动力(燃机)基础设计中的一些思考

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动力(燃机)基础设计中的一些思考

动力(燃机)基础设计中的一些思考

2 既 定 方 案 动 力 计 算 的必 要 性 检 验
燃 气 轮机 的基 础 由大块 式混 凝 土 基 础 、 陷 湿 性黄 土地 基 ( 用灰 土垫 层换 填) 成 。大块式 基 采 组 础 动力 计 算 比较 复 杂 , 般 要 根 据 负 荷 要 求 , 一 用 《 动规 》 简化 计算 ” 的“ 对基 础 的大小 及形状 进行 计 算 。但 是 由于种 种原 因 , 该项 目的基 础 已经确 定 ,
第 3 3卷 第 4期
21 年 8 02 月
电 力 与 能 源
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动 力 ( 机 ) 础设 计 中 的一 些思 考 燃 基
计 光 , 代 刚 , 斌 张 刘
( 机国能电力工程有限公司 , 海 中 上 206) 0 0 1

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要: 通过一个燃机 电厂 中的动力 ( 燃机) 基础 的设计 , 阐述 了较差地基 承载力条件 下的大块式混 凝土动力
能减 排 目标 。 . 该项 目采 用 6台 4 . 6 6Mw 的燃 机 , 3台 4 . 26
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2 1 承 载力 验算 . 施工 场地 是湿 陷性 黄土地 基 , 按照 既定方 案 ,
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浅析小型燃机发电工程中的几点心得

浅析小型燃机发电工程中的几点心得

浅析小型燃机发电工程中的几点心得作者:孙后奎来源:《科技资讯》 2015年第8期孙后奎(大唐时代天裕徐州循环能源科技有限公司江苏徐州 221000)摘要:社会不断发展,科技不断进步,节能减排是提高能源利用效率,减轻环境压力,是促进循环经济发展,实现可持续发展的必由之路;尤其是焦化、炼钢企业利用焦炉煤气、高炉煤气或其他化工产品驰放气式的小型燃气-蒸汽联合循环发电项目正被利用起来。

关键词:燃气轮机发电余热中图分类号:TV752 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(b)-0108-01焦化企业在炼焦过程中产生的焦炉煤气,量大且不易储存。

该公司经充分调研论证后选用美国GE公司的LM2500+G4燃气轮机发电机组,建设了4×35MW+2×25MW的燃气-蒸汽联合循环发电项目,充分利用了焦炉煤气,节约了能源、净化了环境。

现将建设中的重点、难点控制及事故分析总结如下。

1 工艺简介焦炉煤气,经脱硫进入煤气柜缓压,再经焦炉煤气压缩机加压,压力由3.5kPa提高到4.2MPa,经过滤、预热后进入燃机燃烧室与压缩空气混合燃烧,燃烧产生的高温高压烟气膨胀做功,推动燃机转子带动发电机发电。

做过功的烟气还有540℃的温度,该烟气排入余热锅炉的炉膛,经过换热后可产生43T/h,5.3MPa,475℃左右的蒸汽,利用该蒸汽拖动两台25MW的汽轮发电机组发电,并从汽轮机低压端抽出的乏汽用于外供。

2 土建施工难点2.1 大体积砼基础施工煤压机基础、燃机基础、余热锅炉基础及主厂房机岛基础均是大体积砼基础。

由于体积较大,水泥水化热作用及散热条件限制,砼在硬化初期,中心温度较高,而表面温度受气候影响很不稳定,形成内外温差,使砼内外产生压应力,表面产生拉应力[1],当超出一定限制时就会出现裂缝,危及结构。

控制大体积砼温差的主要措施:(1)合理调整混凝土的配合比,适当减少水泥用量(每m3约减少30~40kg),降低水胶比,提高混凝土强度;参配粉煤灰(每m3约掺入90~120kg),减少早期水化热;(2)控制料温,将晒热的砂料、石料淋水降温;(3)在承台内安装冷却水管,采用50mm钢管,层间管距1m,根据混凝土的厚度分层布置,通水降温,并将排出的水蓄于混凝土顶面保温养生;(4)加强振捣,保证密实,提高混凝土强度;(5)布置不同深度的测温点,专人负责测温、记录。

