彈簧隔振技術(shù)在火電廠動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)中的應(yīng)用

1、 第25卷第10期2004年10月電力建設(shè)E lectric P ower C onstructionV ol. 25N o. 10Oct ,200411彈簧隔振技術(shù)在火電廠動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)中的應(yīng)用溫鈺江(鶴壁萬和發(fā)電有限責(zé)任公司, 河南省鶴壁市,458008摘要火電廠的動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)均可采用彈簧隔振技術(shù), 構(gòu)簡單、施工方便、可減少振動(dòng)對結(jié)構(gòu)及環(huán)境的影響、經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)振動(dòng)彈簧隔振中圖分類號(hào):TU476+. 1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 10-0011-03of Vibration Isolated Technique in Power EquipmentFoundation of Thermal P

2、ower PlantsWen Yujiang(Hebi Wanhe Generation Co. Ltd. , Hebi City , Henan Province , 458008K eyw ordspower equipment ;foundation ; vibration ;spring vibration isolated火電廠中的動(dòng)力機(jī)器, 如汽輪發(fā)電機(jī)、磨煤機(jī)、碎煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)給水泵、汽動(dòng)給水泵等, 這些轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生不平衡力的機(jī)器均屬動(dòng)力機(jī)器, 它們的基礎(chǔ)稱為動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)。動(dòng)力機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí), 由于不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)行方式、材料的不均勻性或因制造、安裝誤差、過大軸承間隙等都會(huì)引起質(zhì)

3、量不平衡。當(dāng)不平衡質(zhì)量在某一方向作加速運(yùn)動(dòng)時(shí), 會(huì)產(chǎn)生擾力和擾力矩, 即動(dòng)力荷載, 從而引起基礎(chǔ)振動(dòng)。承受動(dòng)力荷載的基礎(chǔ), 由于振動(dòng)影響基礎(chǔ)的強(qiáng)度, 因而國內(nèi)、外專家普遍關(guān)注動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的隔振問題。動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)的隔振主要采用彈簧隔振技術(shù)。國外應(yīng)用該技術(shù)已有40多年。在國外, 電、汽動(dòng)給水泵彈簧隔振技術(shù)已制訂了標(biāo)準(zhǔn)。我國火電廠在70年代開始研究彈簧隔振技術(shù),80年代初推廣應(yīng)扇磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)。中速磨煤機(jī)用1個(gè)運(yùn)動(dòng)速度較慢的輥?zhàn)幽胨槊簤K, 振動(dòng)與輥?zhàn)拥倪\(yùn)動(dòng)速度無關(guān), 它有著隨機(jī)的振幅與頻率分配, 其主頻率通常為1825H z 。鋼球磨煤機(jī)的振動(dòng)主要由于煤粒在機(jī)器中不斷移動(dòng), 產(chǎn)生煤粒間的相互碰撞

4、和質(zhì)量中心的隨機(jī)移動(dòng)。這種振動(dòng)具有隨機(jī)性和隨機(jī)重復(fù)性。這種機(jī)器的動(dòng)力荷載是“白噪聲”型寬頻荷載, 其主頻為4060H z 。風(fēng)扇磨煤機(jī)的振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子的不平衡、磨損、撕裂及粉塵粘結(jié)轉(zhuǎn)子等引起。采用常規(guī)基礎(chǔ)時(shí), 基礎(chǔ)的重量是磨煤機(jī)設(shè)備重量的36倍, 采用隔振基礎(chǔ)后, 基礎(chǔ)的重量只有2. 02. 5倍磨煤機(jī)設(shè)備重量。即彈簧隔振基礎(chǔ)的尺寸是常規(guī)基礎(chǔ)的1/2。鋼球磨煤機(jī)采用彈簧隔振基礎(chǔ)時(shí), 甚至可使基礎(chǔ)總重量小于機(jī)組重量, 特殊情況時(shí), 如磨煤機(jī)尺寸較小時(shí), 可以取消臺(tái)座, 將磨煤機(jī)通過隔振元件直接放在混凝土框架結(jié)構(gòu)上。另外, 常規(guī)的磨煤機(jī)基礎(chǔ)需要與鍋爐廠房基礎(chǔ)完全隔離, 以減少振動(dòng)的傳遞。相反, 彈簧

