CN100342174C - 锅炉构架减振导向装置 - Google Patents

Abstract

锅炉构架减振导向装置，它涉及一种锅炉构架导向装置。本发明解决了传统的锅炉构架导向装置为抵抗锅炉炉体产生的额外水平地震力，采用增加锅炉构架构件的截面积和增加垂直支撑的办法，存在用钢量增加，投资成本增加问题。本发明的滑槽扣件2与垫板5相对垂直放置，滑槽扣件2内装有与滑槽扣件2咬合的滑槽1，滑槽扣件2上固定装有第一永磁摩擦片3，第一永磁摩擦片3与固定在垫板5上的第二永磁摩擦片4吸合在一起，垫板5与装在外套筒7内的内套筒6固接，内套筒6和外套筒7内装有两端分别与第一支座8和第二支座10铰接的粘滞阻尼器9，第一支座8与滑槽扣件2固接，第二支座10与锅炉构架内柱12固接。本发明可使锅炉构架减振效果好。

Description

锅炉构架减振导向装置

技术领域

本发明涉及一种锅炉构架导向装置，具体涉及一种锅炉构架减振导向装置。

背景技术

火电锅炉作为火电厂最重要的电力设施之一，其抗震能力的强弱主要由锅炉构架的抗震能力决定。通过长期研究发现，改造传统的锅炉导向装置是提高锅炉构架整体抗震能力最为有效的手段。锅炉炉体在发电时会沿竖直方向受热膨胀，现在普遍采用的锅炉构架导向装置的主要功能就是允许锅炉炉体沿竖直方向受热膨胀，同时限制锅炉炉体与锅炉构架在水平方向上的相对运动。由于锅炉炉体的重量是锅炉构架的4～5倍，所以在地震发生时，锅炉炉体因为水平地震加速度作用产生相当于锅炉构架自身4～5倍的水平地震力，该地震力通过传统的锅炉构架导向装置直接传递到锅炉构架上，而且地震力的传递是通过传统的导向装置构件间的碰撞来实现的，因此极大地增加了锅炉构架的负担。为了抵抗由于锅炉炉体在地震作用下沿水平方向晃动而产生的额外水平地震力，减小锅炉构架的地震反应，保证锅炉构架体系的安全，通过采用增加锅炉构架构件的柱截面面积和增加垂直支撑的办法来提高锅炉构架的水平刚度，这不但增加了用钢量，还增加了锅炉发电站的建设投资成本。

发明内容

本发明的目的是为解决传统的锅炉构架导向装置为抵抗锅炉炉体在地震作用下沿水平方向晃动而产生的额外水平地震力，提高锅炉构架的水平刚度，采用增加锅炉构架构件的柱截面面积和增加垂直支撑的办法，存在用钢量增加，投资成本增加问题提供的一种锅炉构架减振导向装置。它包括与锅炉炉体水平向钢箍11固定连接的滑槽1、滑槽扣件2、永磁摩擦片、垫板5、套筒、第一支座8、第二支座10、粘滞阻尼器9；所述的套筒由内套筒6及与锅炉构架内柱12固定连接的外套筒7组成；所述的永磁摩擦片由第一永磁摩擦片3和第二永磁摩擦片4组成；滑槽扣件2与垫板5相对垂直放置，滑槽扣件2内沿垂直方向装有与滑槽扣件2咬合的滑槽1，垫板5上具有槽孔5-1，垫板(5)的下侧面板上在槽孔的周围固定装有第二永磁摩擦片4，第二永磁摩擦片4与第一永磁摩擦片3相互吸合在一起，第一永磁摩擦片3与滑槽扣件2的一侧面板固定连接，垫板5的另一侧面板与内套筒6的一端固定连接，内套筒6的另一端装在外套筒7内，套筒内装有粘滞阻尼器9，粘滞阻尼器9的一端与固定在滑槽扣件2上的第一支座8铰接，粘滞阻尼器9的另一端与固定在锅炉构架内柱12上的第二支座10铰接。

