lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型课件

1、高烈度地震区汽轮发电机基础结构选型李炳益1 孙波1 刘丽华1 房俊喜2 沙曾炘2（1 东北电力设计院，2 隔而固（青岛）振动控制有限公司）来哀鼓国参请蕾惰流喷罕甄谬掺迁害吓随豁学薪琉各常鉴现枪婪还聘悸魁lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第1页，共18页。引言 单一水准的设防目标 ：地震基本烈度的水平上保障人身安全为主 。三水准、两阶段的设防原则 ： 三水准设防目标 设计水准地震作用50年超越概率（%）重现期（年）设 防 目 标第一水准多遇地震63.250一般不受损坏或不需修理可继续使用，能保障人的生活、生产、经济和社会活动的正常运行。第二水准设防烈度地震1

2、0475 可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，保障人身安全和减少经济损失。第三水准罕遇地震2316412475 不致倒塌或发生危及生命的严重破坏，以保障人身安全。两阶段设计步骤：第一阶段，进行多遇地震作用下的结构和构件承载力和弹性变形验算；第二阶段，进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。挂注陨蜜程整唯胖预禽会靡咨拢棺嗡允柔咋凋掳卢际贸獭焦五擞碧笔兹啃lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第2页，共18页。结构性能抗震设计 ： 性能设计要综合考虑许多因素，如场地特征、结构功能与重要性、投资与效益、震后损失与重建、潜在的历史文化价值、社会效益及业主的承受能力

3、等 。汽轮发电机基础的抗震设计： 与建筑物不同，汽轮发电机基础的抗震设计原则并不仅仅是在地震作用下保障结构本身和人的生命安全，而主要是是要保障设备的安全运行或设备不受较大损伤，也就是应纳入性能设计的思想。滔苯买神凿翻嘎冈止挤瓜瞬唯商编印消李坎婉疚渐耪结何娩诞捍旭拍覆蟹lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第3页，共18页。2 工程概况厂址：新疆南疆装机容量： 2350MW地震烈度： 8度地震加速度： 0.3g场地类别：类地震分组：第三组 由于属于高烈度地震区，汽轮发电机基础采用弹簧隔振基础。弹簧隔振基础有关参数基础顶板：长度：L=32.23m，宽度：B=12.

4、0m，顶板重约：Gf=20170KN；基础底板：埋深-8.000m，板厚2.0m；中间层：标高为6.270m，板厚为150mm；柱子截面为2.1m1.7m和1.8m1.4m两种殉靖张蛾奶予帝蚀旺冈繁逸檀坝陕砂诗估辅万尖粪瓜渤妨珊坠鞭戒奇扣蛋lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第4页，共18页。3 汽轮发电机基础弹塑性时程分析地震加速度的放大倍率：常规基础在2.53.5倍之间， 弹簧基础在1.2以下，有时还小于1.0。3.1 本工程汽轮发电机基础时程分析3.1.1 本次分析中的所用相关数据如下： 输入的地面加速度0.3g， 场地类别类， 设计地震分组为第三组，

5、 特征周期为 Tg = 0.45s， 阻尼比为 D = 0.05， 分析中载荷作用时间为30s。彦搐谰班噶剐撞看俄郊搪放仓拔拧裸泞岩竣象禁曹庇虱搅亲厚镣配诸佳荡lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第5页，共18页。3.1.2 地震加速度响应计算分析 在多与地震、设防烈度地震、罕遇地震作用下，对基础结构进行地震加速度响应计算分析。 多遇地震作用下，输入的地面加速度值为0.11g时，基础顶板与设备各轴承座连接处的加速度值如下表：多遇地震时基础顶板与设备轴承座连接处加速度值 （g）多遇地震弹簧基础常规基础NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度35

6、10.1340.1293510.2760.2673520.130.1283520.2580.2683530.130.1283530.2580.2673540.1090.1213540.2530.2533550.1090.1213550.2530.2513560.1270.1343560.2520.241注：X向为纵向，Y向为横向。 对于弹簧基础，在设备轴承座连接处的响应加速度最大值X向和Y向均为0.134g，其放大倍率为1.207倍。 对于常规基础，加速度最大值X向为0.276g，Y向为0.268g，其放大倍率为2.486倍和2.414倍。乙蛀津协巴砧荚接泽侗吏玲泼总阐祁叙窝氢咸潘旗葬贰咳陨军

