设备安装减振技术的分析与应用

设备安装减振技术的分析与应用摘要：设备安装质量直接影响到机械的使用效率、使用寿命、经济效益以及人身和机组的安全，通过安装调试使机械能平稳运行、避免非正常的振动。因此本文分析了各种设备的安装施工的工艺控制点，从安装的角度详细阐述了安装施工的各个步骤防止振动的技术关键及工艺控制点，以确保各种设备能长期可靠的工作。关键词：设备减振；安装施工；前言：现代的大型酒店、商场、写字楼、工厂等建筑，大量设置了中央空调系统（包括冷冻机组、空调机组、冷却塔及冷却循环系统等等）、锅炉及采暖循环系统、排风机、变配电设备、发电机等大型设备，对建筑物内外部环境的振动和噪声是设备工作时产生的两大公害。振动和噪声不仅影响工作、学习、生活环境，而且还影响到设备自身的使用效率、使用寿命、仪器仪表的正常使用甚至影响建筑物的疲劳寿命，因此如何防振、减振是设备安装过程中必须需要及早、完善、长久地治理的问题。现以五星级酒店工程为例，对酒店内部设置的各类动力设备采用的减振技术的应用性进行分析。一、工程实况1.1 工程概况本工程为五星级酒店工程，内部配套、辅助设备齐全，以中央空调系统为例：酒店设置制冷主机房2个，制冷主机共4台，水冷热泵机组共6台，冷却塔共8台，各功能用水泵共20台，空气处理机组、送排风机组共52台，规格型号繁多，又由于结构布局多，导致管路系统较为复杂，在设备运行中不可避免的产生一定的振动和噪声。1.2 工程实况分析由于五星级酒店工程对噪声控制标准要求高，设计单位经验不足，因此需要我司在安装工程中，充分考虑减振降噪问题。在施工中根据技术要求编写了详细的设备安装方案及施工作业指导书进行施工，确保各类动力设备的安装质量，有效降低设备振动，既减少了环境污染（空气噪声和固体噪声污染），又保证了设备的正常运行，对提高设备的可靠性、使用寿命及减少能源消耗、保证人身安全，并且为日后方便管理，减少维护费用打下了坚实的基础。二、振动产生的原因分析及解决方案2.1 原因分析振动不仅影响和危害在振源附近操作的工人，而且还会通过地面传递到远处，造成对周围环境的干扰，成为一种公害。因此对于振动必须采取有效措施加以防治。但是在转动设备和流动介质中，低强度的机械振动是不可避免的，要解决振动问题，必须要抓住关键，由振动产生源入手，从设备安装阶段进行分析，对因安装不当所产生的振动进行有效的防治。针对本工程，产生振动的设备主要有：1、 制冷机组；2、冷冻、冷却水泵、热水泵等泵类；3、大型空调处理机组、风机等；4、与主机、水泵、风机进出口处连接的管道（水管、风管）。针对以上振动设备，常见的振动原因如下：1) 设备自身振动：设备运行时，自身产生的振动，常见的动力设备包括制冷主机、水泵、风机等；2) 设备基础在振动：基础刚度差或地脚螺丝松动（制冷机组、水泵的基础台）；3) 基础自身偏差或设备安装时偏差引起的机械偏心振动（水泵）；4) 进出口管道、支架或阀门固定不牢引起的共振（制冷机组、水泵、空调机组）；5) 进出口管道内压力急剧变化引起的振动（水泵、空调机组）；6) 介质在管道中运行时引起的振动：当设备运行时，管内介质（水、风）的运行会对管道的冲击而产生振动。2.2 解决方案根据上述原因分析结果，针对不同设备产生振动的不同，应选用不同的减振方法，工程中比较常见的减振方法如下：1) 减小自身振动: 通过提高设备安装质量，主机、水泵安装时做好调平、找正工作，地脚螺栓和垫铁等安装均符合规范规定，风机安装调整好水平度、垂直度，避免因不必要的不平衡引起的振动；适用于主机、水泵等动力设备；2) 减小外激振力: 设备进出口连接的管道的缓冲管应符合规范要求，尽量减少外界振力，减少管道对设备的影响。