西门子9H燃机基础动力分析

西门子9H燃机基础动力分析

西门子9H燃机基础动力分析西门子9H燃机是一种基于燃气轮机技术的发电机组,它采用燃气作为燃料,通过高速旋转的轮盘驱动发电机发电。

这种发电机组具有高效、稳定、可靠等优点,在现代工业生产中得到了广泛应用。

本文将从基础动力角度对其进行分析。

首先,我们来谈谈燃机的基本工作原理。

燃机是一种将燃料燃烧产生的热能转换成机械能的设备。

它的关键部件是燃烧室和轮盘。

燃烧室中喷入燃料和空气,在高温高压下燃烧产生高温高压燃气。

这种燃气会冲击到轮盘上,使轮盘高速旋转。

轮盘带动发电机转动,产生电能输出。

9H燃机采用的是先进的双外套燃烧室设计。

这种设计使燃烧室能够更好地控制温度和保证燃料充分燃烧,从而提高了燃烧效率和稳定性。

在燃气进入燃烧室之前,会先进入压缩机进行压缩,使其压强提高到高温高压工况所需的数倍。

这种压缩过程是采用有机轮胎结构设计的压缩机完成的。

有机轮胎结构能够更好地保证压缩机的稳定性和效率,同时降低噪音。

在轮盘方面,9H燃机采用的是高速燃气轮盘。

这种轮盘在设计上较传统的轮盘更优化,具有更高的强度、更高的旋转速度和更小的惯性矩。

这使得燃气冲击到轮盘上时能够产生更大的扭矩,从而提高发电机组的功率输出能力。

另外,9H燃机还采用了先进的涡轮增压器技术。

这种技术可以在轮盘工作过程中充分利用高温高压燃气产生的动能,通过涡轮增压器使燃气再次加速,从而提高燃机的工作效率。

总之,9H燃机是一种基于燃气轮机技术的发电机组,其具有高效、稳定、可靠等优点,主要通过燃气燃烧产生的热能转化成机械能,并最终产生电能输出。

其中,在燃烧室、轮盘以及涡轮增压器等关键部件的设计上采用了先进的技术,从而进一步提高了燃机的工作效率和性能表现。

燃机发电机基础设计

燃机发电机基础设计

燃机发电机基础设计涉及到多个因素,以下是主要的设计考虑:
1. 基础承重:燃机发电机组的基础承重一般设计成燃气发电机组湿重的两倍以上。

这是为了确保机组运行时的稳定性和安全性。

2. 基础尺寸:基础各边应超出机组最宽处15\~30cm,基础各边应超出机组最宽处15\~30cm,当进行机组安装时,在基础相对于机组底架上的固定螺栓位置钻孔,然后用膨胀螺栓将机组固定。

