弹簧隔振技术在火电厂动力机器基础中的应用

1、 第25卷第10期2004年10月电力建设E lectric P ower C onstructionV ol. 25N o. 10Oct ,200411弹簧隔振技术在火电厂动力机器基础中的应用温钰江(鹤壁万和发电有限责任公司, 河南省鹤壁市,458008摘要火电厂的动力机器基础均可采用弹簧隔振技术, 构简单、施工方便、可减少振动对结构及环境的影响、经济效益。关键词动力机器基础振动弹簧隔振中图分类号:TU476+. 1文献标识码 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火电厂中的动力机器, 如汽轮发电机、磨煤机、碎煤机、风机、电动给水泵、汽动给水泵等, 这些转动时会产生不平衡力的机器均属动力机器, 它们的基础称为动力机器基础。动力机器运转时, 由于不同的传动机构、运行方式、材料的不均匀性或因制造、安装误差、过大轴承间隙等都会引起质

3、量不平衡。当不平衡质量在某一方向作加速运动时, 会产生扰力和扰力矩, 即动力荷载, 从而引起基础振动。承受动力荷载的基础, 由于振动影响基础的强度, 因而国内、外专家普遍关注动力机器基础的隔振问题。动力机器基础的隔振主要采用弹簧隔振技术。国外应用该技术已有40多年。在国外, 电、汽动给水泵弹簧隔振技术已制订了标准。我国火电厂在70年代开始研究弹簧隔振技术,80年代初推广应扇磨煤机、中速磨煤机。中速磨煤机用1个运动速度较慢的辊子碾碎煤块, 振动与辊子的运动速度无关, 它有着随机的振幅与频率分配, 其主频率通常为1825H z 。钢球磨煤机的振动主要由于煤粒在机器中不断移动, 产生煤粒间的相互碰撞

4、和质量中心的随机移动。这种振动具有随机性和随机重复性。这种机器的动力荷载是“白噪声”型宽频荷载, 其主频为4060H z 。风扇磨煤机的振动是由转子的不平衡、磨损、撕裂及粉尘粘结转子等引起。采用常规基础时, 基础的重量是磨煤机设备重量的36倍, 采用隔振基础后, 基础的重量只有2. 02. 5倍磨煤机设备重量。即弹簧隔振基础的尺寸是常规基础的1/2。钢球磨煤机采用弹簧隔振基础时, 甚至可使基础总重量小于机组重量, 特殊情况时, 如磨煤机尺寸较小时, 可以取消台座, 将磨煤机通过隔振元件直接放在混凝土框架结构上。另外, 常规的磨煤机基础需要与锅炉厂房基础完全隔离, 以减少振动的传递。相反, 弹簧

5、隔振基础可直接安放在锅炉厂房基础的垫层上。弹簧隔振系统可很好地隔离动力荷载, 以至传递到地基的动力荷载可忽略不计。云南阳宗海电厂为2×200M W 机组改扩建用, 目前, 火电厂已广泛应用弹簧隔振技术。现已将其用于汽轮发电机、钢球磨煤机、风扇磨煤机、中速磨煤机、环锤式碎煤机等隔振基础中。目前, 我国已能自主研究、制造弹簧隔振元件。下面介绍弹簧隔振技术在火电厂中的应用。1弹簧隔振技术在磨煤机基础中的应用根据磨煤特点, 磨煤机可分为:钢球磨煤机、风收稿日期:2004-06-14 12电力建设第25卷工程,1996年年底第1台机组投产运行。1997年第2台机组扩建, 经论证磨煤机采用6台风