5、隔振基礎(chǔ)可直接安放在鍋爐廠房基礎(chǔ)的墊層上。彈簧隔振系統(tǒng)可很好地隔離動(dòng)力荷載, 以至傳遞到地基的動(dòng)力荷載可忽略不計(jì)。云南陽宗海電廠為2×200M W 機(jī)組改擴(kuò)建用, 目前, 火電廠已廣泛應(yīng)用彈簧隔振技術(shù)?，F(xiàn)已將其用于汽輪發(fā)電機(jī)、鋼球磨煤機(jī)、風(fēng)扇磨煤機(jī)、中速磨煤機(jī)、環(huán)錘式碎煤機(jī)等隔振基礎(chǔ)中。目前, 我國已能自主研究、制造彈簧隔振元件。下面介紹彈簧隔振技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用。1彈簧隔振技術(shù)在磨煤機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用根據(jù)磨煤特點(diǎn), 磨煤機(jī)可分為:鋼球磨煤機(jī)、風(fēng)收稿日期:2004-06-14 12電力建設(shè)第25卷工程,1996年年底第1臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)運(yùn)行。1997年第2臺(tái)機(jī)組擴(kuò)建, 經(jīng)論證磨煤機(jī)采用6臺(tái)風(fēng)

6、扇磨煤機(jī)。但是, 如果采用常規(guī)基礎(chǔ), 風(fēng)扇磨煤機(jī)基礎(chǔ)會(huì)壓在鍋爐基礎(chǔ)上。在這種情況下, 風(fēng)扇磨煤機(jī)采用了彈簧隔振基礎(chǔ), 磨煤機(jī)臺(tái)座通過彈簧隔振元件放在混凝土支墩上。磨煤機(jī)臺(tái)座總重264. 5t , 設(shè)備重133t , 基礎(chǔ)重量是設(shè)備重量的2倍, 隔振效率90%, 僅有10%的動(dòng)荷載傳到鍋爐基礎(chǔ)上, 對鍋爐基礎(chǔ)構(gòu)不成危害。采用此方案, 不需對地基作更多的處理, 因而減少了用于處理地基的費(fèi)用, 節(jié)省了投資。甘肅靖遠(yuǎn)電廠原為中速磨煤機(jī), 運(yùn)行時(shí)主廠房振動(dòng)很大, 工的工作環(huán)境也較差。1997, 對1, 4,1,2,3號(hào)爐, 每臺(tái)爐配置2W HEE LER E NERGY 公司的D -10D 型雙進(jìn)、雙出

7、鋼球磨煤機(jī), 我單位承擔(dān)了鋼球磨煤機(jī)基礎(chǔ)彈簧隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作, 并負(fù)責(zé)彈簧隔振器和粘滯阻尼器的供貨。1,2,4號(hào)爐分別于當(dāng)年投入運(yùn)行;3號(hào)爐的改造在2000年進(jìn)行。改為彈簧隔振基礎(chǔ)后, 基礎(chǔ)重量為488. 3t , 設(shè)備重194. 5t , 基礎(chǔ)重量是設(shè)備重量的2. 5倍?；A(chǔ)的重量比采用常規(guī)基礎(chǔ)減輕1/2, 因而有更大的剩余空間, 有利于其他設(shè)備的安裝與檢修。改為彈簧隔振基礎(chǔ)后, 機(jī)組運(yùn)行時(shí), 基礎(chǔ)振動(dòng)很小, 實(shí)測振動(dòng)最大振幅為十幾m ; 效率大于90%; 磨煤機(jī)一直在平穩(wěn)運(yùn)行。由此可見, 采用彈簧隔振基礎(chǔ)不僅減小了基礎(chǔ)的振動(dòng), 還節(jié)省了原材料, 減少了占地面積。華能德州電廠三期工程也采用

8、了彈簧隔振基礎(chǔ), 該電廠為2×660M W 機(jī)組, 采用雙進(jìn)、雙出鋼球磨煤機(jī)。由于磨煤機(jī)體積、重量及裝球質(zhì)量都較大, 采用常規(guī)基礎(chǔ)時(shí), 磨煤機(jī)基礎(chǔ)安放在主廠房基礎(chǔ)上, 磨煤機(jī)的振動(dòng)會(huì)傳遞到主廠房結(jié)構(gòu)中, 影響主廠房內(nèi)其他設(shè)備的正常工作。另外, 如該磨煤機(jī)因振動(dòng)產(chǎn)生故障, 其后果將是嚴(yán)重的。經(jīng)過專家們的論證, 磨煤機(jī)基礎(chǔ)采用彈簧隔振基礎(chǔ)。采用彈簧隔振基礎(chǔ)后, 基礎(chǔ)質(zhì)量為964t , 比采用常規(guī)基礎(chǔ)的質(zhì)量減小1倍, 混凝土工程量減小1倍, 提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。圖1為磨煤機(jī)隔振基礎(chǔ)示意圖。圖1磨煤機(jī)隔振基礎(chǔ)示意圖布置管道、檢修其他設(shè)備帶來困難。而采用彈簧隔振基礎(chǔ), 只需一個(gè)簡單的框架, 就