这样可以吸收一部分振动,降低对建筑物的冲击。

3. 混凝土基础:根据柴油机组尺寸,设置一个高20cm的混凝土基础。

混凝土基础的体积需要考虑机组的动负荷,这个动负荷可向相关的厂家索取,也可按机组静负荷的1.5倍考虑。

4. 钢筋混凝土基础:必须保证一定的养护期,设备才可就位。

基础四周应设计10cm的油槽,可以方便清理设备滴漏的燃油或润滑油。

5. 电气专业向结构专业提荷载:除了要提供机组的静负荷和混凝土基础的体积外,还要考虑机组的动负荷。

此外,还要考虑地质条件、机组型号、运行工况等因素,必要时可咨询相关领域的专家或专业机构进行设计。

燃气轮机组的优化设计与运行分析

燃气轮机组的优化设计与运行分析

燃气轮机组的优化设计与运行分析随着能源需求的不断扩大,燃气轮机组已经成为了现代化的重要设备之一。

作为一种高效的发电设备,燃气轮机组不仅能够为人类带来可靠的能源供应,还可以减少对环境造成的污染。

在此背景下,为了进一步提高燃气轮机组的运行效果,优化其设计已成为了当下最重要的任务之一。

本文将从燃气轮机组的基本原理入手,探讨其优化设计与运行分析的相关内容。

一、燃气轮机组的基本原理1.燃气轮机的工作原理燃气轮机组是一种以内燃机为动力的发电装置。

其基本原理是将空气和燃料混合后,通过燃烧产生高温高压气体,再利用轮叶的动力转换成机械能,驱动发电机发电。

燃气轮机组与传统的蒸汽式发电设备相比,具有启动快、响应灵敏、运行效率高等优点。

2.燃气轮机组的组成部分燃气轮机组包括燃气轮机、发电机以及各种辅助设备。

其中燃气轮机是燃气轮机组的核心部分,其主要由压气机、燃烧室、涡轮机和废气系统组成。

二、燃气轮机组的优化设计1.提高燃气轮机组效率为了提高燃气轮机组的效率,需要针对其组成部分进行优化设计。

其中,压气机和涡轮机的设计是关键。

压气机的主要任务是将空气压缩成高压气体,涡轮机则利用压缩后的空气驱动机组转动。

为了实现高效率运行,需要在设计时考虑到两者之间的匹配性,以及空气动力学特性等因素。

2.减少燃气轮机组的排放燃气轮机组在运行过程中会产生一定的大气污染。

为了减少其排放,需要采用减排措施。

其中,使用低NOx燃烧室技术可以有效减少氮氧化物排放;采用先进的废气处理设备,例如脱硫脱硝装置,可以减少废气中的二氧化硫和氮氧化物排放。

三、燃气轮机组的运行分析1.燃气轮机组运行的状态检测燃气轮机组在运行过程中,会发生一系列的故障,如振动、磨损、温度异常等,这些故障不仅会影响设备的寿命,还会影响其运行效率。

