CN206439573U - 一种汽轮发电机弹簧隔震基础 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，包括；汽轮发电机基础台板、主厂房运转层平台、汽轮机组和汽机基座减振阻尼器。汽轮发电机基础台板上设有汽轮机组；汽轮机组包括多个气缸；气缸沿汽轮机组的主轴排列，并且设有多个轴承座；以轴承座为中心，以汽轮机组的主轴为对称轴，在对称轴的两侧对称布置有汽机基座减振阻尼器。本实用新型的隔震基础可以减小汽轮发电机基础台板振动，减小基座及汽轮发电机振动。

Description

一种汽轮发电机弹簧隔震基础
技术领域
本实用新型涉及机械工程领域，特别涉及一种汽轮发电机弹簧隔震基础。
背景技术
传统的汽轮发电机弹簧隔震基础仅有竖直方向的弹簧起到隔震的作用，而弹簧隔震基础与主厂房运转层平台在地震或其他水平荷载作用下，基础台板与运转层平台易发生碰撞。地震作用下，传统弹簧隔震汽轮发电机基础耗能能力较弱，传导到汽轮发电机上的地震力较大，而汽轮发电机所能承受的地震力有限，在高烈度地震区，在地震作用下弹簧隔震汽轮发电机基础易产生较大加速度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种汽轮发电机弹簧隔震基础,以解决目前弹簧隔震汽轮发电机基础耗能能力较弱的问题。
在本实用新型中，本实用新型提供了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，包括；汽轮发电机基础台板、主厂房运转层平台、汽轮机组和汽机基座减振阻尼器；
所述汽轮发电机基础台板上设有所述汽轮机组；
所述汽轮机组包括多个气缸；
所述气缸沿所述汽轮机组的主轴排列，并且设有多个轴承座；以及
以所述轴承座为中心，以所述汽轮机组的主轴为对称轴，在所述对称轴的两侧对称布置有所述汽机基座减振阻尼器。
在另一优选例中，所述汽机基座减振阻尼器位于所述汽轮发电机基础台板和主厂房运转层平台之间，并且所述汽机基座减振阻尼器为水平减振阻尼器。
在另一优选例中，所述汽机基座减振阻尼器位于所述轴承座所在的直线上。
在另一优选例中，所述汽机基座减振阻尼器位于所述轴承座所在直线的两侧。
在另一优选例中，位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器的数量相同。
在另一优选例中，位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器之间设有空隙。
在另一优选例中，所述隔震基础还包括防震阻尼器；
所述防震阻尼器位于所述汽轮发电机基础台板和主厂房运转层平台之间；以及
所述防震阻尼器的振动方向垂直于所述汽机基座减振阻尼器的振动方向。
在另一优选例中，所述隔震基础还包括汽轮发电机基础下部框架；以及
所述汽轮发电机基础下部框架位于所述汽轮发电机基础台板下方，并连接于所述汽轮发电机基础台板。
在另一优选例中，所述汽轮发电机基础下部框架与所述汽轮发电机基础台板之间设有隔震弹簧。
在另一优选例中，所述轴承座的数量为6-15，所述轴承座之间的距离为1-10m。
应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一赘述。
附图说明
图1为本实用新型一实施例中的汽轮发电机弹簧隔震基础的俯视图。
图2为本实用新型一实施例中的汽轮发电机弹簧隔震基础的剖视图。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，首次开发了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，在汽轮发电机基础台板与主厂房运转层平台结构间设置水平向阻尼器，可减小水平荷载作用下汽轮发电机基础台板与主厂房楼板间的相对位移，在此基础上，完成了本实用新型。
隔震基础
本实用新型提供了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，包括；汽轮发电机基础台板、主厂房运转层平台、汽轮机组和汽机基座减振阻尼器。
所述汽轮发电机基础台板上设有所述汽轮机组；所述汽轮机组包括多个气缸；所述气缸沿所述汽轮机组的主轴排列，并且设有多个轴承座；以及以所述轴承座为中心，以所述汽轮机组的主轴为对称轴，在所述对称轴的两侧对称布置有所述汽机基座减振阻尼器。
所述汽机基座减振阻尼器位于所述汽轮发电机基础台板和主厂房运转层平台之间，并且所述汽机基座减振阻尼器为水平减振阻尼器，该阻尼器种类可不限制，可采用粘滞阻尼器或摩擦阻尼器。阻尼器一端与汽轮发电机基础台板纵横梁连接，另一端与主厂房运转层平台框架梁或柱连接，连接方式为在基础台板与主厂房框架梁上预埋埋件，阻尼器与埋件焊接连接，当主厂房框架为钢结构时，可直接与主厂房框架钢结构焊接。