9、能解決問題。彈簧隔振元件下部的土建結(jié)構(gòu)可以按靜力計(jì)算, 因而簡化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用國內(nèi)隔振元件對碎煤機(jī)隔振, 無論是理論計(jì)算還是實(shí)際應(yīng)用都有了成熟的經(jīng)驗(yàn)。近幾年, 先后有十幾個(gè)工程采用了這項(xiàng)技術(shù), 如:西柏坡電廠、北京第三熱電廠、田家庵電廠、三河發(fā)電廠、蘇州工業(yè)園區(qū)華能電廠等, 這些工程主要是30萬k W 機(jī)組, 還有10,20萬k W 機(jī)組。從應(yīng)用效果看, 達(dá)到了預(yù)期的目的, 做到了結(jié)構(gòu)簡單, 便于設(shè)計(jì)、施工, 減小了結(jié)構(gòu)的振動(dòng), 從而使周圍環(huán)境得到了改善。田家庵電廠位于淮河大堤邊, 如采用常規(guī)基礎(chǔ), 碎煤機(jī)的振動(dòng)會(huì)影響淮河大堤的安全, 因此, 該電廠碎煤機(jī)采用了彈簧隔振基礎(chǔ)。隔振器、阻尼器放

10、在碎煤機(jī)室的框架上, 隔振器、阻尼器支撐碎煤機(jī)臺(tái)座。采用此基礎(chǔ)后隔振效率為89. 8%, 與碎煤機(jī)的擾力相比, 沿?cái)_力2個(gè)方向傳遞的動(dòng)荷載分別為1. 1%和0. 9%。由此可見, 隔振基礎(chǔ)大大衰減了碎煤機(jī)傳遞到下部的動(dòng)荷載, 避免了由動(dòng)荷載引起的軟土地基的不均勻沉降, 保護(hù)了基礎(chǔ)和廠房結(jié)構(gòu)的安全。運(yùn)行實(shí)測結(jié)果表明, 采用彈簧隔振基礎(chǔ)后, 碎煤機(jī)的振動(dòng)只有很小的量傳到淮河大堤上, 傳到大堤上的最大線位移為0. 7m , 不會(huì)影響大堤的安全。北京第三熱電廠改造工程中, 原碎煤機(jī)振動(dòng)較大, 因而大修周期較短。1994年對其中1臺(tái)碎煤機(jī)進(jìn)行改造, 將常規(guī)基礎(chǔ)改為彈簧隔振基礎(chǔ)。由于該工程為改造工程, 所

11、以在做彈簧隔振基礎(chǔ)方案時(shí), 必須考慮原結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在充分論證后, 最后選定梁承重為主, 板承重為輔的方案, 即將隔振器、阻尼器放2彈簧隔振技術(shù)在碎煤機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用碎煤機(jī)是用來粉碎原始尺寸煤塊的, 它多放在火力發(fā)電廠內(nèi)一個(gè)很高的框架上, 采用常規(guī)基礎(chǔ)需要配一個(gè)5倍設(shè)備重的質(zhì)量塊作為附屬基礎(chǔ)或做成島式基礎(chǔ)。這樣占地較多, 碎煤機(jī)下部較亂, 給工藝 第10期彈簧隔振技術(shù)在火電廠動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)中的應(yīng)用13在原結(jié)構(gòu)梁板上, 隔振器上方放置固定碎煤機(jī)的組合結(jié)構(gòu)平臺(tái), 碎煤機(jī)通過螺栓固定在組合結(jié)構(gòu)平臺(tái)上。隔振器承擔(dān)的荷重為組合結(jié)構(gòu)平臺(tái)重量、碎煤機(jī)機(jī)組重量。組合結(jié)構(gòu)平臺(tái)重6. 85t , 碎煤機(jī)重6. 3t ,

