动力机器隔振基础

额定转速（r/min）
1500
1800
3000
3600
转轴绝对振动位移峰峰值（μmm）
A/B
120
110
100
90
B/C
240170
220160
200150
180145
C/D
385265
350265
320250
290245
报警值为C/D区域边界值中的某个数值。例如西屋机型相对轴振的报警值为225m。根据外高桥电厂汽轮发电机组柔型固定基础的实测数据，在机组停机通过立柱水平固有频率时，基础线位移值达到200m以上，机组轴振却远小于225μm，所以可以取通过机器临界转速与基础台板的固有频率时，基础台板的振动应该小于250μm。
1.7.6静力分析：静力分析包括强度校核，除考虑机器的静重、基础台板的静重、分配的凝汽器重量份额与吊挂在基础台板上的管道的重量以外，还要考虑汽缸的热膨胀力、管道推力、汽轮发电机组运行时的反力矩、活动荷载以及汽轮机断叶片时的不平衡力与发电机短路力矩等。
1.7.7布筋设计：在静力分析的基础上，加上动力分析所得各个节点的力与力矩，进行布筋设计。
区域界限值
额定转速（r/min）
1500
1800
3000
3600
转轴相对振动位移峰峰值（μm）
A/B
100
90
80
75
B/C
120～200
120～185
120～165
120～150
C/D
200～320
185～290
180～260
180～240
该标准中表2给出各区域转轴绝对振动位移界限值如下：
区域界限值
式中，E（t/m）为钢筋混凝土的弹性模量，I（m4）为基础台板的惯性矩，m（t）为机器加基础台板的总重量，l（m）为基础台板的长度。
注：核算基础台板一阶弯振频率是初步分析的核心。现在不少隔振公司忽略了这一步分析。当基础台板从8m变化到12.5m，有人设计的基础台板厚度一律为1m。这显然不合适，因为基础台板的一阶或二阶弯振频率可能与机器的工作转速产生共振。
动力机器隔振基础
返回
编者按：以下内容为青岛隔而固公司编写的“土规修编意见”，该意见主要对汽轮发电机转子动扰力的取值规定、基础振动的评价标准等原则问题提出了不同于现行国标“动规GB50040-96”的看法，其依据亦为国标“GB9239、GB6075”（机器制造系统）。这里推荐给大家学习，从中得到启发，将成熟的部分吸纳到土规修编中。
2.10.4弹簧隔振器的布置：弹簧隔振器选型后进行布置，使它的支反力合力尽量与机器、基础台板的重力在一条垂直线上，轴向与横向的倾斜度小于0.1mm/m。
2.10.5基础台板刚性处理时六个自由度的固有频率的计算与分析：要分析与校核顶台板在这些固有频率下，会不会与激振力产生共振？阻尼系数的选择是否合适？
1. 汽轮发电机组
1.1 弹性支承的汽轮发电机组基础，将常规固定基础的顶台板与立柱之间的固定连接解开，插入弹簧隔振器以摩擦系数等于2的自粘垫板连接。由于弹簧隔振器的隔振作用，原来的顶台板，现在的基础台板，成了唯一的动力机器基础，而弹簧隔振器以下的立柱、底板与中间楼层都成为静力厂房基础。
1.2 基础台板混凝土的强度等级，不宜小于C30，基础用的钢筋不宜低于II级钢，可以考虑采用III级钢。
式中， 为作用在基础第点的扰力（N或kN），mi为作用在基础第i点的机器转子质量（kg或t），e为转子不平衡量的偏心距（m），ω为转子的角速度（1/s），eω为动平衡等级（m/s），Wi为作用在基础第i点的机器转子重量（N或kN），g为重力加速度（m/s2），n为转子的转速（r/min）。
国标GB 9239《刚性转子平衡品质许用不平衡的确定》的表2《常用各种刚性转子的平衡品质等级》给出，汽轮发电机组的动平衡等级为G2.5级，即eω＝2.5mm/s，代入动平衡等级、转速n=3000r/min以及重力加速度g=9.8m/s2，得汽轮发电机组的扰力为：
2.10.3弹簧隔振器的选型：由机器的静重、基础台板的静重、与吊挂在基础台板上的管道的重量以及这些重力的分布，选择弹簧隔振器的型号，使弹簧隔振器的承载能力留有足够的预量，而系统垂向固有频率在3.0～3.5Hz范围内。
供货商应当给出弹簧隔振器的水平刚度，以用于抗地震加速度的计算。
弹簧隔振器必须与阻尼器一起使用，以在汽动给水泵启动与停机过程中，在经过弹簧自振频率时，不致产生过大的振幅。阻尼器的垂直阻尼比D取为0.1-0.15。供货商应当给出阻尼器的水平阻尼比。
区域边界
轴转速（r/min）
1500或1800
3000或3600
振动速度均方根值（mm/s）
A/B
2.8
3.8
B/C
5.3
7.5
C/D
8.5
11.8
注：这些数值相应于在额定转速、稳定工况下在推荐的测量位置（见图1）上用于所有轴承的径向振动测量和推力轴承的轴向振动测量。
1.6 通过机器临界转速与基础台板的固有频率时，基础台板的振动应该保证机器的相对轴振小于报警值。汽轮发电机组轴振的标准为国标GB/T 11348.2《旋转机械转轴径向振动的测量和评定，第2部分：陆地安装的大型汽轮发电机组》。该标准中表1给出各区域转轴相对振动位移界限值如下：