阻尼器布置方法
大型汽轮发电机转子质量不平衡力引起转子轴承及轴承座振动，若振动过大，会引起汽轮发电机停机，严重影响火电或核电厂房的运行。通过采用带水平向阻尼器的汽轮发电机弹簧隔振基础，可通过阻尼器耗散汽轮机组振动的能量，进而减小转子轴承座振动，使电厂长期安全稳定运行。
汽轮发电机转子转动可模拟为谐振力作用在基础上，通过建立动力平衡方程，结构位移解可分为稳态部分和瞬态部分。
具有粘滞阻尼的汽轮机组基础在谐振力作用下的振动微分方程为：
式中：
u----为设备支承点位移，即轴承座处位移；
m----为质量，包括基础台板及支承在台板上的设备和管道重；
c----为粘滞阻尼系数；
k----为水平向刚度，即弹簧隔振汽轮发电机基础台板底部弹簧水平向总刚度；
p0----为激振力，根据汽轮发电机平衡质量等级确定；
ω----为激振力频率，即汽轮机组转动频率。
其稳态解为：
式中：
ωn----为基座固有频率；
ξ----为阻尼比，
通过在运转层平台及汽轮发电机基础台板间设置阻尼器增大结构阻尼比，以减小稳态荷载作用下的结构振动位移。
阻尼器通过相对位移提供阻尼，汽轮发电机基础在设备转子振动荷载通过汽轮发电机转子不平衡等级施加。
扰力幅值如下式所示：
Poi＝MgiGΩ2/ω
式中：
Poi－动扰力；
Mgi－为作用在基础第i点(扰力点)的机器转子质量；
ω－机器的工作转速；
Ω－强迫振动分析时的激振转速；
G－平衡质量等级，平衡质量等级由厂家提供，可根据转子出厂动平衡等级降低一级采用mm/s。
扰力大小与机器转子质量成正比，故布置水平向阻尼器时，阻尼器设置应与转子质量成正比，以使机器转动产生的相对位移均匀，避免因阻尼器设置不合理导致台板扭转变形。
以粘滞阻尼器为例，粘滞阻尼器产生的阻尼力可由以下公式计算：
F＝cvα
式中：
F---阻尼力；
c---阻尼系数；
v---粘滞阻尼器两端相对速度；
α---速度指数。
设置阻尼器时可将汽轮发电机机组的动扰力值与粘滞阻尼器的阻尼力进行比较计算，在各个轴承处计算得扰力值使其与相应位置处的阻尼力相等，计算得相应位置处需布置的阻尼器个数，如下式所示。
Poi＝nFi
式中：
n----为各转子轴承位置两边设置的阻尼器个数。
其他类型的阻尼器也可通过阻尼力与动扰力相等的方法计算布置阻尼器。
本实用新型的主要优点包括：
(a)在汽轮发电机基础台板与主厂房运转层平台结构间设置水平向阻尼器，可减小汽轮发电机基础台板振动，减小基座及汽轮发电机振动，耗散能量，台板上的精密仪器的抗震性能提高，可减小设备截面尺寸，在地震工况下可减小台板上汽轮发电机的损坏，以致地震后可继续安全稳定运行，为社会提供应急电力，为社会用电提供有力保障。
(b)减少设备振动，保证电厂安全稳定运行。
(c)带动阻尼器生产，帮助提高汽轮发电机运行效率，减少维修及保养。
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，包括；汽轮发电机基础台板1、主厂房运转层平台2、汽轮机组和汽机基座减振阻尼器3。
所述汽轮发电机基础台板1上设有所述汽轮机组；所述汽轮机组包括多个气缸；所述气缸沿所述汽轮机组的主轴排列，并且设有多个轴承座；以所述轴承座为中心，以所述汽轮机组的主轴为对称轴，在所述对称轴的两侧对称布置有所述汽机基座减振阻尼器3。
本实施例中，所述汽机基座减振阻尼器3位于所述汽轮发电机基础台板1和主厂房运转层平台2之间，并且所述汽机基座减振阻尼器3为水平减振阻尼器3，所述汽机基座减振阻尼器3位于所述轴承座所在的直线上。
本实施例中，所述隔震基础还包括防震阻尼器4；所述防震阻尼器4位于所述汽轮发电机基础台板1和主厂房运转层平台2之间；所述防震阻尼器4的振动方向垂直于所述汽机基座减振阻尼器3的振动方向。
所述隔震基础还包括汽轮发电机基础下部框架5；所述汽轮发电机基础下部框架5位于所述汽轮发电机基础台板1下方，并连接于所述汽轮发电机基础台板1。
所述汽轮发电机基础下部框架5与所述汽轮发电机基础台板1之间设有隔震弹簧6。
本实施例中，该汽机基座减振阻尼器采用粘滞阻尼器，汽轮机组基础在谐振力作用下的振动微分方程为：
式中：
u----为设备支承点位移，即轴承座处位移；
m----为质量，包括基础台板及支承在台板上的设备和管道重；
c----为粘滞阻尼系数；
k----为水平向刚度，即弹簧隔振汽轮发电机基础台板底部弹簧水平向总刚度；
p0----为激振力，根据汽轮发电机平衡质量等级确定；
ω----为激振力频率，即汽轮机组转动频率。
其稳态解为：
式中：
ωn----为基座固有频率；
ξ----为阻尼比，
通过在运转层平台及汽轮发电机基础台板间设置阻尼器增大结构阻尼比，以减小稳态荷载作用下的结构振动位移。