本发明具有以下有益效果：一、本发明以永磁摩擦片和粘滞阻尼器为主要工作部件，在该导向装置使用过程中无需外界能源的输入，该导向装置安装在锅炉构架上后，保留了限制锅炉炉体与锅炉构架在水平方向相对运动的功能，与此同时还能减小地震作用下锅炉炉体传递到锅炉构架上的水平地震力，降低锅炉炉体的摆动幅度，减小锅炉构架的地震反应，从而有效地减小了锅炉构架的整体用钢量，降低了投资成本，提高了经济效益。二、该导向装置保留了传统锅炉构架导向装置的功能，当锅炉炉体受热沿垂直方向发生膨胀或因冷却发生收缩时，锅炉炉体水平向钢箍带动该导向装置的滑槽沿垂直方向上下移动，由于滑槽扣件与滑槽相互咬合，所以两部件可以沿竖直方向没有阻碍地相对运动，使锅炉炉体可以自由地收缩或者膨胀。三、本发明所采用的永磁摩擦片，具备了自我调节的功能，它即可实现对锅炉构架结构位移反应的识别，同时还可根据反应施加控制力。因此，该导向装置是一种没有任何智能材料的、具有自识别和自调整功能的智能型耗能装置。四、当地震发生时，若锅炉炉体与锅炉构架沿Z轴方向有相对运动的趋势，锅炉炉体与锅炉构架间的相互作用力是通过永磁摩擦片传递的，当该作用力大于永磁摩擦片的起滑力时，第一永磁摩擦片和第二永磁摩擦片相对滑动，因此锅炉炉体通过该导向装置沿Z轴方向传到锅炉构架的力将小于永磁摩擦片的起滑力，而且通过第一永磁摩擦片和第二永磁摩擦片之间的往复运动，锅炉炉体部分的地震能量将会被耗散掉，从而能有效地减少锅炉炉体的振幅。若锅炉炉体与锅炉构架沿X轴方向有相对运动的趋势，锅炉炉体与锅炉构架间的相互作用力是通过粘滞阻尼器传递的，该作用力的大小与锅炉炉体与锅炉构架之间沿X轴方向的相对运动速度相关，而这种粘滞阻尼器还具有耗能功能。五、本发明具有结构简单、使用方便、成本低、锅炉构架整体减振效果好的优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构俯视图，图2是图1的A-A剖视图，图3是本发明的整体结构俯视剖视图，图4是图3的B-B剖视图，图5是第一永磁摩擦片3与滑槽扣件2固定连接的主视图，图6是第二永磁摩擦片4与垫板5固定连接的主视图，图7是图3的C-C剖视图，图8是在锅炉炉体与锅炉构架之间安装了本发明的导向装置后，锅炉构架结构在七度地震作用下的Y向顶层位移的控制效果图，图9是在锅炉炉体与锅炉构架之间安装了本发明的导向装置后，锅炉构架结构在八度地震作用下的Y向顶层位移的控制效果图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图3、图4、图5、图6说明本实施方式，本实施方式由与锅炉炉体水平向钢箍11固定连接的滑槽1、滑槽扣件2、永磁摩擦片、垫板5、套筒、第一支座8、第二支座10、粘滞阻尼器9组成；所述的套筒由内套筒6及与锅炉构架内柱12固定连接的外套筒7组成；所述的永磁摩擦片由第一永磁摩擦片3和第二永磁摩擦片4组成；滑槽扣件2与垫板5相对垂直放置，滑槽扣件2内沿垂直方向装有与滑槽扣件2咬合的滑槽1，垫板5上具有槽孔5-1，垫板(5)的下侧面板上在槽孔的周围固定装有第二永磁摩擦片4，第二永磁摩擦片4与第一永磁摩擦片3相互吸合在一起，第一永磁摩擦片3与滑槽扣件2的一侧面板固定连接，垫板5的另一侧面板与内套筒6的一端固定连接，内套筒6的另一端装在外套筒7内，套筒内装有粘滞阻尼器9，粘滞阻尼器9的一端与固定在滑槽扣件2上的第一支座8铰接，粘滞阻尼器9的另一端与固定在锅炉构架内柱12上的第二支座10铰接。

本实施方式中，滑槽1采用碳钢材料制成，滑槽1与锅炉炉体水平向钢箍11之间用螺栓固定连接；滑槽扣件2采用碳钢材料制成，滑槽扣件2与滑槽1相互咬合并能沿垂直方向相对运动；第一永磁摩擦片3镶嵌固定在滑槽扣件2上，第一永磁摩擦片3与第二永磁摩擦片4之间通过磁力而相互吸紧并产生摩擦力；第二永磁摩擦片4镶嵌固定在由碳钢材料制成的垫板5上，垫板5与由碳钢材料制成的内套筒6之间采用焊接的方式连接；内套筒6的外径与由碳钢材料制成的外套筒7的内径相同，外套筒7套在内套筒6的外面，二者彼此间可以沿轴向滑动；外套筒7与锅炉构架内柱12之间用螺栓固定连接；在垫板5上设置有槽孔5-1，利于将第一支座8固定在滑槽扣件2上；第一支座8通过槽孔5-1与滑槽扣件2焊接；粘滞阻尼器9的两端分别与第一支座8和第二支座10铰接；第二支座10与锅炉构架内柱12之间通过螺栓固定连接。本发明所采用的粘滞阻尼器9选用Taylor(美国)公司的液体阻尼器，阻尼力在1250～2500kN之间、工作行程在80～150mm之间，选用两种粘滞阻尼器9：一种是阻尼力为2225kN、工作行程为±150mm的粘滞阻尼器9；另一种是阻尼力为1450kN、工作行程为±100mm的粘滞阻尼器9。