7、宵澈魁赢偿lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第6页，共18页。 设防烈度地震作用下，输入的地面加速度值为0.3g时，基础顶板与设备各轴承座连接处的加速度值如下表：设防烈度地震时基础顶板与设备轴承座连接处加速度值 （g）设防烈度弹簧基础常规基础NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度3510.3270.3723510.7670.7413520.3450.3233520.7150.7453530.3480.3233530.7150.743540.3950.3143540.7020.7043550.3950.3163550.7020.696356

8、0.4030.3353560.700 0.669 对于弹簧基础，在设备轴承座连接处的响应加速度最大值X向为0.403g， Y向为0.372g，其放大倍率为1.308倍和1.208倍。 对于常规基础，加速度最大值X向为0.767g，Y向为0.745g，其放大倍率为2.48倍和2.419倍。蝇炙项执斥牲桔昔伏卉碑嘛搽澜检婆狙躁弯怪裸竭筋赏眯霄沂拌诗例哭曰lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第7页，共18页。 罕遇地震作用下，输入的地面加速度值为0.51g时，基础顶板与设备各轴承座连接处的加速度值如下表：设防烈度地震时基础顶板与设备轴承座连接处加速度值 （g）罕遇

9、地震弹簧基础常规基础NodeX向加速度Y向加速度NodeX向加速度Y向加速度3510.6050.6233511.381.333520.570.5633521.291.343530.570.5643531.291.333540.5610.5623541.271.273550.5610.5613551.271.253560.6030.583561.261.2 对于弹簧基础，加速度最大值X向为0.605g， Y向为0.623g，其放大倍率为1.092倍和1.125倍。 对于常规基础，加速度最大值X向为1.38g，Y向为1.34g，其放大倍率为2.491倍和2.419倍。蹈琼听锻武妨徐亩碟徐稗镍寞篡挤

10、鹅笑浓革窝究懂哼烛缺阉要煌瓦贾乙堆lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第8页，共18页。 从以上结果可看出，三个水准地震工况下，弹簧基础和常规基础的顶板上的地震加速度放大倍率基本相同，弹簧基础放大倍率最大为1.308，常规基础放大倍率为2.491。颇喷荷熬芳玲媚署饭爱夸这惜秸牟深遁囚创前队赫守致咨口蘑达溜执乘稀lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第9页，共18页。3.2 其他工程的地震加速度响应计算分析结果3.2.1 华北院对北疆电厂1000MW机组汽轮发电机基础，按建筑抗震设计规范三水准设计原则，进行了地震响应时程分析。

11、 厂址抗震设防烈度为8度（0.2g），场地类别为类。三水准设防地面加速度峰值（cm/s2）基础台面地震加速度（cm/s2）地震加速度放大倍数多遇地震702203.14设防烈度地震2006503.25罕遇地震40013003.25三水准地震作用下地震加速度时程分析结果邵鸟详妄署竹屡辈楚僻肖集盆禄蛊充胃预倡频推洲焙兢详穿愉汾济舰际凸lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第10页，共18页。3.2.2 对北疆电厂1000MW机组汽轮发电机基础建立常规的构架式基础和弹簧隔振基础两种模型，进行了在罕遇地震作用下地震响应时程分析。 常规基础台面上的加速度是地面地震加速度峰

12、值的2.83倍； 弹簧隔振基础台面上的加速度值是地面地震加速度峰值的1.21倍。喂创谩待览饺侈垂咳锰箕校步豌险蛹梳雨动脐虱收筷妮骇撒蘸骤哩侗黄夫lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第11页，共18页。3.2.3 以咸宁核电站（AP1000)采用的三菱机型汽轮发电机组为例，建立常规框架式基础和弹簧隔振基础两种模型，分别进行地震加速度时程分析。 抗震设防烈度为6度（计算提高到7度），地面加速度峰值为0.1g，场地特征周期为0.25s。两种基础顶板和轴承座处最大加速度值基础型式顶板最大加速度轴承座最大加速度ax(g)ay(g)ax(g)ay(g)弹簧基础0.060

13、0.0880.0610.089框架基础0.2560.3610.2710.355各轴承座处最大加速度值与地面输入值的倍率：常规基础水平横向的3.55倍，水平纵向为2.71倍。 弹簧隔振基础水平横向为0.89倍，水平纵向为0.61倍。隶纹慰扯毅习礁珊熄落正脚汰僵啄幕针蠢爆御峙卜庙敛留砍胀账堂塑住固lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第12页，共18页。3.3 地震加速度对汽轮发电机的影响 从前面介绍的计算分析结果可知，建在地震区发电厂的常规的钢筋混凝土构架式基础，其顶板上的地震加速度都大于基础底面的加速度，也就是地面加速度通过结构后是放大的。其放大倍数约在2.5

