汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)土建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

PAGE14-汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)土建設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)目錄表章節(jié) 描述 頁1 說明 42 準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn) 43 基本要求 44 基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 55 設(shè)計(jì)載荷 76 靜態(tài)要求 107 動(dòng)態(tài)要求 138 其它要求 159 附錄 171說明本文件定義了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)前的汽輪發(fā)電機(jī)組（STG）基礎(chǔ)支柱設(shè)計(jì)的變形要求?；A(chǔ)設(shè)計(jì)者對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、穩(wěn)定性負(fù)責(zé)，并對(duì)容許的基礎(chǔ)變形進(jìn)行觀察負(fù)責(zé)。土建設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照德國(guó)DIN-4024標(biāo)準(zhǔn)“機(jī)床基礎(chǔ)”的最新版本，符合程序、設(shè)計(jì)規(guī)則和工作步驟。2準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)除非另外注明，應(yīng)當(dāng)遵守下列準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)的最新版本。/1/德國(guó)DIN4024 機(jī)床基礎(chǔ)/2/德國(guó)DIN1045 混凝土、加固的和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)/3/DINISO1940 剛性轉(zhuǎn)子的平衡質(zhì)量要求/4/DINISO10816 通過非旋轉(zhuǎn)部件的測(cè)量，對(duì)機(jī)械振動(dòng)進(jìn)行評(píng)估/5/UBC 單一建筑物準(zhǔn)則(USA)(用于評(píng)估地震載荷和內(nèi)部作用力)3基本要求一般來講，汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)保證汽輪發(fā)電機(jī)組在正常運(yùn)行條件下的平穩(wěn)運(yùn)行，以及在不同的緊急情況和地震情況下能保持基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)剛性。汽輪發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)必須能夠滿足下列要求:-基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基本固有頻率必須充分遠(yuǎn)離運(yùn)行速度范圍，例如，在正常運(yùn)行條件下的共振必須避免。-由于運(yùn)行不平衡載荷造成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動(dòng)必須控制在機(jī)床制造商規(guī)定的限值范圍內(nèi)。-基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)必須能夠承受由于運(yùn)行、突發(fā)事故和共振載荷引起的各種作用力(彎曲,扭力,剪切)。-基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體剛度必須足以保持在所有的運(yùn)行條件下的軸系校正，例如，最大的運(yùn)行變形量必須保持在機(jī)床制造商規(guī)定的限值范圍內(nèi)。-溫度作用必須降低到最小程度。-通過動(dòng)態(tài)隔絕物，使基礎(chǔ)支架能夠免受周圍區(qū)域的振動(dòng)的影響。另一方面，由汽輪機(jī)/發(fā)電機(jī)組引起的振動(dòng)通過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大部分被吸收，因而周圍區(qū)域?qū)⒉粫?huì)受影響。地基底土的差異沉降的靈敏度必須降到最低程度。