如进出口段管道长度要大于管道直径的3倍，设置橡胶软接头将刚性连接变成弹性连接；适用于各类需接管的动力设备；3) 隔绝传递途径：采用大型基础，即设备隔振平台，是最常用和最原始的方法，避免将振动直接传到楼板，隔绝传递途径；适用于落地式安装的大型动力设备；4) 采用减振或隔振产品：在振动设备下安装减振器，如减振弹簧、橡胶垫等，使设备和基础之间的刚性连接变成弹性支撑；适用于各类落地式或吊顶式安装的设备和管道，以及与设备进出口的连接部位。在实际安装施工中，依据标准规范、设计及工艺，针对不同的设备，不同的产生因素，在施工方案及工艺上入手，制定针对性措施，确保安装质量，有效的防振和减振。三、设备安装施工方案3.1 冷水机组安装3.1.1 设备概况 本工程制冷系统采用350RT的水冷螺杆式制冷主机共4台，主机长3774mm，宽1771mm，运行重量为9389kg。主机自身主要由4部分组成：冷凝器、蒸发器、压缩机及控制电柜，外形尺寸如下图：本工程的4台主机分别位于二层和四层制冷机房内，由于都不是位于地下室，上下两层均是客用场所或办公用场所，因此对于减振降噪的要求比较高，如何将设备的振动减至最低，达到噪声等标准要求是安装施工的难点和重点之一。3.1.2 确定方案 由于机组设置在二层及四层关键位置，对于上下两层造成无可避免的振动和噪声，必须采取减振措施将振动减至最低。由于机组设备运行重量较大，单一的减振措施无法满足要求，因此我们在安装前确定了相应的减振方案如下：1) 采用大型基础平台：将一部分振动与楼板面隔离，尽量避免直接将振动传递到楼板；2) 采用减振器：在主机与平台之间加减振器，将主机与基础平台间的刚性连接转为弹性支撑，进一步减少设备的振动传递；3) 采用橡胶软连接和减振支架：机组进出口采用传统的橡胶软接头进行连接，与设备连接的管道支架也采用加减振器的方法变为减振支架，尽量减少由于主机振动带动管道振动而造成楼板处的振动。方案实施示意图如下：3.1.3 方案实施：包括基础平台制作、减振器选型和安装、设备就位安装等工作。1) 基础平台：隔离地面与机械开机运转时所产生的振动，起着隔振、缓冲的作用，一般采用混凝土结构，对敏感环节实施全面有效的隔振处理，彻底割断“振桥”，防止会造成固定传声的漏洞，大样图如下2) 减振器的选型：根据以往工程经验，首先确定选择阻尼钢弹簧减振器，其选型计算方法如下：1、先确定减振系统的总重量： W（运行重量）= 9389kg；2、计算设备干扰频率fn=n/60（Hz）（n设备每分钟转速），fn=1450/60=24.2 Hz；3、计算每只减振器荷载量：拟选定4只，则每只荷载量为P=W/N(N、Kg)（N减振器个数），P=9389/4=2347.25kg/只；4、计算固有频率 确定选用型号为P2（最佳）=2500kg的阻尼钢弹簧减振器，其竖向刚度为Kz=625kg/cm，则其压缩量:h=P/Kz=2348/62.5=37.5mm，固有频率：f0=129800/h=12*3.149800/37.5=2.57Hz，= fn/f0=24.2/2.57=9.45、计算隔振率（TA）和传递率（） =1/(fn/f0)2-1=1/（24.2/2.57）2-1=0.011，TA=(1-)100%=（1-0.011）100%=98.9%。根据以上计算结果，可以保证良好的隔振效果。