阻尼器通过相对位移提供阻尼，汽轮发电机基础在设备转子振动荷载通过汽轮发电机转子不平衡等级施加。
扰力幅值如下式所示：
Poi＝MgiGΩ2/ω
式中：
Poi－动扰力；
Mgi－为作用在基础第i点(扰力点)的机器转子质量；
ω－机器的工作转速；
Ω－强迫振动分析时的激振转速；
G－平衡质量等级，平衡质量等级由厂家提供，可根据转子出厂动平衡等级降低一级采用mm/s。
扰力大小与机器转子质量成正比，故布置水平向阻尼器时，阻尼器设置应与转子质量成正比，以使机器转动产生的相对位移均匀，避免因阻尼器设置不合理导致台板扭转变形。
以粘滞阻尼器为例，粘滞阻尼器产生的阻尼力可由以下公式计算：
F＝cvα
式中：
F---阻尼力；
c---阻尼系数；
v---粘滞阻尼器两端相对速度；
α---速度指数。
设置阻尼器时可将汽轮发电机机组的动扰力值与粘滞阻尼器的阻尼力进行比较计算，在各个轴承处计算得扰力值使其与相应位置处的阻尼力相等，计算得相应位置处需布置的阻尼器个数，如下式所示。
Poi＝nFi
式中：
n----为各转子轴承位置两边设置的阻尼器个数。
相关技术人员通过上述的隔震基础和阻尼器布置方法布置相应的汽机基座减振阻尼器和防震阻尼器，通过计算得到该隔震基础的减振效果如下：
汽轮机基座各轴承座在汽轮发电机动扰力作用下横向振动线位移较无水平阻尼器降低20％-30％。
对比例1
对比例1提供了和实施例1相似的汽轮发电机弹簧隔震基础，不同点在于：对比例1中的汽机基座减振阻尼器设置在以汽轮机组的主轴为对称轴且在相邻两个轴承座之间的两侧。
相关技术人员通过上述的隔震基础和阻尼器布置方法布置相应的汽机基座减振阻尼器和防震阻尼器，通过计算得到该隔震基础的减振效果如下：
汽轮机基座各轴承座在汽轮发电机动扰力作用下横向振动线位移较无水平阻尼器降低5％-10％。
通过比较实施例1和对比例1可以得到：采用实施例1的隔震基础成本更少，减振效果提高了10％-25％，减振效果更好。
实施例2
本实施例提供了一种汽轮发电机弹簧隔震基础，本实施例中的隔震基础类似于实施例1中的隔震基础，不同之处在于：
本实施例中，所述汽机基座减振阻尼器位于所述轴承座所在直线的两侧，位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器的数量相同，且位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器之间设有空隙；
所述轴承座的数量为10，所述轴承座之间的距离为5m。
在本实用新型提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种汽轮发电机弹簧隔震基础，其特征在于，包括；汽轮发电机基础台板、主厂房运转层平台、汽轮机组和汽机基座减振阻尼器；
所述汽轮发电机基础台板上设有所述汽轮机组；
所述汽轮机组包括多个气缸；
所述气缸沿所述汽轮机组的主轴排列，并且设有多个轴承座；以及
以所述轴承座为中心，以所述汽轮机组的主轴为对称轴，在所述对称轴的两侧对称布置有所述汽机基座减振阻尼器。
2.根据权利要求1所述的隔震基础，其特征在于，所述汽机基座减振阻尼器位于所述汽轮发电机基础台板和主厂房运转层平台之间，并且所述汽机基座减振阻尼器为水平减振阻尼器。
3.根据权利要求2所述的隔震基础，其特征在于，所述汽机基座减振阻尼器位于所述轴承座所在的直线上。
4.根据权利要求2所述的隔震基础，其特征在于，所述汽机基座减振阻尼器位于所述轴承座所在直线的两侧。
5.根据权利要求4所述的隔震基础，其特征在于，位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器的数量相同。
6.根据权利要求4所述的隔震基础，其特征在于，位于所述直线两侧的所述汽机基座减振阻尼器之间设有空隙。
7.根据权利要求1所述的隔震基础，其特征在于，所述隔震基础还包括防震阻尼器；
所述防震阻尼器位于所述汽轮发电机基础台板和主厂房运转层平台之间；以及
所述防震阻尼器的振动方向垂直于所述汽机基座减振阻尼器的振动方向。
8.根据权利要求1所述的隔震基础，其特征在于，所述隔震基础还包括汽轮发电机基础下部框架；以及
所述汽轮发电机基础下部框架位于所述汽轮发电机基础台板下方，并连接于所述汽轮发电机基础台板。
9.根据权利要求8所述的隔震基础，其特征在于，所述汽轮发电机基础下部框架与所述汽轮发电机基础台板之间设有隔震弹簧。
10.根据权利要求1所述的隔震基础，其特征在于，所述轴承座的数量为6-15，所述轴承座之间的距离为1-10m。
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