式中，Poi为任意转速时i点的扰力值（kN）
Pgi为工作转速时i点的扰力值（kN）
no为任意转速（r/min）
n为工作转速（r/min）
1.5 汽轮发电机组基础台板的振动判据，应该按国标GB 6075.2中、附录A《评价区域的边界》中表A1《汽轮发电机组轴承座振动速度评价区域边界的推荐限值》，见下表：
支承类型
区域边界
位移均方根值（μm）
速度均方根值（mm/s）
刚性
A/B
29
2.3
B/C
57
4.5
C/D
90
7.1
柔性
A/B
45
3.5
B/C
90
7.1
C/D
140
11.0
注：对最高运行转速6000r/min的给水泵，按速度均方根值换算的A/B位移均方根区域边界值，刚性支承时应为3.7μm，柔型支承时应为5.6μm。标准同时给出不按常规公式换算的位移均方根值，是考虑了频谱中除了转子扰力激振的高频振动（100Hz）以外，同时还存在因管道等随机激振的低频振动（低于10Hz）。在多种频率同时激振的情况下，振动位移与振动速度不能按常规公式换算。
通风机与鼓风机基础台板的振动判据应按国标gb中磨煤机与碎煤机钢筋混凝土基础台板的振动判据当转速大于750rmin时定为在扰力作用点垂直振动振幅小于100gm水平振动振幅小于150gm当转速小于750rmin但大于300rmin时定为在扰力作用点垂直振动振幅小于150gm水平振动振幅小于200gm有时受厂房结构条件的限制不可能使用较大质量的钢筋混凝土基础台板则制造厂与用户可适当放宽振动判据例如对转速大于750rmin的机组定为在扰力作用点垂直与水平振动振幅小于250gm对钢框架基础制造厂与用户可根据运行经验推荐可接受的振动振幅值例如定为在扰力作用点垂直与水平振动振幅小于500gm弹性支承的辅机基础台板属刚性结构
图1 弹簧隔振汽动给水泵顶台板示意图
2.10.2基础台板尺寸的确定：基础台板的宽度与长度由小汽机与给水泵制造厂商给出。宽度方向适当加宽，以布置弹簧隔振器。长度不变。所以基础台板尺寸的确定，主要是确定厚度。厚度按公式（4）计算确定，使一阶与二阶弯振频率以至少10%的裕量避开汽动给水泵的最低与最高运行转速。
1.7.5动力分析：首先，动力分析要根据扰力对基础台板建模，计算基础台板在0～1.4倍机器额定转速范围内所有自由振动的模式与频率。只有与转子残余不平衡量有关的激振力才是动力分析的扰力，其余的力都不属于动力分析的范畴。计算各个振动模式下台板的参振质量与参振系数。最后计算台板振动的均方根速度与线位移，与国家标准GB 6075.2中的规定值比较，不能大于标准规定的许可值。
1.3 扰力来自汽轮发电机组转子残余不平衡量在作回转运动时产生的离心力。从离心力到作用到基础上的扰力的总传递系数应该小于1。总传递系数大于1的机器是设计不成熟的机器，不能接受。作保守处理，取总传递系数等于1，所以扰力等于离心力。扰力的计算公式为：
------------------------------------（1）
2.7 通风机与鼓风机基础台板的振动判据，应按国标GB中、
2.8 磨煤机与碎煤机钢筋混凝土基础台板的振动判据，当转速大于750r/min时，定为在扰力作用点垂直振动振幅小于100μm，水平振动振幅小于150μm；当转速小于750r/min但大于300r/min时，定为在扰力作用点垂直振动振幅小于150μm，水平振动振幅小于200μm。有时受厂房结构条件的限制，不可能使用较大质量的钢筋混凝土基础台板，则制造厂与用户可适当放宽振动判据，例如对转速大于750r/min的机组，定为在扰力作用点垂直与水平振动振幅小于250μm。对钢框架基础，制造厂与用户可根据运行经验推荐可接受的振动振幅值，例如定为在扰力作用点垂直与水平振动振幅小于500μm。
2.3 汽动给水泵与电动给水泵的转速，高达6000r/min左右，出厂前完成高速动平衡，属于精密机器。必须按国标9239《刚性转子平衡品质许用不平衡的确定》的表2《常用各种刚性转子的平衡品质等级》选取动平衡等级。小汽机、给水泵与液力偶合器的动平衡等级为G2.5级，电动机与前置泵的动平衡等级为G6.3级。扰力按公式（1）计算。
1.7.3 30%的冷态运行重量加给汽轮机排汽缸作为预拉力。百份额取得越小，凝凝汽器荷载的分配：为了防止凝汽器热态工作时因热膨胀而将汽轮机低压排汽缸向上顶起，也为了防止凝汽器单侧水室运行时因偏载而失稳，必须将凝汽器25汽器支承弹簧的刚度也越小，即弹簧越软，价格也越贵。
1.7.4弹簧隔振器的选型：由机器的静重、基础台板的静重、加给汽轮机排汽缸的凝汽器重量份额与吊挂在基础台板上的管道的重量以及这些重力的分布，选择弹簧隔振器的型号，使弹簧隔振器的承载能力留有足够的预量，而系统垂向固有频率在3.0～3.5Hz范围内。