（频率比2.5，隔振率TA80%则达到要求）3) 减振器的安装：1、安装前要检查混凝土基础的平整度在3mm内；2、安装时，先卸下机架固定螺栓，把可调整螺栓向下螺紧在减振器顶部，机组抬高约200mm，把减振器机架固定螺栓孔与机组台架固定孔对准后，机组台架可放在减振器上，减振器底座与机架用螺栓拧紧，机组台架与减振器顶部用螺栓松拧，使在调平行时机组不易走动；3、检查机组台架是否平行，遇不平行时，在低处一侧用调整螺栓调高至平，再把机架固定螺栓拧紧；4) 制冷机组就位安装：1、机组安装前，应根据设计图纸要求进行设备基础验收和测量放线：基础上应有明显的标高基准线、纵横向中心线，应核实基础的混凝土标号、外形尺寸、标高。2、制冷机组进出水管处应安装可曲挠橡胶软接头，把机组的振动尽可能少的传至管路上，减少振动，安装柔性接头的位置和数量应符合设计及规范规定。制冷机组进出水管处的控制阀门及其附件应设置单独支、吊架固定，不得使管道重量压在机组上。3、机组安装时要慢慢放下，使各个减振器同时均匀受力，相对误差不超过8mm（受力误差约等于10%）。3.2 水泵安装3.2.1 设备概况：本工程空调系统采用冷冻、冷却水泵各6台，运行重量为750kg，电机转数1480rpm，分别设置于二层、四层制冷机房内。3.2.2 方案确定：由于同样位于楼层中间，水泵的振动又相对较大，因此也不能采用单一的减振方法，和制冷机组一样，同样采用隔振基础平台和减振器相结合的办法，但针对水泵振动较大，运行时并产生横向位移的特点，在基础台与减振器之家设置惯性平台，进一步隔离振动，缓冲纵向及横向位移。确定的方案如下：1) 采用基础平台及惯性平台：将一部分振动与楼板面隔离，尽量避免直接将振动传递到楼板，另设置惯性平台，缓冲水泵运行时的纵横向位移；2) 采用减振器：将水泵放置于惯性平台之上，把减振器与惯性平台连接成为一个减振平台后在放置在基础上，将水泵与基础间的刚性连接转为弹性支撑，进一步减少设备的振动传递；3) 采用橡胶软连接和减振支架：水泵进出口采用传统的橡胶软接头进行连接，与水泵连接的管道支架也采用减振支、吊架，尽量减少由于主机振动带动管道振动而造成楼板处的振动。方案实施安装示意图如下：3.2.3 方案实施：包括基础台制作、惯性平台制作、减振器选型及与惯性平台的连接安装、设备就位安装等工作。1) 基础平台及惯性平台：基础平台采用普通混凝土平台，无特殊要求，混凝土及配筋符合规范要求即可；惯性平台采用钢筋混凝土配重，重量约为设备重的2倍，配重块外边用槽钢包边，并焊接耳以便安放减振器，惯性平台大样图如下：2) 减振器的选型计算：根据以往工程经验，首先确定选择阻尼钢弹簧减振器，其选型计算方法如下：1、先确定减振系统的总重量： W（运行重量）= 850+1500=2350kg；2、计算设备干扰频率fn=n/60（Hz）（n设备每分钟转速），fn=1480/60=24.7Hz；3、计算每只减振器荷载量：拟选定4只，则每只荷载量为P=W/N(N、Kg)（N减振器个数），P=2350/4=587.5kg/只；4、计算固有频率 确定选用型号为P2（最佳）=600kg的阻尼钢弹簧减振器，其竖向刚度为Kz=166kg/cm，则其压缩量:h=P/Kz=587.5/16.6=35.4mm，固有频率：f0=129800/h=12*3.149800/35.4=2.65Hz，= fn/f0=24.7/2.65=9.35、计算隔振率（TA）和传递率（） =1/(fn/f0)2-1=1/（24.7/2.65）2-1=0.012，TA=(1-)100%=（1-0.012）100%=98.8%。根据以上计算结果，可以保证良好的隔振效果。（频率比2.5，隔振率TA80%则达到要求）3） 减振器的安装：1、安装前要检查混凝土基础的平整度在3mm内；2、安装时，先卸下机架固定螺栓，把可调整螺栓向下螺紧在减振器顶部，机组抬高约200mm，把减振器机架固定螺栓孔与机组台架固定孔对准后，机组台架可放在减振器上，减振器底座与机架用螺栓拧紧，机组台架与减振器顶部用螺栓松拧，使在调平行时机组不易走动；3、检查机组台架是否平行，遇不平行时，在低处一侧用调整螺栓调高至平，再把机架固定螺栓拧紧。