6、扇磨煤机。但是, 如果采用常规基础, 风扇磨煤机基础会压在锅炉基础上。在这种情况下, 风扇磨煤机采用了弹簧隔振基础, 磨煤机台座通过弹簧隔振元件放在混凝土支墩上。磨煤机台座总重264. 5t , 设备重133t , 基础重量是设备重量的2倍, 隔振效率90%, 仅有10%的动荷载传到锅炉基础上, 对锅炉基础构不成危害。采用此方案, 不需对地基作更多的处理, 因而减少了用于处理地基的费用, 节省了投资。甘肃靖远电厂原为中速磨煤机, 运行时主厂房振动很大, 工的工作环境也较差。1997, 对1, 4,1,2,3号炉, 每台炉配置2W HEE LER E NERGY 公司的D -10D 型双进、双出

7、钢球磨煤机, 我单位承担了钢球磨煤机基础弹簧隔振系统的设计工作, 并负责弹簧隔振器和粘滞阻尼器的供货。1,2,4号炉分别于当年投入运行;3号炉的改造在2000年进行。改为弹簧隔振基础后, 基础重量为488. 3t , 设备重194. 5t , 基础重量是设备重量的2. 5倍。基础的重量比采用常规基础减轻1/2, 因而有更大的剩余空间, 有利于其他设备的安装与检修。改为弹簧隔振基础后, 机组运行时, 基础振动很小, 实测振动最大振幅为十几m ; 效率大于90%; 磨煤机一直在平稳运行。由此可见, 采用弹簧隔振基础不仅减小了基础的振动, 还节省了原材料, 减少了占地面积。华能德州电厂三期工程也采用

8、了弹簧隔振基础, 该电厂为2×660M W 机组, 采用双进、双出钢球磨煤机。由于磨煤机体积、重量及装球质量都较大, 采用常规基础时, 磨煤机基础安放在主厂房基础上, 磨煤机的振动会传递到主厂房结构中, 影响主厂房内其他设备的正常工作。另外, 如该磨煤机因振动产生故障, 其后果将是严重的。经过专家们的论证, 磨煤机基础采用弹簧隔振基础。采用弹簧隔振基础后, 基础质量为964t , 比采用常规基础的质量减小1倍, 混凝土工程量减小1倍, 提高了综合经济效益。图1为磨煤机隔振基础示意图。图1磨煤机隔振基础示意图布置管道、检修其他设备带来困难。而采用弹簧隔振基础, 只需一个简单的框架, 就

9、能解决问题。弹簧隔振元件下部的土建结构可以按静力计算, 因而简化了结构设计。采用国内隔振元件对碎煤机隔振, 无论是理论计算还是实际应用都有了成熟的经验。近几年, 先后有十几个工程采用了这项技术, 如:西柏坡电厂、北京第三热电厂、田家庵电厂、三河发电厂、苏州工业园区华能电厂等, 这些工程主要是30万k W 机组, 还有10,20万k W 机组。从应用效果看, 达到了预期的目的, 做到了结构简单, 便于设计、施工, 减小了结构的振动, 从而使周围环境得到了改善。田家庵电厂位于淮河大堤边, 如采用常规基础, 碎煤机的振动会影响淮河大堤的安全, 因此, 该电厂碎煤机采用了弹簧隔振基础。隔振器、阻尼器放

10、在碎煤机室的框架上, 隔振器、阻尼器支撑碎煤机台座。采用此基础后隔振效率为89. 8%, 与碎煤机的扰力相比, 沿扰力2个方向传递的动荷载分别为1. 1%和0. 9%。由此可见, 隔振基础大大衰减了碎煤机传递到下部的动荷载, 避免了由动荷载引起的软土地基的不均匀沉降, 保护了基础和厂房结构的安全。运行实测结果表明, 采用弹簧隔振基础后, 碎煤机的振动只有很小的量传到淮河大堤上, 传到大堤上的最大线位移为0. 7m , 不会影响大堤的安全。北京第三热电厂改造工程中, 原碎煤机振动较大, 因而大修周期较短。1994年对其中1台碎煤机进行改造, 将常规基础改为弹簧隔振基础。由于该工程为改造工程, 所

