振动时效技术在水电站岔管消应力上的应用

南京聚航简单介绍振动时效技术在水电站岔管消应力上的实施方案及步骤。

南门峡电站位于红河州金平县金水河下游段，总装机容量2×1.2万千瓦，为引水式水电站，设计水头200m，一管二机布置，压力钢管出口处的钢岔管为丫形岔管，岔管采用16MnR钢板卷拼焊接成型，焊条采用E5015。岔管壁厚34mm，月牙肋厚度60mm，材质为16MnR，分岔角120，岔管总重10t，主管直径1.8m，支管直径1m。

水电站岔管振动时效实施方案：

金平南门峡电站岔管的*大外形尺寸为2m×4m。所用钢材σa=550MPa，岔管的制作工作在开远电力修造厂完成。根据振动时效的要求，受振工件应放置在弹性支撑上，并且支撑点处于工件受迫振动的节线处。具体方案是在6m×6m的工作平台上用型钢将支撑接起来（平台重约30t），离开工作平台高度为100mm，将所有的支撑物与岔管之间用厚度50mm的橡胶垫层隔开，确定岔管与原支撑脱离刚性连接，并在振动时效过程中不再对支撑位置进行调整。同时，为了解决岔管在振动时效时可能发生的位移，距岔管管口位置10mm采用挡板限位。

水电站岔管振动时效实施方案的步骤：

1）确定激振点、拾振点位置。根据机械振动理论，分析判断构件可能的共振频率及构件在激振频率范围内可能出现的振型，在此基础上，选择激振设备的频率范围。确定支撑点、激振点、拾振点等位置。支撑点选择在波节处(工件在自由振动时振幅*小处)或附近，激振点选择在被振工件的波峰处(工件在自由振动时振幅*大处)或附近，拾振器应固定在远离激振器且能反映主振频率振型*大振幅处或附近，其方向应与振动方向一致。

经计算分析，岔管的谐振频率估计在1500~3000r/min左右，振型为弯扭振型，节点在岔管横截面时钟位置5点、7点附近，波峰在岔管顶部，根据以上分析，选用1000~4000r/min的激振设备应能激起工件的谐振响应。激振点选择在岔管顶面加劲环上以便于装卡，同时又易于引起谐振响应。初步确定在岔管*大直径处周围的二个加劲环上各设一个激振点，并根据时效效果对激振点有所增减或变更位置。拾振器放在岔管顶部距激振点约200~500mm处。

2）安装激振器及拾振器：将激振器底座与钢岔管顶部加劲环刚性连接，并用专用卡具卡紧。接触面要良好，然后将偏心调到1档，连接好激振器与控制器之间的连线。拾振器放在岔管顶部距激振点约200~500mm并有明显振感的地方，连接好加速度信号线。

3）试振：根据估计的谐振频率。将*高转速设为3000r/rain，偏心档暂选定在1档，时效时间设为2~3min，开始试振，激振器由1500r/min开始扫频，看一阶、二阶、三阶谐振频率 及位移幅各为多少，设备自动选择电流和加速度值*大时相对 应的谐振频率为主振频率。在以主振频率激振时，工件会发出 较大的嗡嗡声，此时往岔管上撒一些沙子，沙子会剧烈的跳动，沙子聚拢处为波节，反之为波峰。也可通过变化拾振器的位置来检测波峰、波节位置，根据试振情况对激振点和拾振点的位置加以调整，使之更为合理。

4）正式振动。在试振的基础上确定正式振动时的时效参数，如主振频率、时效阶数、*高转速、时效时间、偏心挡位等。主振频率可从试振时的扫频曲线得知；时效阶数一般选一阶和二阶，如果二阶谐振时的振幅较小，则只选一阶谐振；*高转速应高于谐振频率100~300r/min；时效时间不宜过长，因为，在以主振频率开始振动后的3~5min内，时间一振幅曲线变化明显，之后则逐渐变平(变化很小)。一般情况下，时间一振幅曲线变平后的5~10min内应结束振动，因此每次振动时间以不超过15min为宜；在*一次正式振动时，偏心挡位可选取较低的挡位(1~2挡)，以较小的动应力来消除高值残余应力，然后逐级调高挡位。

5）振动参数记录：在正式振动时，应记录有关参数并打印出测试曲线及数据。