CN206018158U - 一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座 - Google Patents
一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，包括隔振器/阻尼器和机组底座。本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，提供的公共底座可匹配核电用大容量柴油机(9000kW及以上，100t及以上)和发电机，保证两者可靠对中，另外最大限度的集成机组辅助机械和电气设备，包括润滑油湿式油底壳、管道支架、电气端子箱等，使制造、安装及维护便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及电气领域，具体涉及一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座。
背景技术
核电厂大容量备用柴油发电机是核电厂纵深防御的重要设备，在发生失电或其他瞬态情况时向核电厂提供可靠的备用交流电源。
公共底座是核电厂大容量备用柴油发电机组的重要部件，其合理设计直接关系到柴油发电机在正常和异常运行工况下的可靠性和可用性。一般核电厂备用柴油发电机的公共底座主要作为刚性框架基础，公共底座上集成安装柴油机、发电机、隔振器及其他柴油机辅助部件，这种设计便于设备整体集成安装，大大节省安装时间和难度。
但在现有国内设计中，尚无9000kW以上的核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，且无法满足抗震工况下机组的稳定性和关键部件的应力要求。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座。
抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座包括：
隔振器/阻尼器和机组底座；所述机组底座包括底部框架和内部腹板钢条，所述底部框架和内部腹板钢条采用高强度钢材；所述底座框架的底部、腹部、外侧面采用加强筋或板进行结构强化，其稳定性设计满足《钢结构设计规范》要求；柴油机和发电机的安装侧各设置高强度吊耳；柴油机和发电机经配置采用高强度双头螺栓固定于所述底座框架，及采用双螺母和弹簧垫圈满足动载荷工况。
优选地，还包括湿式油底壳，所述湿式油底壳焊接于所述底部框架，所述湿式油底壳的尺寸和接管设计经配置以满足所述湿式油壳有效容量维持机组连续运行7天的要求。
优选地，所述湿式油底壳的内部管道采用加强支架进行固定；所述湿式油底壳整体采用内部加强板进行强度加强。
优选地，还包括机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套；所述机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套经配置集成安装于机组底座框架上以简化外部管道设计。
优选地，包括24个所述隔振器和6个所述阻尼器；所述隔振器经配置满足核电厂对于机组不可更换件60年的寿命要求；所述6个阻尼器单独设置，所述阻尼器选型应确保振动峰值水平；所述隔振器和所述阻尼器经配置根据柴油机和发电机重力、柴油机不平衡往复惯性力、地震力和发电机电磁力进行分布，以使每个所述隔振器在静态载荷和动态载荷下形变和应力保持均匀，同时确定所述隔振器整体刚度使隔振系统上方设备的激励频率至少大于整个系统固有频率的√2(即根号2)倍以满足规范要求的隔振效果。
优选地，所述隔振器为金属隔振器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，提供的公共底座可匹配核电用大容量柴油机(9000kW及以上，100t及以上)和发电机，保证两者可靠对中，另外最大限度的集成机组辅助机械和电气设备，包括润滑油湿式油底壳、管道支架、电气端子箱等，使制造、安装及维护便利。
2、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，提供的公共底座集成合理选型及布局的隔振器和阻尼器，确保机组在静态、正常运行工况及短路等瞬态运行工况下隔振满足柴油机规范书要求。
3、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，确保整体公共底座的不同振型的固有频率远离柴油发电机额定工作转速，在地震烈度8度的情况下底座各承压零部件的应力和应变满足材料许用要求。
4、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，集成安装了柴油机、发电机、联轴器护套、部分管道、管道支架、油底壳、滑油过滤器及其他辅助机械和电气设备，整体运输，安装便利，外部设计简化；本公共底座合理选型隔震器和阻尼器，使机组在任何工况下隔振效果良好，有效的满足机组60年寿命要求；本公共底座采用高强度型钢和加强筋/板，保证了机组在地震烈度8度工况下承压部件满足材料许用应力和应变要求，进一步保证备用柴油发电机在核电站设计基准下的可靠性和可用性；本公共底座设计的湿式油底壳容量有效满足核电厂柴油发电机连续运行7天的要求。