本发明具有双向耗能减振功能，采用构造及布置方式不同的永磁摩擦片及设计参数不同的粘滞阻尼器9可为该导向装置提供不同的减振耗能功能，这使得该导向装置的设计相当灵活。为了证明安装本发明的导向装置能有效的减小锅炉构架在地震作用下的反应，用有限元软件ANSYS8.0建立了锅炉构架与本发明的导向装置的有限元模型并进行地震反应分析。有限元模型及有限元分析结果如下：

算例一：锅炉构架结构按七度抗震设防标准设计，仅在底层(锅炉构架第四层)布置该导向装置的锅炉构架在七度地震作用下的反应(该导向装置的参数设置：X方向摩擦阻尼器90吨，Y方向粘滞阻尼器200吨)如下(见附图9中的曲线I)：

a、锅炉及锅炉构架的最大相对位移：X方向：0.45mm；Y方向：3.3mm。

b、锅炉构架顶层最大位移：X方向：82.4mm；Y方向：119.2mm。

c、锅炉构架层间位移比较：X向最大：15.8mm；Y向最大：19.8mm。

层数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											X向	7.9	9.7	8.1	15.8	8.1	8.0.	8.8	9.2	3.9	3.0
Y向	15.5	20.1	19.6	19.8	10.1	9.6	8.9	8.6	4.2	3.8

算例二：锅炉构架结构按七度抗震设防标准设计，没有布置导向装置的锅炉构架在七度地震作用下的反应如下(见附图8中的曲线II)：

a、锅炉和锅炉构架的最大相对位移：可以忽略。

b、锅炉构架顶层最大位移：X方向：96.8mm；Y方向：141.1mm。

c、锅炉构架层间位移比较：X向最大：14.8mm；Y向最大：24.8mm。

层数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											X向	8.7	10.9	8.8	12.2	14.8	13.9	12	9.3	3.6	2.9
Y向	19.1	24.6	24.8	17.7	14.9	12.8	13.2	7.5	4.3	3.1

算例三：锅炉结构按七度抗震设防标准设计，仅在底层(锅炉构架第四层)布置该导向装置的锅炉构架在八度地震作用下的反应(该导向装置参数设置：X方向摩擦阻尼器90吨，Y方向粘滞阻尼器200吨)如下(见附图9中的曲线III)：

a、锅炉和锅炉构架的最大相对位移：X方向最大43mm；Y方向最大98.6mm。

b、锅炉构架顶层最大位移：X方向：103mm；Y方向：152mm。

c、锅炉构架层间位移比较：X向最大：22.2mm；Y向最大：23.2mm。

层数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											X向	10.8	12.7	13.2	22.2	9.1	9.2	9.9	10.7	4.5	3.5
Y向	18.7	23.1	23.2	23.7	14.3	13.8	13.4	12.5	6.2	3.9

算例四：锅炉构架结构按七度抗震设防标准设计，没有布置该导向装置的锅炉构架在八度地震作用下的反应如下(见附图9中的曲线IV)：

a、锅炉和构架的最大相对位移：可以忽略。

b、锅炉构架顶层最大位移：X方向：168mm；Y方向：254.9mm。

c、锅炉构架层间位移比较：X向最大：28.1mm；Y向最大：45.1mm。

层数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											X向	16.6	20.2	17.0	28.1	21.9	20.3	17.8	15.8	6.2	5.0
Y向	35.8	45.1	45.0	35.1	28.9	21.8	20.7	12.3	7.0	6.3

算例五：锅炉构架结构按八度抗震设防标准设计，没有布置该导向装置的锅炉构架在八度地震作用下的反应如下(见附图9中的曲线V)：

a、锅炉和构架的最大相对位移：几乎可以忽略。

b、锅炉构架顶层最大位移：X方向：150.5mm；Y方向：233.8mm。

c、锅炉构架层间位移比较：X向最大：25.2mm；Y向最大：41.5mm。

层数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

X向	14.7	18	15.1	25.2	19.5	18.1	15.7	14.3	5.6	4.4
											Y向	31.7	41.1	41.5	30.2	26	19.5	20	12.2	6.8	4.9

比较算例一和算例二可以看出，安装该导向装置对锅炉结构在7度地震作用下的反应有比较明显的控制效果(参见附图8)，能使Y向最大顶层位移减少约18％；比较算例三、四和五(参见附图9)可以看出，安装该导向装置对锅炉结构在8度地震作用下的反应有很明显的控制效果，能使最大顶层位移减少约67％，这比锅炉构架结构按8度设计时的结构顶层位移还减少46％。

