弹簧隔振汽机基础考虑静位移和变形性能的设计探讨

作者:黄长华;尹谦钧;李鹏 刊名:南方能源建设 上传者:刘忠瑞

【摘要】本文探讨了静位移和变形计算在设计弹簧隔振汽机基础时的重要性,介绍了几个主要汽轮发电机厂家的设计导则对于汽机基础的静位移和变形要求的具体规定,介绍一个设计实例,论述了静位移和变形计算在进行隔振器选型与布置时的作用。

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作为支承电厂核心设备——汽轮发电机的汽机基础,必须具备三个方面的性能:(1)基础在扰力作用下的动力响应应在允许的范围内;(2)基础应有足够的强度来应对地震、短路等特殊荷载;(3)基础应有足够的刚度,以避免在设备正常运行荷载下发生过大的位移和变形。在以往的设计过程中,我们往往只关注了基础前两方面的性能,即基础的动力特性和承载力,而对于基础的静位移和变形性能,由于计算繁琐,则往往被设计者忽略了。对于传统的框架式汽机基础,由于采用了大截面的梁柱构件,其刚度很大,在正常运行工况下往往只会产生微小的位移和变形量,因此忽略静位移和变形计算并不会对基础的性能产生影响。而对于 采用了弹簧隔振的汽机基础,由于将下部框架柱头和台板通过一层弹簧隔振器隔开,在提高了基础的动力特性的同时,却使得基础的刚度出现了明显的下降,这就使得基础的静位移和变形性能必须引起设计者足够的重视,基础仍需要具备足够的刚度来满足设备正常运行的需求。在多个工程的隔振基础设计过程中发现,基座的静位移和变形指标往往成为了厂家要求里最为“苛刻”的指标,出现过不满足的情况,还影响到隔振器的选型和布置。基础设计师要向设备厂家提供静位移和变形的详细计算结果,再经过与厂家进行反复讨论,得到厂家的最终确认意见后,才能形成最终的设计成品。静位移和变形计算通常是依据厂家的设计导则进行的,不同的厂家对于静位移和变形的计算内容以及给定的允许值不同。以下就针对几个主要的汽轮发电机厂家设计导则(要求)对静位移和变形计算的规定进行讨论。 1汽轮发电机厂家设计要求目前,国内采用的汽轮发电机型主要有ALS-TOM机型,SEIM ENS机型以及三菱机型。这三个厂家针对其各自的汽轮发电机都有一份基础设计要求文件,称为基础设计导则。ALSTOM汽机基座设计要求(TG FOUNDA-TION REQUIREM ENTS)[1]指出,基础在轴系找中后产生的变形将使轴承支座处的荷载产生变化,如果超过了允许值,轴系的动力和静力特性将发生大的改变。因此,有必要预测这些变形。ALSTOM汽机基座设计导则(Design Criteriafor Turbine Generator Foundations)[2]规定了“基础结构必须具备足够大的总刚度,以确保在各种运行条件下机组轴系能保持对中。即基础的最大运行变形量必须在机器制造厂商规定的范围内。”因此,必须通过限制基础载运行载荷下产生的变形,防止机组轴系对中的恶化甚至破坏。导则提出了将机组轴系轴线的垂直方向变形、机组轴系轴线的水平方向变形、台板表面水平横向的曲率、台板横梁的变形、下部支撑结构的柔度、基础绝对沉降和差异沉降等参数作为限制基础位移和变形过大的指标。SEIM ENS导则(STIM02.002 Foundation De-sign)[3]提出,基础要有足够大的刚度来抵抗运行荷载,以防止某个汽轮发电机部件发生不可接受的变形(偏差、位移和不对中等);基础在自重和螺栓预紧力作用下发生较小的徐变,以防止某个汽轮发电机部件发生长期不可接受的变形(偏差、位移和不对中等)。导则中指出,相邻轴承点间的变形差可能会导致轴承点承受不可接受的荷载、转子失去动平衡以及转子出现不可接受的往复弯曲应力。这些变形差会影响设备正常运行所需要的最小净空。三菱导则(REFERENCE DESIGN NOTE FORGT FOUNDATION)[4]提出了相邻轴承点的沉降位移差不大于0.3 mm,汽机基础与主厂房的沉降差不超过5 mm,基础本身的沉降差不超过1/1 000。2静位移和变形计算对几个厂家的设计导则进行总结,可以得

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