5、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，是目前国内最大的柴油发电机组公共底座，其开发成功为极大地推动了我国核电厂大容量柴油发电机组成套的技术进步。
附图说明
图1为符合本实用新型优选实施例的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座的轴视图。
图2为符合本实用新型优选实施例的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座的侧视图。
图3为符合本实用新型优选实施例的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座的高强度型钢设计图。
图4为符合本实用新型优选实施例的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座的隔振器和阻尼器定位图。
1—阻尼器；2—底座左右平板；3—吊耳；4—外侧筋板；5—内侧筋板；6—隔振器；7—发电机侧加强筋；8—发电机垫板；9—底座后平板；10—发电机区域内侧筋板；11—油底壳中间筋板；12—油底壳上平板；13—前立板 14—管道法兰 15—底座前平板；21—发电机区域底部加强型钢；22—底部加强板；23—加强短型钢；24—底座底部前后平板；25—底座底部左右平板。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座包括：
隔振器6/阻尼器1和机组底座；所述机组底座包括底部框架和内部腹板钢条，所述底部框架和内部腹板钢条采用高强度钢材；所述底座框架的底部、腹部、外侧面采用加强筋或板进行结构强化，其稳定性设计满足《钢结构设计规范》要求；柴油机和发电机的安装侧各设置高强度吊耳；柴油机和发电机经配置采用高强度双头螺栓固定于所述底座框架，及采用双螺母和弹簧垫圈满足动载荷工况。
优选地，还包括湿式油底壳，所述湿式油底壳焊接于所述底部框架，所述湿式油底壳的尺寸和接管设计经配置以满足所述湿式油壳有效容量维持机组连续运行7天的要求。
优选地，所述湿式油底壳的内部管道采用加强支架进行固定；所述湿式油底壳整体采用内部加强板进行强度加强。
优选地，还包括机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套；所述机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套经配置集成安装于机组底座框架上以简化外部管道设计。
优选地，包括24个所述隔振器6和6个所述阻尼器1；所述隔振器经配置满足核电厂对于机组不可更换件60年的寿命要求；所述6个阻尼器单独设置，所述阻尼器选型应确保振动峰值水平；所述隔振器和所述阻尼器经配置根据柴油机和发电机重力、柴油机不平衡往复惯性力、地震力和发电机电磁力进行分布，以使每个所述隔振器在静态载荷和动态载荷下形变和应力保持均匀，同时确定所述隔振器整体刚度使隔振系统上方设备的激励频率至少大于整个系统固有频率的√2(即根号2)倍以满足规范要求的隔振效果。
优选地，所述隔振器为金属隔振器。
1.公共底座结构设计
本实用新型专利的柴油发电机组公共底座外形尺寸(L×W×H)为11883×4050×1390mm，总重量约为42.3吨。
整体采用双层框架式结构。该底座支承部分由四个大型工字钢(型号：DIN EN1025-3 HE400A)组成，同时在其底部中间及两边辅以同样型号的三种短型钢23和底部加强板22(由钢板制成)予以结构加强，构成整个底座最重要的承压部分。经抗震力学分析所选用的工字钢的许用载荷值均要远大于各种工况静载荷和动载荷。
柴油机安装在两块厚95mm的油底壳上平板(由钢板制成)上，柴油机的安装平面与工字钢平面之间采用两块立板连接，在其两边及内部各有筋板对其进行加固，以工字钢上平面为基准使用钢板焊接，使其与四周形成一个封闭的空间，则为柴油机的油底壳。
公共底座所用主要材料为AH32(GB712)高强度船用结构钢板，其中作为主要支撑的型钢选用进口材料S235JR(DIN EN 10025)，以确保其可靠性；不承力的小部件使用Q234A(GB/T706)。
高强度型钢的设计表如下：
2.公共底座油底壳设计
本实用新型专利的柴油发电机组公共底座油底壳为湿式型式，有效容积为2.6m3，总容积为5.2m3。油底壳接管设有润滑油出油管、回油管、润滑油添加管、泄放管。出油管伸入油底壳内部且避免润滑油扰动影响，内部管道采用加强支架进行固定。
3.公共底座隔振器和阻尼器设计
公共底座与基础之间安装有24个隔振器和6个阻尼器。隔振器在水平平面共有20个呈对称分布，柴油机端和发电机端分别安装2个；阻尼器在水平平面共有6个呈对称分布(详见图4)。隔振器和阻尼器的分布确保每个隔振器在静态载荷和动态载荷下形变和应力保持均匀。隔振器同公共底座集成安装后运往现场，减少现场安装工作量。隔振器的刚度选型为Kx＝5306N/mm，Ky＝5306N/mm，Kz＝7608N/mm；阻尼器阻尼值选型确定为Cx＝250000N.s/m，Cy＝250000N.s/m，Cz＝250000N.s/m。
4.公共底座接口设计