設(shè)計(jì)要求4基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4.1最少尺寸汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)以及土建設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與ALSTOM相關(guān)圖紙中注明的信息和尺寸相一致：.基礎(chǔ)圖紙.錨固圖紙由ALSTOM提供的信息僅由設(shè)備要求決定的。標(biāo)明的相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸（例如基礎(chǔ)厚度、支柱尺寸等）僅供參考，必須得到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者/土建工程師的確認(rèn)。如果土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者由于結(jié)構(gòu)要求，認(rèn)為有必要改變由設(shè)備決定的尺寸，必須得到ALSTOM的書面確認(rèn)。4.2現(xiàn)場(chǎng)條件4.2.1泥土設(shè)計(jì)參數(shù)在一名專家咨詢工程師，尤其是熟悉當(dāng)?shù)噩F(xiàn)場(chǎng)條件的專家咨詢工程師精心制作的單獨(dú)的資料（泥土調(diào)查報(bào)告或類似）中必須給出泥土特征和/或大地構(gòu)造信息。如果沒有這類報(bào)告，下列特性可以用于初步設(shè)計(jì)：-較淺的基礎(chǔ)/底座（沒有樁）-基礎(chǔ)反作用的模量：a)靜態(tài): 20MN/m3b)動(dòng)態(tài): 30MN/m3-許用的泥土壓力：a)正常運(yùn)行： 0.2MN/m2b)事故情況和地震情況下：0.3MN/m24.2.2地震設(shè)計(jì)信息汽輪發(fā)電機(jī)組支架地震力的評(píng)估應(yīng)當(dāng)根據(jù)美國(guó)單一建筑物準(zhǔn)則（UBC，最新版本）的地震要求進(jìn)行。一般來講，應(yīng)當(dāng)使用1631部分的“動(dòng)態(tài)分析程序”。然而，假如中等地震活動(dòng)，例如1，2a和2b地帶，可以替代使用1630部分的“側(cè)向力最低設(shè)計(jì)和相關(guān)影響”。除非客戶的其他特別說明，將設(shè)定地震重要因數(shù)I=1.0。系數(shù)R（反映了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的綜合彈性負(fù)荷量）的數(shù)值應(yīng)當(dāng)根據(jù)包括細(xì)節(jié)在內(nèi)的特定結(jié)構(gòu)的特性仔細(xì)選擇。根據(jù)客戶的特殊要求，可以使用其他的地震標(biāo)準(zhǔn)或計(jì)算方法。但是，這些標(biāo)準(zhǔn)和/或計(jì)算方法至少要等效于UBC。對(duì)于符合UBC區(qū)域3和區(qū)域4的地震區(qū)域，動(dòng)態(tài)分析程序的使用是強(qiáng)制性的。4.3材料特性的最低要求建筑物材料的特性應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)販?zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行選擇。設(shè)計(jì)選擇的材料的當(dāng)?shù)乜衫眯詰?yīng)當(dāng)保證。下面列出了材料的最低強(qiáng)度。4.3.1混凝土:等級(jí)C25/30混凝土在28天時(shí)的典型的抗壓強(qiáng)度為：圓柱體強(qiáng)度：fck,cyl=25.0MN/m2體積強(qiáng)度：fck,cube=30.0MN/m2設(shè)計(jì)強(qiáng)度：fcd=α*fck,cyl/γc這里:α–考慮到長(zhǎng)期作用后的折減系數(shù)γc–部分安全系數(shù)γc=1.5對(duì)正常運(yùn)行設(shè)計(jì)條件γc=1.3對(duì)事故條件和地震設(shè)計(jì)條件楊氏模量：用于靜態(tài)計(jì)算：Ecm,stat=21000MN/m2用于動(dòng)態(tài)計(jì)算：Ecm,dynamic=30000MN/m2泊松系數(shù)：νc=0.2鋼筋混凝土的特定重量：25.0kN/m3熱膨脹因數(shù)：αT=10-5K-14.3.2鋼筋:BSt500SA屈服強(qiáng)度特性：fyk=500N/mm2設(shè)計(jì)強(qiáng)度： fcd=fyk/γS這里：γS部分安全因數(shù)γS=1.15用于正常運(yùn)行設(shè)計(jì)條件γS=1.0用于事故設(shè)計(jì)條件和地震設(shè)計(jì)條件5設(shè)計(jì)載荷在ALSTOM資料GMD0983447“基礎(chǔ)承載”中，對(duì)在汽輪發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)土建設(shè)計(jì)中被考慮的所有汽輪發(fā)電機(jī)組的相關(guān)載荷的數(shù)值應(yīng)符合“負(fù)載-個(gè)例-明智”。