为了保证燃气轮机组的可靠运行,需要利用现代技术对其运行状态进行检测。

其中,利用振动传感器、温度传感器等传感设备,可以实现实时监测设备的性能和工作状态。

动力系统设计与优化分析

动力系统设计与优化分析

动力系统设计与优化分析动力系统设计是现代工程领域中的一个重要环节。

一个良好设计的动力系统可以提高机械设备的效能、降低能源消耗、改善设备的可靠性和寿命。

在本文中,我们将探讨动力系统的设计原则,并提供一些优化分析的方法,以帮助工程师们在设计和优化动力系统时做出更明智的决策。

首先,一个成功的动力系统设计应该考虑到以下几个方面:需求分析、组件选择、系统集成和性能评估。

在需求分析阶段,工程师们需要明确动力系统的功能要求、性能指标和可行性约束。

在组件选择阶段,根据需求分析的结果,工程师们需要选择合适的发动机、传动系统和控制系统等组件。

在系统集成阶段,工程师们将各个组件组装在一起,并确保它们能够协调工作,以满足整体的设计需求。

最后,在性能评估阶段,工程师们需要对动力系统进行测试和分析,以评估其设计的成功程度。

然后,我们将介绍一些常用的动力系统优化分析方法,以帮助工程师们改进已有动力系统的性能或设计新的高效动力系统。

其中之一是能量分析,它可以帮助工程师们确定动力系统的能量流动情况,找到能源消耗的瓶颈,并采取相应措施进行改进。

另一个常用的方法是模拟仿真,通过建立数学模型和使用仿真软件,工程师们可以预测动力系统的性能,并通过对不同设计参数的调整来实现优化。

此外,灵敏度分析也是一种常用的方法,它可以帮助工程师们确定哪些设计参数对于动力系统性能的影响较大,并进一步优化设计。

最后,可靠性分析也是一个重要的环节,它可以帮助工程师们评估动力系统的可靠性水平,以提高设备的寿命和稳定性。

在动力系统设计和优化分析中,还需要考虑可持续发展的因素。

随着人们对环境保护和能源效率的关注增加,设计师们需要将可持续性纳入考虑,以使动力系统更加环保和经济。

为此,工程师们可以采用一些可持续的设计方法,例如使用可再生能源、优化能源利用或改善废热回收等,以减少能源消耗和环境污染。

总结起来,动力系统设计与优化分析是一个复杂而重要的领域。

一个良好设计的动力系统可以提高设备的性能和可靠性,同时降低能源消耗和环境影响。

机械工程中的燃气轮机结构设计与分析

机械工程中的燃气轮机结构设计与分析

机械工程中的燃气轮机结构设计与分析燃气轮机作为一种高效的能源转换设备,在能源领域扮演着重要的角色。

其结构设计与分析是机械工程中的重要课题之一。

本文将从燃气轮机的结构设计和分析两个方面进行探讨。

一、燃气轮机的结构设计燃气轮机的结构设计主要包括叶片、叶轮、燃烧室和外壳等部分。

其中,叶片是燃气轮机的核心部件,其设计质量直接影响到燃气轮机的性能。

在叶片的设计中,需要考虑到叶片的材料、形状、尺寸等因素。

材料的选择应具有良好的强度和耐高温性能,以保证叶片在高温高压环境下的正常工作。

形状的设计应考虑到叶片的气动性能和流体力学特性,以提高燃气轮机的效率。

尺寸的设计则需要根据燃气轮机的功率和转速等参数进行合理选择,以满足设计要求。

叶轮是燃气轮机中的另一个重要部件,其设计也需要考虑到材料、形状和尺寸等因素。

材料的选择应具有良好的强度和耐磨性能,以保证叶轮在高速旋转时的安全性。

形状的设计应考虑到叶轮的气动性能和流体力学特性,以提高燃气轮机的效率。

尺寸的设计则需要根据叶轮的受力情况和转速等参数进行合理选择,以满足设计要求。

燃烧室是燃气轮机中实现燃烧过程的关键部件,其设计需要考虑到燃料和空气的混合情况、燃烧稳定性和燃烧效率等因素。

在燃烧室的设计中,需要合理选择燃料喷射器的位置和数量,以实现燃料和空气的充分混合。

同时,还需要考虑到燃烧室的结构和材料,以提高燃烧稳定性和燃烧效率。

外壳是燃气轮机的保护部件,其设计需要考虑到外界环境的影响和燃气轮机内部的热量分布等因素。

在外壳的设计中,需要合理选择材料和结构,以保证燃气轮机在不同工况下的安全运行。

同时,还需要考虑到外壳的散热性能和维修性能,以提高燃气轮机的可靠性和可维护性。

二、燃气轮机的结构分析燃气轮机的结构分析主要包括强度分析和振动分析两个方面。

强度分析是燃气轮机设计中非常重要的一部分,其目的是确定燃气轮机在工作过程中的受力情况和变形情况。

在强度分析中,需要考虑到材料的弹性和塑性特性,以及燃气轮机的工作温度和工作压力等因素。

浅谈热能动力设计研究

浅谈热能动力设计研究

浅谈热能动力设计研究热能动力设计是能源领域中一个非常重要的研究方向,它通过对热能的转换和利用进行设计和优化,以实现高效能源利用和减少资源消耗。

热能动力设计涉及燃烧、燃料电池、热能利用等多个领域,对于工业生产、交通运输和居民生活等方面都有着重要的影响。

在本文中,将对热能动力设计的研究内容、技术应用和未来发展进行浅谈,以期能够对读者对此方面的研究有所帮助。

1. 热能动力设计的研究内容热能动力设计的研究内容主要包括以下几个方面:燃烧技术:燃烧是热能动力系统中最基础的环节,热能动力设计中的燃烧技术研究旨在提高燃烧效率、降低污染排放以及更好地控制燃烧过程。