本实用新型专利中的公共底座采用10.9级性能的M42地脚螺栓与混凝土基础连接；发电机通过M42高强度螺栓与公共底座进行连接；柴油机通过M36通高强度螺栓与公共底座进行连接，螺栓为高强度双头螺栓，并采用双螺母和弹簧垫圈满足动载荷工况；隔振器采用M26螺栓与公共底座框架型钢连接。
5.抗震分析
本实用新型专利中的公共底座经过详细的抗震分析以证明结构的可靠性。抗震分析采用ANSYS有限元软件进行，以确定柴油机组的整体动态特性(包括频率、振型等)、公共底座在不同载荷工况下的应力分布，以及关键连接件(螺栓等)受到的载荷。柴油机组模型中考虑公共底座、柴油机和发电机，均简化成板壳单元(SHELL)进行建模，隔振器采用弹簧单元进行建模。最大载荷组合包括8度地震载荷以及柴油发电机组自重。其中地震反应谱根据GB 50260《电力设施抗震设计规范》抗震8度3％的设备阻尼比生成。公共底座及其连接螺栓的应力分别按照ASME规范第III卷NF分卷对板壳型支承件和螺栓连接件的相关应力限制要求进行评定。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，提供的公共底座可匹配核电用大容量柴油机(9000kW及以上，100t及以上)和发电机，保证两者可靠对中，另外最大限度的集成机组辅助机械和电气设备，包括润滑油湿式油底壳、管道支架、电气端子箱等，使制造、安装及维护便利。
2、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，提供的公共底座集成合理选型及布局的隔振器和阻尼器，确保机组在静态、正常运行工况及短路等瞬态运行工况下隔振满足柴油机规范书要求。
3、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，确保整体公共底座的不同振型的固有频率远离柴油发电机额定工作转速，在地震烈度8度的情况下底座各承压零部件的应力和应变满足材料许用要求。
4、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，集成安装了柴油机、发电机、联轴器护套、部分管道、管道支架、油底壳、滑油过滤器及其他辅助机械和电气设备，整体运输，安装便利，外部设计简化；本公共底座合理选型隔震器和阻尼器，使机组在任何工况下隔振效果良好，有效的满足机组60年寿命要求；本公共底座采用高强度型钢和加强筋/板(详见图1和2)，保证了机组在地震烈度8度工况下承压部件满足材料许用应力和应变要求，进一步保证备用柴油发电机在核电站设计基准下的可靠性和可用性；本公共底座设计的湿式油底壳容量有效满足核电厂柴油发电机连续运行7天的要求。
5、本实用新型提供的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，是目前国内最大的柴油发电机组公共底座，其开发成功为极大地推动了我国核电厂大容量柴油发电机组成套的技术进步。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。
显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，包括隔振器/阻尼器和机组底座；所述机组底座包括底部框架和内部腹板钢条，所述底部框架和内部腹板钢条采用高强度钢材；所述底座框架的底部、腹部、外侧面采用加强筋或板进行结构强化；柴油机和发电机的安装侧各设置高强度吊耳；柴油机和发电机经配置采用高强度双头螺栓固定于所述底座框架，及采用双螺母和弹簧垫圈满足动载荷工况。
2.如权利要求1所述的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，还包括湿式油底壳，所述湿式油底壳焊接于所述底部框架，所述湿式油底壳的尺寸和接管设计经配置以满足所述湿式油壳有效容量维持机组连续运行7天的要求。
3.如权利要求2所述的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，所述湿式油底壳的内部管道采用加强支架进行固定；所述湿式油底壳整体采用内部加强板进行强度加强。
4.如权利要求1所述的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，还包括机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套；所述机组两侧和自由端管道支架、润滑油自净式滤器、联轴器护套经配置集成安装于机组底座框架上以简化外部管道设计。
5.如权利要求1所述的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，包括24个所述隔振器和6个所述阻尼器；所述隔振器经配置满足核电厂对于机组不可更换件60年的寿命要求；所述6个阻尼器单独设置；所述隔振器和所述阻尼器经配置根据柴油机和发电机重力、柴油机不平衡往复惯性力、地震力和发电机电磁力进行分布，以使每个所述隔振器在静态载荷和动态载荷下形变和应力保持均匀，同时确定所述隔振器整体刚度使隔振系统上方设备的激励频率至少大于整个系统固有频率的√2倍以满足规范要求的隔振效果。
6.如权利要求5所述的抗震类核电厂大容量备用柴油发电机公共底座，其特征在于，所述隔振器为金属隔振器。
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