)試點(diǎn)能夠均勻反映支架整體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性。

2）要求每個(gè)測(cè)試點(diǎn)布置的傳感器包括垂直傳感器、水平橫向傳感器和水平縱向傳感器，對(duì)該點(diǎn)三個(gè)維度的振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行全面測(cè)試。

3）保證現(xiàn)場(chǎng)所有傳感器、信號(hào)源以及對(duì)應(yīng)的信號(hào)采集系統(tǒng)均連接正確[2]。

1.2 振動(dòng)篩支架振動(dòng)測(cè)試結(jié)果

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，本次針對(duì)振動(dòng)篩支架的振動(dòng)測(cè)試工況包括如下三種：正常生產(chǎn)工況，將現(xiàn)場(chǎng)所有振動(dòng)篩作為擊振設(shè)備，對(duì)正常生產(chǎn)條件下支架的振動(dòng)響應(yīng)及其疊加效應(yīng)進(jìn)行測(cè)試；對(duì)單獨(dú)某一臺(tái)振動(dòng)篩生產(chǎn)，其余振動(dòng)篩停機(jī)工況下對(duì)應(yīng)支架整體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)效應(yīng)和動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行測(cè)試；所有設(shè)備均停止運(yùn)行的工況下，給予支架整體結(jié)構(gòu)一個(gè)瞬時(shí)沖擊，對(duì)支架結(jié)構(gòu)梁及其板構(gòu)件的特性參數(shù)。

對(duì)上述三種工況的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，得出如下結(jié)論：

1）在正常工況下，現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高7.78 m 處結(jié)構(gòu)層在垂直方向上最大速度峰值大于10 mm/s 的位置占比約13.9%，且最大振動(dòng)響應(yīng)的限值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的313.7%，整個(gè)結(jié)構(gòu)平均超限控制在200%以?xún)?nèi)。此外，在水平縱向和橫向的測(cè)試值未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。

2）針對(duì)某臺(tái)振動(dòng)篩單獨(dú)運(yùn)行工況的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析表明，矸石脫介篩的振動(dòng)特性較差，且該振動(dòng)篩的支點(diǎn)分布設(shè)計(jì)不合理，對(duì)振動(dòng)篩支架的整體結(jié)構(gòu)構(gòu)成威脅。

3）針對(duì)振動(dòng)篩支架結(jié)構(gòu)梁及其板構(gòu)件的測(cè)試結(jié)果分析表明，結(jié)構(gòu)前梁及其構(gòu)件的自振頻率為15.49 ～15.97 Hz，該頻率與振動(dòng)篩的擾動(dòng)頻率15.25～16.25 Hz 屬于同一個(gè)級(jí)別。因此，振動(dòng)篩的振動(dòng)極易引起支架結(jié)構(gòu)的共振，直接表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)前梁的剛度不足[3]。

2 振動(dòng)篩支架減振方案及實(shí)施效果評(píng)價(jià)

結(jié)合上述對(duì)振動(dòng)篩支架測(cè)試結(jié)果的分析主要針對(duì)振動(dòng)篩與支架結(jié)構(gòu)共振頻率處于同一個(gè)范圍，而且根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為保證現(xiàn)場(chǎng)人員安全要求支架結(jié)構(gòu)振幅上限＜0.034 mm，為保證現(xiàn)場(chǎng)支架結(jié)構(gòu)安全應(yīng)保證其振幅＜0.067 mm。本工程的減振目標(biāo)為保證振動(dòng)篩支架的安全性和穩(wěn)定性，并保證振動(dòng)支架的振幅最小。本文將在上述原則上制定相關(guān)的減振措施。

從理論上將可采用的消振、隔振、吸振和阻尼減振等措施實(shí)現(xiàn)減振的目的。結(jié)合選煤廠振動(dòng)篩支架的實(shí)際情況可采用的減振思路包括如下：對(duì)振動(dòng)篩的工作頻率進(jìn)行變更，避免振動(dòng)篩的工作頻率與支架共振頻率一致；對(duì)振動(dòng)篩支架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到使其剛度改變的目的，從而從根本上避開(kāi)其與振動(dòng)篩的共振頻率區(qū)；減少?gòu)恼駝?dòng)篩設(shè)備傳遞至支架結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)能量，或?qū)⒃O(shè)備的振動(dòng)能量傳遞至低能量區(qū)，保證支架結(jié)構(gòu)受振動(dòng)的影響達(dá)到最小[4]。

2.1 振動(dòng)篩支架減振方案設(shè)計(jì)

結(jié)合選煤廠現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工作情況，本工程將重點(diǎn)從增大振動(dòng)篩支架梁板結(jié)構(gòu)剛度和減小傳遞至振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)支架的能量?jī)煞矫孢_(dá)到減振的目的。

1）增加梁板結(jié)構(gòu)的剛度。在上述研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)標(biāo)高7.78 m 處結(jié)構(gòu)平面振動(dòng)響應(yīng)較大的位置，在其梁板結(jié)構(gòu)處增加鋼梁肋以達(dá)到提升支架結(jié)構(gòu)剛度的目的。

2）直接減少傳遞至振動(dòng)篩支架的振動(dòng)能量。針對(duì)直接減少傳遞至振動(dòng)篩支架振動(dòng)能量的減振措施，主要通過(guò)采用錨栓M20 連接前梁板頂梁與混凝土，達(dá)到減少垂直振動(dòng)幅度的目的；在現(xiàn)場(chǎng)增加鋼框架柱，達(dá)到減小水平向振動(dòng)幅度的目的；增加鋼框架柱與前梁板的支撐面積，從而增加支撐作用，減小能量傳遞至振動(dòng)篩支架的目的。

2.2 減振效果評(píng)價(jià)

將上述措施應(yīng)用實(shí)施于選煤廠振動(dòng)篩支架結(jié)構(gòu)后，同樣采用上述測(cè)試方案對(duì)不同工況下振動(dòng)篩支架的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如圖2 所示。

圖2 加固后兩種工況對(duì)應(yīng)最大峰值速度

重點(diǎn)對(duì)選煤廠標(biāo)高7.78 m 處的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)測(cè)試可知：該位置在空載工況下的振動(dòng)速度為6.732 mm/s，在正常生產(chǎn)工況下的振動(dòng)速度為7.45 mm/s；該項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的振動(dòng)速度不超過(guò)8 mm/s 要求[5]。

3 結(jié)論

1）在對(duì)當(dāng)前選煤廠振動(dòng)篩支架機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性測(cè)試的基礎(chǔ)上，掌握導(dǎo)致振動(dòng)嚴(yán)重的主要問(wèn)題為振動(dòng)篩設(shè)備的振動(dòng)能力可直接傳遞至其支架結(jié)構(gòu)上；振動(dòng)篩設(shè)備與振動(dòng)篩支架結(jié)構(gòu)的頻率一致，容易引起二者共振。

2）主要通過(guò)增加振動(dòng)篩支架前梁板剛度和減小振動(dòng)能量直接傳遞至振動(dòng)篩支架結(jié)構(gòu)兩種方式達(dá)到減振的目的。

3）通過(guò)改造后，在正常和空載工況下振動(dòng)篩支架結(jié)構(gòu)的垂直振動(dòng)速度均不超過(guò)《選煤廠建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。