11、以在做弹簧隔振基础方案时, 必须考虑原结构特点。在充分论证后, 最后选定梁承重为主, 板承重为辅的方案, 即将隔振器、阻尼器放2弹簧隔振技术在碎煤机基础中的应用碎煤机是用来粉碎原始尺寸煤块的, 它多放在火力发电厂内一个很高的框架上, 采用常规基础需要配一个5倍设备重的质量块作为附属基础或做成岛式基础。这样占地较多, 碎煤机下部较乱, 给工艺 第10期弹簧隔振技术在火电厂动力机器基础中的应用13在原结构梁板上, 隔振器上方放置固定碎煤机的组合结构平台, 碎煤机通过螺栓固定在组合结构平台上。隔振器承担的荷重为组合结构平台重量、碎煤机机组重量。组合结构平台重6. 85t , 碎煤机重6. 3t ,

12、平台重仅为机器重的1. 1倍。经过动力计算, 振幅满足动规要求。机组运行后, 现场测试证明改造后基础的振动比改造前小。图2为碎煤机弹簧隔振基础示意图 。上及经济上都具有优越性, 我国汽轮机弹簧隔振的理论计算早已成熟, 但应用进展缓慢, 希望大型汽轮机基础能采用弹簧隔振技术。4弹簧隔振技术在给水泵基础中的应用锅炉给水泵分为电动机驱动和汽轮机驱动, 但无论那种方式驱动, 。给水泵安装在地面上时, 没有必要, 则需, 就必须做, 充分利用空间, 给水泵(构 筑物基础上, 但此时采用隔振基。因为通常情况下, 电机的转速为1500r/min (25H z 与一般基础底板的固有频率接近, 给水泵如有很小的

13、不平衡量就能引起建筑物共振, 如不采用隔振措施, 建筑物将受共振的影响。5弹簧隔振技术在风机基础中的应用图2碎煤机隔振基础示意图3弹簧隔振技术在汽轮发电机基础中电厂风机主要有排风机、引风机等, 由于风机的作用不同, 在电厂布置的位置也不同。当引风机基础安放在厂房基础上, 且风机转速较低时, 有必要采用隔振基础。如采用常规基础, 设备基础重量约为转子重最的20倍, 基础占地较大; 相反采用隔振基础, 基础重量只有设备重量的2. 5倍就可满足振动要求。当风机放置在楼面或框架上时, 由于风机的振动直接传给结构, 风机周围结构的振动较大, 会缩短风机寿命, 结构会因长期疲劳而损坏。的应用汽轮发电机基础

14、的隔振原理与其他动力机器基础相似。但是, 由于汽轮机是电厂的核心, 所以对汽轮机基础隔振很慎重。在隔振技术发展较早的德国, 在制订了隔振技术标准40年后, 汽轮机才开始应用隔振技术。汽轮机常规基础一般有3种型式:一为大柱子薄台板型; 另一为细长柱厚台板型; 再有钢框架型。以前, 我国钢材较缺乏, 多采用前2种结构型式。但无论采用那种型式, 基础很大, 需大量的原材料。汽轮机采用弹簧隔振基础, 用隔振器元件为界面, 将基础台座从基础的联系中隔离开来。此时, 机器基础实际为隔振器、阻尼器支撑的台座, 而其下的柱子只承受静力荷载。汽轮机采用弹簧隔振基础的优越性在于:可省去较厚的基础垫层; 在不停机的情况下, 可进行水平校正; 由于总重量减小, 地基处理的费用也相应减少。从费用比较可以看出, 汽轮机采用弹簧隔振基础比常规基础节省45%的费用。另外, 在汽轮机安装时, 可以利用增减垫片, 调准校正弹簧隔振器来完成机器的调平与对中。汽轮机弹簧隔振基础在技术6结论6. 1动力机器采用弹簧隔振系统后, 磨煤机基础台座的体积或重量只有常规基础的1/2; 且台座与厂房结构分离, 磨煤机基础的施工相对独立, 灵活性较大, 可缩短磨煤机基础的施工时