研究者通常通过燃烧理论模型和实验手段来深入研究燃烧过程,以期提高能源利用效率和减少环境污染。

热能利用技术:热能利用技术是将燃烧产生的热能转化为其他形式的能量,比如机械能、电能等。

研究者通过热力学原理和热传导、传热等技术手段来设计和优化热能转换装置,以实现热能的高效利用。

燃料电池技术:燃料电池是一种利用燃料和氧气在无火焰下直接产生电能的装置,是热能动力设计中的一个重要方向。

燃料电池技术包括燃料电池材料的设计、燃料电池系统的优化、燃料电池的运行控制等多方面内容。

通过以上方面的研究,热能动力设计可以更好地满足社会对能源的需求,实现资源的高效利用和保护环境。

2. 热能动力设计的技术应用热能动力设计在工业生产、交通运输和居民生活中有着广泛的技术应用。

具体可以表现在以下几个方面:工业生产:热能动力设计可以应用在工业生产中的各个环节,比如燃料的燃烧、热能的利用等。

研究者可以通过优化燃烧工艺来提高工业锅炉和工业炉的热效率,以及减少工业生产中的环境污染。

交通运输:热能动力设计也广泛应用在交通运输领域,比如汽车、火车、飞机等交通工具的动力系统。

研究者通过对内燃机、燃料电池等动力装置的设计和优化,可以提高交通工具的能效,减少对化石能源的依赖,从而减少尾气排放对环境的影响。

居民生活:热能动力设计还可以应用在居民生活中的取暖、热水等方面。

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动力(燃机)基础设计中的一些思考计光;张代刚;刘斌【摘要】通过一个燃机电厂中的动力(燃机)基础的设计,阐述了较差地基承载力条件下的大块式混凝土动力基础的设计、动力计算及结构配筋的要点,对一般工业结构的动力基础设计有借鉴作用.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2012(033)004【总页数】5页(P391-394,397)【关键词】大块式混凝土动力基础;动力计算;基础设计【作者】计光;张代刚;刘斌【作者单位】中机国能电力工程有限公司,上海200061;中机国能电力工程有限公司,上海200061;中机国能电力工程有限公司,上海200061【正文语种】中文【中图分类】TU271.10 引言炼钢工艺中会产生大量低热值的焦炉煤气和高炉煤气,某钢铁集团公司为了充分利用这些能源资源,决定以节余的焦炉煤气和高炉煤气为主燃料,采用高效的燃气—蒸汽联合循环发电机组建设自备电厂,实现总厂区将煤气放散为零的节能减排目标。

该项目采用6台46.6 MW的燃机,3台42.6 MW的汽轮机。

项目分成三个单元,每个单元包括2台煤气压缩机,2台燃气轮发电机组和2台余热锅炉,配套1台蒸汽轮发电机组。

其中作为燃机电厂的核心设备燃机自重大、运行时转速高,因此对土建基础的动力性能有很高的要求。

燃机运行的转速大于3 000 r/min,按照《动力机器基础设计规范》(GB 50040—1996)(以下简称《动规》)规定,动力计算和构造按活塞式压缩机基础的设计规定来考虑,并采用大块式基础。

但是燃机电厂采用大块式混凝土,目前的动力基础设计无详细的动力计算方法,配筋无明确标准,设计出的动力基础并不一定具有良好的动力特性,或者出现严重浪费的现象。

本文将结合该项目的燃机基础设计,分析和总结大块式混凝土动力基础的设计、动力计算及结构配筋的要点。

1 燃机基础布置及荷载为了方便设计和施工,基础的形状最好接近长方体,基础的大小可以根据设备的重量确定。

该项目的燃机设备约重100 t,发电机设备约重87 t。

块式基础计算把基础看成为刚体,基础各部件之间基本上没有相对变形,基础配筋仅仅是构造需要。

当基础体积大于40 m3时,就应沿基础四周和顶、底面配置钢筋网,起到在设备安装时保护混凝土表面的作用,本项目的燃机基础体积为375m3,所以在基础四周和顶、底面配置直径为14 mm的钢筋网,网间距为200 mm,在板厚中部也可以加设体积配筋,构造钢筋网采用直径为14~20 mm的钢筋网,间距600~900 mm。

2 既定方案动力计算的必要性检验燃气轮机的基础由大块式混凝土基础、湿陷性黄土地基(采用灰土垫层换填)组成。

大块式基础动力计算比较复杂,一般要根据负荷要求,用《动规》的“简化计算”对基础的大小及形状进行计算。

但是由于种种原因,该项目的基础已经确定,因此设计工作变成了一个验算指定尺寸的大块式动力基础是否满足规范要求的问题。

不过,根据《动规》4.5.1条要求,如果基础的质量大于设备重量的5倍,同时基底平均静压力小于地基承载力的0.5倍,基础的设计可以不做动力计算。

因此设计工作首先是要判断这个既定方案是否必须验证。

2.1 承载力验算施工场地是湿陷性黄土地基,按照既定方案,燃气轮机的大块混凝土层和湿陷性黄土地基之间采用灰土垫层作为持力层。

燃气轮机混凝土基础的扰力方向长(L)4.00 m,长度(L a)22.40 m,高(h)4.19 m,混凝土的密度(γ)为2 540 kg/m3,由此可以得到基础的底面积(A)为89.60 m2,体积为375.02 m3。