如果需要，應(yīng)當(dāng)采用其他的載荷（一般是土建結(jié)構(gòu)的相關(guān)載荷）。下面列出了不同類型的載荷的總體說明。注：任何類型的載荷能夠滿足超過一種的獨(dú)立載荷情況（例如“管道冷態(tài)作用”，在三個(gè)方向上由于載荷和力矩，有=2×3種載荷情況）。5.1載荷類型-LC1:加強(qiáng)混凝土重量(靜載)特征重量：25kN/m3-LC2:設(shè)備重量(靜載)-LC3:轉(zhuǎn)子重量(靜載)-LC4:均勻分布表面載荷LL=5kN/m2(動(dòng)載荷)適用于沒有設(shè)備的區(qū)域。-LC5:葉片和轉(zhuǎn)子反動(dòng)級(jí)(動(dòng)載荷)-LC6:凝汽器載荷(動(dòng)載荷)-LC7:管道作用(動(dòng)載荷)-LC8:由于熱膨脹的摩擦(動(dòng)載荷)-LC9:由于周圍溫度和汽輪發(fā)電機(jī)組溫度升高造成的熱梯度（動(dòng)載荷）-LC10:汽輪機(jī)的葉片損耗(事故載荷)注：通過使用一個(gè)充分的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法，說明葉片損耗的動(dòng)態(tài)特征。-LC11:發(fā)電機(jī)短路(事故載荷)注：通過使用一個(gè)充分的動(dòng)態(tài)計(jì)算方法，說明葉片損耗的動(dòng)態(tài)特性。使用的瞬態(tài)短路曲線應(yīng)當(dāng)符合DIN4024標(biāo)準(zhǔn)的5.5.2段。-LC12:地震縱向/橫向/垂直(地震載荷)注：使用客戶指定的地震參數(shù)，載荷應(yīng)當(dāng)符合前面的3.3.2段。5.2用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)的負(fù)載系數(shù)和聯(lián)合負(fù)載強(qiáng)度設(shè)計(jì)可以根據(jù)“極限狀態(tài)設(shè)計(jì)”方法進(jìn)行。為了那個(gè)目的，這里分類的載荷情況將被分解并結(jié)合。5.2.1用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)的負(fù)載因數(shù)使用的負(fù)載因數(shù)如下：負(fù)載情況編號(hào)混凝土重量（靜載荷）永久載荷汽輪機(jī)汽缸重量（靜載荷）永久載荷轉(zhuǎn)子重量（靜載荷）永久載荷均勻載荷（動(dòng)載荷）非永久載荷葉片和轉(zhuǎn)子反動(dòng)級(jí)（動(dòng)載荷）非永久載荷凝汽器載荷（動(dòng)載荷）非永久載荷管道作用（冷態(tài)）（動(dòng)載荷）非永久載荷STG的熱膨脹（動(dòng)載荷）非永久載荷在頂部平臺(tái)的溫度梯度（動(dòng)載荷）非永久載荷葉片損失非永久載荷短路非永久載荷縱向/橫向/垂直方向的地震非永久載荷備注： 永久載荷：載荷是永久存在的。 非永久載荷：載荷是暫時(shí)存在的。 標(biāo)記： +特別指定的總是按照給定方向作用的載荷。 +/-特別指定的可以按照給定方向作用和相反方向作用的載荷。正常運(yùn)行負(fù)載情況：在正常運(yùn)行情況下，存在負(fù)載的情況（尤其是可能存在）。 事故負(fù)載情況：非正常運(yùn)行負(fù)載情況，可能同正常運(yùn)行負(fù)載情況一起發(fā)生； 事故負(fù)載情況不必同時(shí)考慮（他們是相互排除的）。 地震負(fù)載情況：地震按照在UBC中的詳細(xì)說明； 隨著正常運(yùn)行負(fù)載情況存在； 事故負(fù)載情況不必同時(shí)考慮（他們是相互排除的）。5.2.2用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)的聯(lián)合載荷下列的聯(lián)合載荷將被用于強(qiáng)度設(shè)計(jì)：聯(lián)合A(靜載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35聯(lián)合B(正常運(yùn)行載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35+(LC4x1.35)+(LC5x1.35)+(LC6x1.35)±(LC7x1.1)±(LC8x1.1)+(LC9x1.35)聯(lián)合C(正常運(yùn)行載荷+事故載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35+(LC4x1.35)+(LC5x1.35)+(LC6x1.35)±(LC7x1.1)±(LC8x1.1)+(LC9x1.35)±(LC10x1.3)or±(LC11x1.3)聯(lián)合D(正常運(yùn)行載荷+地震載荷):LC1x1.0+LC2x1.0+LC3x1.0+(LC4x1.0)+(LC5x1.0)+(LC6x1.0)±(LC7x1.0)±(LC8x1.0)+(LC9x1.0)±(LC12x1.1)注: () 即：非永久載荷(=同樣可能沒有負(fù)載)5.3用于變形調(diào)整的負(fù)載因數(shù)和聯(lián)合載荷對(duì)于變形調(diào)整，負(fù)載情況和相關(guān)的負(fù)載因數(shù)應(yīng)符合下表：名稱葉片和轉(zhuǎn)子反動(dòng)級(jí)凝汽器載荷管道作用（冷態(tài)）STG的熱膨脹在頂部平臺(tái)的溫度梯度采用的聯(lián)合載荷一般如下：(LC5x1.0)+(LC6x1.0)±(LC7x1.0)±(LC8x1.0)+(LC9x1.0)6靜態(tài)要求應(yīng)當(dāng)根據(jù)下列要求設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：-基礎(chǔ)強(qiáng)度-轉(zhuǎn)子垂直偏移-轉(zhuǎn)子水平橫向偏移(計(jì)劃中)-基礎(chǔ)水平橫向偏移(計(jì)劃中的基礎(chǔ)表面的曲率)-轉(zhuǎn)子軸承和汽缸的固定點(diǎn)的軸向偏移和靜態(tài)彈性變形量對(duì)不同的負(fù)載情況，限制的數(shù)值必須滿足。6.1強(qiáng)度設(shè)計(jì)由于從4.3部分得到的所有最大彎曲力矩造成的主導(dǎo)加強(qiáng)力矩必須估計(jì)到。對(duì)于這些聯(lián)合載荷的每一種情況，根據(jù)/2/的強(qiáng)度要求必須滿足，并計(jì)算相應(yīng)的加強(qiáng)筋。6.2關(guān)于許用偏移的可維護(hù)性在正常運(yùn)行情況下，將按照下面的規(guī)定限制轉(zhuǎn)子/基礎(chǔ)的偏移。限制的目的是給基礎(chǔ)提供最小的剛性，防止轉(zhuǎn)子未校直。由基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者決定在聯(lián)合運(yùn)行載荷中（典型的按照5.3段），哪一個(gè)造成了最大的變形。注:為了計(jì)算轉(zhuǎn)子偏移，借助于輔助推拉棒從汽缸固定點(diǎn)向上到軸的中心線，模擬轉(zhuǎn)子的抬升是具有優(yōu)勢(shì)的。見附件102.偏移轉(zhuǎn)子軸線的運(yùn)行載荷（典型）符合下面的表格。偏移檢查的程序?qū)凑眨篒)計(jì)算由于正常運(yùn)行載荷造成的轉(zhuǎn)子和基礎(chǔ)偏移。II)偏移的轉(zhuǎn)子軸系在垂直和水平兩個(gè)平面上的投影。III)計(jì)算基礎(chǔ)平面在水平橫向方向上的曲率。IV)通過任何三個(gè)相鄰的軸承位置，估計(jì)確定的圓的半徑。6.2.1轉(zhuǎn)子軸系的垂直偏移轉(zhuǎn)子的彎曲線通過它的縱向軸線被投影到垂直平面上。被投影的直線應(yīng)當(dāng)滿足下列要求（見附錄102）：-單軸承設(shè)計(jì)(圖2.1):R最小.≥40km-雙軸承設(shè)計(jì)(圖2.2):R最小.≥80km6.2.2轉(zhuǎn)子軸系的橫向偏移轉(zhuǎn)子的彎曲線被投影到水平面。投影應(yīng)當(dāng)滿足下列要求（見附錄102）：?jiǎn)屋S承設(shè)計(jì)(圖2.1):R最小≥40km雙軸承設(shè)計(jì)(圖2.2):R最小≥80km6.2.3在橫向方向上的曲率當(dāng)三個(gè)或多個(gè)支撐點(diǎn)在同一橫向方向上排成一排，單獨(dú)支撐汽缸和轉(zhuǎn)子，在計(jì)劃中的基礎(chǔ)頂部平臺(tái)表面的曲率應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：成排的橫向支撐：R最小≥50km(見附錄103)6.2.4基礎(chǔ)橫梁的旋轉(zhuǎn)a)橫梁在中壓汽輪機(jī)和低壓汽輪機(jī)之間(固定點(diǎn))。在中壓汽輪機(jī)和低壓汽輪機(jī)之間的橫梁，布置了用于在縱向固定中壓汽缸和高壓汽缸的基礎(chǔ)固定點(diǎn)。相對(duì)于STG基礎(chǔ)建筑的偏移應(yīng)當(dāng)根據(jù)下列內(nèi)容限制：ux<0.5mm ux–由于彎曲和扭轉(zhuǎn)造成軸承的軸向偏差。αy<10-4弧度 αy–由于彎曲和扭轉(zhuǎn)造成的橫向軸的旋轉(zhuǎn)。αz=10-4弧度 αz–由于彎曲和扭轉(zhuǎn)造成的垂直軸的旋轉(zhuǎn)。b)所有其他的橫梁αy<10-4弧度 αy–由于彎曲和扭轉(zhuǎn)造成的橫向軸的旋轉(zhuǎn)。αz=10-4弧度 αz–由于彎曲和扭轉(zhuǎn)造成的垂直軸的旋轉(zhuǎn)。6.2.5橫梁的靜態(tài)彈性量對(duì)橫梁的靜態(tài)彈性量應(yīng)當(dāng)按照下面進(jìn)行限制(在轉(zhuǎn)子軸線)：hz(i)<0,1mm/MN 這里：hz(i):ith軸承的垂直彈性量hy(i)<0,1mm/MN hy(i):ithbearing的水平側(cè)向彈性量(相對(duì)于建筑位移)6.3關(guān)于裂縫寬度的可維護(hù)性頂部平臺(tái)的橫梁和縱梁的所有相關(guān)部分都應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度計(jì)算。