具体实施方式二：结合图1、图4说明本实施方式，本实施方式的滑槽1内沿高度方向具有贯通的长孔1-1，与长孔1-1的两个小侧面相对应的滑槽1的外端面上沿高度方向具有对称的滑道1-2。滑槽1内沿高度方向加工出贯通的长孔1-1，在保证滑槽1结构刚度的前提下，还可减轻滑槽1的整体重量。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的滑槽扣件2具有与滑槽1的滑道1-2相配合的滑槽扣2-1。采用上述结构的滑槽扣件2，不仅结构简单，同时还可保证滑槽1在滑槽扣件2内上下运动自如。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1、图3、图4、图5、图6说明本实施方式，本实施方式的第一永磁摩擦片3和第二永磁摩擦片4均由钕铁硼永磁铁合金片制成。采用此材料的第一永磁摩擦片3和第二永磁摩擦片4，不仅磁性好，同时还可保证第一永磁摩擦片3与第二永磁摩擦片4紧密吸合在一起。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3、图4说明本实施方式，本实施方式的内套筒6和外套筒7采用间隙配合。采用上述结构可保证该装置使用安全、可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图2、图3说明本实施方式，本实施方式的垫板5上的槽孔5-1设置在内套筒6的筒径Φ内。采用上述结构，可保证内套筒6与垫板5牢固地连接在一起。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1、图3、图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式还增加有内套筒加强筋14；内套筒加强筋14分别与内套筒6的外壁和垫板5固定连接。增加内套筒加强筋14，可保证内套筒6与垫板5牢固地固定在一起。

具体实施方式八：结合图2说明本实施方式，本实施方式的内套筒加强筋14沿内套筒6的外圆周端面均匀分布。采用上述结构，可保证内套筒6承受外力均匀一致。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图1、图3、图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：本实施方式还增加有外套筒加强筋15；外套筒加强筋15分别与外套筒7的外壁和锅炉构架内柱12固定连接。增加外套筒加强筋15，可保证外套筒7与锅炉构架内柱12牢固地固定在一起。

具体实施方式十：结合图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九的不同点是：本实施方式的外套筒加强筋15沿外套筒7的外圆周端面均匀分布。采用上述结构，可保证外套筒7承受外力均匀一致。

Claims (10)

1、一种锅炉构架减振导向装置，其特征在于它包括与锅炉炉体水平向钢箍(11)固定连接的滑槽(1)、滑槽扣件(2)、永磁摩擦片、垫板(5)、套筒、第一支座(8)、第二支座(10)、粘滞阻尼器(9)；所述的套筒由内套筒(6)及与锅炉构架内柱(12)固定连接的外套筒(7)组成；所述的永磁摩擦片由第一永磁摩擦片(3)和第二永磁摩擦片(4)组成；滑槽扣件(2)与垫板(5)相对垂直放置，滑槽扣件(2)内沿垂直方向装有与滑槽扣件(2)咬合的滑槽(1)，垫板(5)上具有槽孔(5-1)，垫板(5)的下侧面板上在槽孔的周围固定装有第二永磁摩擦片(4)，第二永磁摩擦片(4)与第一永磁摩擦片(3)相互吸合在一起，第一永磁摩擦片(3)与滑槽扣件(2)的一侧面板固定连接，垫板(5)的另一侧面板与内套筒(6)的一端固定连接，内套筒(6)的另一端装在外套筒(7)内，套筒内装有粘滞阻尼器(9)，粘滞阻尼器(9)的一端与固定在滑槽扣件(2)上的第一支座(8)铰接，粘滞阻尼器(9)的另一端与固定在锅炉构架内柱(12)上的第二支座(10)铰接。

2、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于滑槽(1)内沿高度方向具有贯通的长孔(1-1)，与长孔(1-1)的两个小侧面相对应的滑槽(1)的外端面上沿高度方向具有对称的滑道(1-2)。

3、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于滑槽扣件(2)具有与滑槽(1)的滑道(1-2)相配合的滑槽扣(2-1)。

4、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于所述的第一永磁摩擦片(3)和第二永磁摩擦片(4)均由钕铁硼永磁铁合金片制成。

5、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于内套筒(6)和外套筒(7)采用间隙配合。

6、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于垫板(5)上的槽孔(5-1)设置在内套筒(6)的筒径(Φ)内。

7、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于它还包括内套筒加强筋(14)；内套筒加强筋(14)分别与内套筒(6)的外壁和垫板(5)固定连接。

8、根据权利要求7所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于内套筒加强筋(14)沿内套筒(6)的外圆周端面均匀分布。

9、根据权利要求1所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于它还包括外套筒加强筋(15)；外套筒加强筋(15)分别与外套筒(7)的外壁和锅炉构架内柱(12)固定连接。

10、根据权利要求9所述的锅炉构架减振导向装置，其特征在于外套筒加强筋(15)沿外套筒(7)的外圆周端面均匀分布。

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