因此混凝土基础的质量为952.50 t,与设备自重100 t相比足够有余。

本工程为湿陷性黄土地基,采用灰土垫层作为持力层,按3.5 m深度修正,根据《建筑地基基础设计规范》计算承载力为254 k Pa。

地基承载力的动力折减系数为0.8,地基的设计承载力为203 k Pa,大于基底平均静压力162 k Pa,因此验算结果表明该地基满足承载力要求。

2.2 灰土垫层下卧层验算通过计算可以得到,基础底部换填3 m深的灰土,垫层底面宽度为7.190 m;。

取1 m长,进行灰土垫层下卧层验算:灰土垫层下卧层的承载力为291.0 k Pa,小于垫层底面承载力特征值295.8 k Pa。

验算表明灰土垫层下卧层设计合理。

3 动力复算根据《动规》4.5.1条的规定,只有当基底平均静压力小于地基承载力的0.5倍,工程项目才可以不作动力计算。

本项目的基底平均静压力为162.0 k Pa,大于地基承载力295.8 kPa的0.5倍,因而不满足该条件,该方案必须进行动力计算。

《动规》规定,操作层设在厂房底层的大块式基础,在水平扰力下可采用简化计算公式验算水平振动线位移,但要求基础必须设计成扁平型,即L/h≥1.5。

但是该项目的基础方案已定,基础长4.00 m,高4.19 m,L/h小于1,不满足扁平的要求,如果采用简化计算方法结果并不可靠,因此只能采用详细的动力计算来验证基础的设计。

动力复算的内容主要为通过计算地基土的主要动力特性参数(包括刚度、阻尼比、地基土参振质量)、扰力,继而算出基础顶面控制点的总振动线位移、总振动速度。

3.1 基础的振动组成和特征动力计算首先要分析燃气轮发电机组基础的振动组成。

一般动力基础的振型由竖向振动、扭转振动、x-Ф向耦合振动、y-θ向耦合振动组成。

其中,竖向振动为基组(指动力机器基础和基础上的机器、附属设备、填土的总称)在通过其重心0的竖向扰力P z的作用下,产生沿z轴的竖向振动;扭转振动为基组在扭转扰力矩Mψ和水平扰力P x沿y轴向偏心作用下,产生绕z轴的扭转振动;x-Ф向耦合振动为基组在水平扰力p x和竖向扰力P z沿x向偏心作用下,产生x向水平、绕y轴回转的耦合振动;y-θ向耦合振动组成为基组在回转力矩Mθ和竖向扰力P z 沿y向偏心距作用下,产生y向水平、绕x轴回转的耦合振动。

发电机产生一谐扰力,燃机产生二谐扰力,而作为旋转式动力基础,它们的振动,可以分解为竖向振动及x-Φ向耦合振动。

根据《动规》要求,基础顶面控制点(大块式基础一般取基础顶面角点)x方向和z方向的总振动线位移不能大于0.02 mm,z方向的总振动速度不得大于6.3 mm /s。

3.2 地基土的主要动力特性参数根据业主提供有关基础的数据:基础扰力作用线高出基础顶面h 0为2.159 m;基础重心至基础顶面的距离h1为2.09 m;基础重心至基础底面的距离h2为2.09 m:永久荷载为1 396 k N。

根据地质勘察报告查得地基土特性,地基土的密度ρ为1.8 t/m3。

1)阻尼比基组质量m为972 t,基组质量比:天然地基竖向阻尼比:水平回转向,扭转向阻尼比ζxφ1,ζxφ2和ζψ都为天然地基竖向阻尼比的一半,即0.069。

另外,可变荷载208 k N;偶然荷载(短路力矩)1 138 k N。

2)刚度为了计算基础的各种刚度,必须计算地基的抗剪刚度系数、抗弯刚度系数,以及基础底面通过形心轴的惯性矩I y。

地基的抗剪刚度系数C x和抗弯刚度系数Cφ:式中:C z为天然地基的抗压刚度系数,根据《建筑振动工程手册》表2.2.1,为45 MN/m3可以得到地基的抗剪刚度系数C x为31.5 MN/m3;抗弯刚度系数Cφ为96.8 MN/m3。