12、平臺(tái)重僅為機(jī)器重的1. 1倍。經(jīng)過動(dòng)力計(jì)算, 振幅滿足動(dòng)規(guī)要求。機(jī)組運(yùn)行后, 現(xiàn)場測試證明改造后基礎(chǔ)的振動(dòng)比改造前小。圖2為碎煤機(jī)彈簧隔振基礎(chǔ)示意圖 。上及經(jīng)濟(jì)上都具有優(yōu)越性, 我國汽輪機(jī)彈簧隔振的理論計(jì)算早已成熟, 但應(yīng)用進(jìn)展緩慢, 希望大型汽輪機(jī)基礎(chǔ)能采用彈簧隔振技術(shù)。4彈簧隔振技術(shù)在給水泵基礎(chǔ)中的應(yīng)用鍋爐給水泵分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng), 但無論那種方式驅(qū)動(dòng), 。給水泵安裝在地面上時(shí), 沒有必要, 則需, 就必須做, 充分利用空間, 給水泵(構(gòu) 筑物基礎(chǔ)上, 但此時(shí)采用隔振基。因?yàn)橥ǔＧ闆r下, 電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min (25H z 與一般基礎(chǔ)底板的固有頻率接近, 給水泵如有很小的

13、不平衡量就能引起建筑物共振, 如不采用隔振措施, 建筑物將受共振的影響。5彈簧隔振技術(shù)在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用圖2碎煤機(jī)隔振基礎(chǔ)示意圖3彈簧隔振技術(shù)在汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)中電廠風(fēng)機(jī)主要有排風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)等, 由于風(fēng)機(jī)的作用不同, 在電廠布置的位置也不同。當(dāng)引風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)安放在廠房基礎(chǔ)上, 且風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí), 有必要采用隔振基礎(chǔ)。如采用常規(guī)基礎(chǔ), 設(shè)備基礎(chǔ)重量約為轉(zhuǎn)子重最的20倍, 基礎(chǔ)占地較大; 相反采用隔振基礎(chǔ), 基礎(chǔ)重量只有設(shè)備重量的2. 5倍就可滿足振動(dòng)要求。當(dāng)風(fēng)機(jī)放置在樓面或框架上時(shí), 由于風(fēng)機(jī)的振動(dòng)直接傳給結(jié)構(gòu), 風(fēng)機(jī)周圍結(jié)構(gòu)的振動(dòng)較大, 會(huì)縮短風(fēng)機(jī)壽命, 結(jié)構(gòu)會(huì)因長期疲勞而損壞。的應(yīng)用汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)

14、的隔振原理與其他動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)相似。但是, 由于汽輪機(jī)是電廠的核心, 所以對汽輪機(jī)基礎(chǔ)隔振很慎重。在隔振技術(shù)發(fā)展較早的德國, 在制訂了隔振技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)40年后, 汽輪機(jī)才開始應(yīng)用隔振技術(shù)。汽輪機(jī)常規(guī)基礎(chǔ)一般有3種型式:一為大柱子薄臺(tái)板型; 另一為細(xì)長柱厚臺(tái)板型; 再有鋼框架型。以前, 我國鋼材較缺乏, 多采用前2種結(jié)構(gòu)型式。但無論采用那種型式, 基礎(chǔ)很大, 需大量的原材料。汽輪機(jī)采用彈簧隔振基礎(chǔ), 用隔振器元件為界面, 將基礎(chǔ)臺(tái)座從基礎(chǔ)的聯(lián)系中隔離開來。此時(shí), 機(jī)器基礎(chǔ)實(shí)際為隔振器、阻尼器支撐的臺(tái)座, 而其下的柱子只承受靜力荷載。汽輪機(jī)采用彈簧隔振基礎(chǔ)的優(yōu)越性在于:可省去較厚的基礎(chǔ)墊層; 在不停機(jī)的情況下, 可進(jìn)行水平校正; 由于總重量減小, 地基處理的費(fèi)用也相應(yīng)減少。從費(fèi)用比較可以看出, 汽輪機(jī)采用彈簧隔振基礎(chǔ)比常規(guī)基礎(chǔ)節(jié)省45%的費(fèi)用。另外, 在汽輪機(jī)安裝時(shí), 可以利用增減墊片, 調(diào)準(zhǔn)校正彈簧隔振器來完成機(jī)器的調(diào)平與對中。汽輪機(jī)彈簧隔振基礎(chǔ)在技術(shù)6結(jié)論6. 1動(dòng)力機(jī)器采用彈簧隔振系統(tǒng)后, 磨煤機(jī)基礎(chǔ)臺(tái)座的體積或重量只有常規(guī)基礎(chǔ)的1/2; 且臺(tái)座與廠房結(jié)構(gòu)分離, 磨煤機(jī)基礎(chǔ)的施工相對獨(dú)立, 靈活性較大, 可縮短磨煤機(jī)基礎(chǔ)的施工時(shí)