計(jì)算應(yīng)當(dāng)依據(jù)5.2段的正常運(yùn)行情況的設(shè)計(jì)作用力，對(duì)未硬化混凝土和硬化混凝土進(jìn)行計(jì)算。在混凝土表面的最大裂縫寬度應(yīng)當(dāng)限制到0.3mm。6.4允許的絕對(duì)沉降和差異沉降STG基礎(chǔ)底座的沉降應(yīng)當(dāng)按照下列規(guī)定進(jìn)行限制：-絕對(duì)沉降：sa≤25mm-差異沉降：sd≤10mm為了保證上述數(shù)據(jù)，有必要采取打樁、地基加固或者其他充分的測(cè)量。7動(dòng)態(tài)要求為了保證基礎(chǔ)特性有助于STG的平穩(wěn)運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行包括強(qiáng)迫振動(dòng)計(jì)算在內(nèi)的下列動(dòng)態(tài)計(jì)算，獲取的振幅應(yīng)當(dāng)在可接受的限制范圍內(nèi)。7.1固有頻率固有頻率應(yīng)當(dāng)從0Hz到1.1*2*fm=2.2*fm計(jì)算，fm在這里是指STG的運(yùn)行速度。應(yīng)當(dāng)劃出相應(yīng)的振動(dòng)模態(tài)。7.2由于正常運(yùn)行中的不平衡產(chǎn)生的強(qiáng)迫振動(dòng)應(yīng)當(dāng)計(jì)算由于轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行的不平衡造成的強(qiáng)迫振動(dòng)。動(dòng)態(tài)激勵(lì)載荷依據(jù)ALSTOM基礎(chǔ)負(fù)載中給出的轉(zhuǎn)子支撐反作用力和轉(zhuǎn)子的殘留不平衡。根據(jù)DINISO1940的部分1(表1)，燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的許用不平衡由平衡質(zhì)量等級(jí)G2.5指定。相應(yīng)的不平衡e.=2.5mm/s應(yīng)當(dāng)用于激勵(lì)載荷的計(jì)算。因而，在轉(zhuǎn)子軸承位置上的激勵(lì)載荷應(yīng)為（在軸的標(biāo)高平面）：Fi(t)=Pi*sin.Ωt這里Pi=mi*e*Ω.2 mi–在i節(jié)點(diǎn)的最大質(zhì)量mi=Li/g Li–根據(jù)ALSTOM基礎(chǔ)載荷，在i節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)子支撐反作用力。g-9.81m/s2(重力加速度)不知道沿著轉(zhuǎn)子的質(zhì)量離心力的相位關(guān)系。因此應(yīng)當(dāng)按照下面作保守的逼近：在每個(gè)軸承上，應(yīng)當(dāng)假設(shè)激勵(lì)載荷Fi(t)，４個(gè)動(dòng)態(tài)聯(lián)合載荷應(yīng)當(dāng)按照下面的草圖分析（典型的）。I)垂直激勵(lì)：所有的載荷為同相 Fi(t) II)垂直激勵(lì)：所有的載荷為交叉反相 III)水平激勵(lì)：所有的載荷為同相IV)水平激勵(lì)：所有的載荷為交叉反相由于STG支座結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)模態(tài))通常是非常復(fù)雜的，固有頻率可能同樣在運(yùn)行頻率(=激勵(lì)頻率)fm范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)。另一方面，計(jì)算的頻率是從不是準(zhǔn)確符合實(shí)際結(jié)構(gòu)的模態(tài)中得出。為了涵蓋懸置的模態(tài)參數(shù)，在≥0.95*fm和≤1.05*fm范圍內(nèi)的這些頻率fi同樣被假設(shè)為激勵(lì)頻率(激勵(lì)頻率fm的補(bǔ)充)。7.3振幅的限值在軸承位置上由于不平衡載荷產(chǎn)生的振幅最大值應(yīng)當(dāng)小于2.5μm(0–峰值)。8其他要求8.1計(jì)算方法對(duì)于使用的計(jì)算，使用的結(jié)構(gòu)模態(tài)應(yīng)當(dāng)充分反映“STG”基礎(chǔ)支座的“真實(shí)”情況。通常，計(jì)算應(yīng)當(dāng)通過使用多任務(wù)有限元程序完成。作為最低要求，應(yīng)當(dāng)采用每個(gè)節(jié)點(diǎn)顯現(xiàn)6個(gè)自由度的帶橫梁部分的結(jié)構(gòu)空間框架。8.2結(jié)構(gòu)材料使用的結(jié)構(gòu)材料取決于當(dāng)?shù)氐目衫眯?。必須由客戶做出詳?xì)說明。然而，根據(jù)4.3段的最低要求必須無條件地遵守。下列數(shù)據(jù)需要由客戶提