基础底面通过形心轴的惯性矩I y:式中:L a为燃气轮机混凝土基础的长度,取22.40 m;L为扰力方向长度,取4.00 m。

可以得到基础底面通过形心轴的惯性矩I y为119 m2。

地基的抗压刚度K z,抗剪刚度K x和抗弯刚度Kφ:式中:A为基础的底面积,取89.60 m2。

可以得到:地基抗压刚度K z为4 032 MN/m;抗剪刚度K x为2 822 MN/m;抗弯刚度Kφ为11 558 MN·m。

3.3 扰力的计算由于燃机及发电机产生的扰力为竖向扰力及水平扰力,因此将振动分解为竖向振动,以及x-Φ向耦合振动,根据分解出来的两部分振动的计算线位移叠加,即为《动规》要求的基础顶面控制点x方向和z方向的总振动线位移。

1)发电机水平扰力式中:W g1为发电机转子重量,取21.9 t;n1为发电机转速,取3 000 r/min。

发电机垂直扰力:2)燃机产生的扰力燃机水平扰力:式中:W g2为燃机转子的重量,取17 t;n2为燃机转速,取5 163 r/min。

燃机垂直扰力:4 总振动线位移的计算4.1 竖向振动发电机竖向振动线位移(一谐扰力):燃机竖向振动线位移(二谐扰力):式中:P z1为110 k N;P z2为192 k N;K z为4 032 MN/m;ζz为0.138;ω发为发电机扰力的圆频率,取314 r/s;ω燃为燃机扰力的圆频率,取541 r/s;m z为基础质量、机器重量与回填土重量之和,取1 114 t;ωnc为振动固有圆频率,取60 r/s。

可以得到发电机竖向振动线位移1.034μm,燃机竖向振动线位移0.597μm。

4.2 基组x-Φ向耦合振动x-Φ向耦合振动的计算,包括各种振型固有频率的计算。

1)固有频率基组绕y轴回转振动固有圆频率ωnФ:式中:Kφ为11 558 MN·m;K x为2 822 MN/m;h2为2.09 m;J y为基础绕纵向中心轴的转动惯量,取3 113 t·m2。

代入数据,可以得到基组绕y轴回转振动固有圆频率ωnφ为87.66 r/s。

这样,第一振型固有频率:式中:ωnx为基组沿x向水平振动固有圆频率,取50.33 r/s;m x为基组水平回转振动的总质量,1 114 t。

代入数据,可以得到第一振型固有频率。

同样,对于第二振型固有频率:代入数据,可以得到第二振型固有频率ωnφ2为95.89 r/s。

2)燃机、发电机转动中心距基组重心的距离由于基础重心至基础底面的距离h2为2.09 m,因此在第一振型中,燃机、发电机转动中心距基组重心的距离为:在第二振型中:3)一谐扰力(发电机扰力)第一振型总扰力矩:第二振型总扰力矩:第一振型回转角位移:第二振型回转角位移:基础顶面控制点竖向振动线位移:式中:I x为基础变控制点至基础纵向轴线的水平距离。

基础顶面控制点x向水平振动线位移:4)二谐扰力(燃机扰力)第一振型总扰力矩:第二振型总扰力矩:第一振型回转角位移:第二振型回转角位移:基础顶面控制点竖向振动线位移:基础顶面控制点x向水平振动线位移:将以上所计算的振动位移及速度通过均方根值叠加,因没有考虑土的参振质量,所以应乘以计算系数:这样,基础顶面控制点x方向的总振动线位移:z方向的总振动线位移:可以看到,基础顶面控制点x方向和z方向的总振动线位移都小于0.02 mm,振动线位移满足《动规》要求4.3 总振动速度的计算基础顶面控制点x方向的总振动速度:z方向的总振动速度:可以看到,基础顶面控制点x和z方向的总振动速度均小于《动规》要求的6.3 mm/s,因此满足《动规》要求。

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