14、3.5之间。而弹簧隔振基础其放大倍数一般小于1.3，有时还小于1.0，也就是说可以不放大。 下表中列了常规基础在不同地震作用下地面与轴承座处地震加速度对比值范围。常规基础在不同地震作用下地面与轴承座处地震加速度对比值 （cm/s2）设防水准加速度部位地 震 烈 度 (度)677 (1.5g)88 (0.3g)9多遇地震地面18355570110140轴承座处456387122137192175245275385350490设防烈度地震地面50100150200300400轴承座处125175250350375525500700750105010001400罕遇地震地面1252203104005

15、10620轴承座处3124375507707751085100014001275178515502170感赣到惯费驮摘吁摊诗熬教疫赊粮蛀顿秉囚铂射叭膛馁玛疹粳卖惰颂守郭lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第13页，共18页。设备厂家对地震加速度值的限值 ：国内：设备正常运行时，汽轮机零件强度能够承受的加速度为0.12g； 事故发生时，承受的加速度不能超过0.4g。国外：基础与设备连接点处地震加速度，水平向不要超过0.3g； 竖向不要超过0.2g。 常规基础在多遇地震作用下7度（1.5g）及以上时，轴承座连接处的地震加速度超过设备正常运行时能承受的限度0.12

16、g； 设防烈度地震作用下7度（1.5g）及以上时，轴承座连接处的地震加速度超过事故发生时能承受的限度0.4g； 更超出国外厂家要求的水平向加速度限度0.3g。 弹簧隔振基础，8度（0.3g）及以下多遇地震和7度及以下设防烈度地震作用下都能保证设备正常运行； 8度（0.3g）及以下设防烈度地震作用下能做到设备处于可修的状态。脐坷谗柬秤录槛屯担份籍龋诞酗肛力忙淫妆耪芦皖拾枪俺捷雷热仿拂次刃lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第14页，共18页。汽轮发电机基础结构选型 汽轮发电机基础的抗震设计不能以基础结构本身满足“小震不坏，中震可修、大震不倒”作为目标，而是以设

17、备正常运行或不出现大的故障作为目标。 设备制造厂认为，喀什电厂汽轮发电机采用常规基础，由于地震作用较大，供方将对整个机组做特殊的抗震设计，全面调整现有的结构设计，将引起机组成本增加、设计周期延长。建议投资方、设计院可参考国外成熟技术，对汽轮发电机机座采用弹簧隔振。 鉴于上述情况，本工程汽轮发电机基础采用弹簧隔振基础是比较合理的方案。 采用弹簧隔振基础在多遇地震8度（0.3g）以下及设防烈度地震7度以下时，对设备不用进行加固或地震后可不进行维修； 在设防烈度地震8度（0.3g）及以下时，对设备的部分零件进行加固或地震后进行维修即可。城细察铭蜜反狸君圃小红甚潦诬佰笼亩透纠傅棠蛾廊芭壮局寿够熙汹别镇

18、lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第15页，共18页。 汽轮发电机是发电厂中最重要、最昂贵的设备。汽轮发电机的损坏会带来很大的经济损失。下表中列了2011年水平的不同容量的汽轮机和发电机的参考价格。汽轮发电机组设备参考价格 （万元）容量（MW）汽轮机发电机价格合计规格型号参考价规格型号参考价300350-24.2/566/5668000QFSN-350-2型470012700600超超临界，660MW，湿冷，三缸四排汽16000QFSN-660-2型750023500100025MPa/26.25MPa,600/60022500QFSN-1000-2型1250035000 采用弹簧隔振基础会增加一定的造价，每台机组约增加150万元350万元左右。如果常规设计的汽轮发电机组处于0.12g0.4g的加速度范围内时，需要加固或经地震后需要维修的费用可能高于采用弹簧隔振基础而增加的费用。凡瞬铂鹊劫霍沈芒撩熟候荐兹锰呢厄良堑填津钱恭剂甚离丰樊瓤谊纲莎嚏lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型lA高烈度地震汽轮发电机基础结构选型第16页，共18页。 另外采用弹簧隔振基础，还有如下优点：1、能改善汽机基础的动力特性，可减小轴径的磨损，延长设备的寿命和检修的间隔时间；2、可有效的隔离动力荷载，使得弹簧下部结构可以按静力结构计算；3、由于螺旋弹簧本身