4） 水泵就位安装：1 、水泵的安装准备工作应参照制冷机组的安装准备工作。按施工图和建筑物的轴线和标高线，划定安装基准线。本工程中的冷冻、冷却水泵按设计要求安装于惯性平台上，水泵与基础间，均应设弹簧减震器，设备安装于惯性平台上，惯性平台各组减振器承受荷载应均匀。安装时将水泵放置于惯性平台上，再用液压千斤顶将平台升起，安放减震器，并初步调整固定。2 、水泵出水管上应安装橡胶软接头、止回阀、控制蝶阀、及压力表；进水管上应设置橡胶软接头、Y形过滤器、控制蝶阀。为了避免泵在突然停电时倒转和受水锤冲击，出水管路应安装止回阀，并安装在控制蝶阀的前面。3 、水泵与管道之间也必须作减振处理，在水泵进出水口处也应安装可曲挠橡胶减振接头，把水泵的振动尽可能少的传至管路上，减少振动，从而增加管路及阀门使用寿命，减少事故发生。管道与水泵连接后，管道的重量不得加在水泵的进、出口法兰上，管支架应采用弹性支架。水泵出水管及其附件应用支、吊架固定，不得使管道重量压在水泵设备上。3.3 空调机组、风机安装3.3.1 本工程空调机组分为坐地式及吊顶式两种安装方式。空调柜机的坐地安装应平整、牢固，设置隔振橡胶垫，设备安装于基础平台上，各组减振器承受荷载应均匀。就位尺寸正确，连接严密，四角垫橡胶垫，各组减振器承受荷载应均匀，运行时不得移位。吊顶式风机（风柜）均用弹簧减振器减振。如下图：3.3.2 与机组连接的风管和水管的重量不得由机组承受。空调水管与机组的连接宜采用法兰式无推力减振降噪波纹软接，以便拆修，机组外水管应装有阀门和压力表、温度计，用以调节流量和机修时切断水源。空调机组、离心式风机的进出口采用防火软接管。四、安装施工控制点4.1 基础施工要点4.1.1根据不同的动力设备产生的振动大小而选用不同的基础，水泵相对振动较大，一般选用惯性平台基础；制冷机组和落地安装的空调机组、风机振动相对较小，一般直接安放于混凝土基础平台上，利用减振器或减振脚垫通过基础平台隔振和减振。基础的长度一般应比设备的底座长出5070毫米，具体安装应当统一考虑前后定位，上下标高，做到整体划一，协调美观。混凝土基础的强度、安装标高及中心线应符合设计要求，必须严格按照设计图配筋、混凝土的标号及配合比施工。4.2设备的找平、找正应符合下列要求：4.2.1冷水机组、水泵的找平、找正要按基础上安装基准线，对应设备上的基准线进行调整和测量，制冷机组在与压缩机底面平行的其它加工平面上找正水平，其纵横水平度均应不超过1/1000，制冷压缩机在主轴上找正纵向水平，其不水平度不应超过3/1000；在机壳中分面上找正横向水平，其不水平度不应超过1/1000。4.2.2设备安装后，底座应水平，且与隔振垫的基座接触严密，定位基准线应符合设计要求，设备的平面位置及允许偏差应符合相关规范的规定。与管道采用法兰连接时，法兰应与管道中心线相垂直，两法兰面应平行，柔性软接头应能自由伸缩。连接后，应反复校正，如不正常应调整，调整时应将泵、管道脱开，以防止杂物进入泵内损坏泵的零件。与管路连接后，应复核找正情况，如由于管路连接不正常时，应调整管路。4.3 地脚螺栓和垫铁的安装4.3.1 地脚螺栓的直线度偏差不应超过1/10，任一部分离灌孔壁应大于15mm，螺栓底端不应碰孔底。地脚螺栓上的油脂和污垢应清除干净，但与泵相连的螺纹部分应作防锈处理并且涂上油脂，螺母与垫圈和垫圈与设备底座间的接触应良好，拧紧螺母后，螺栓必须露出螺母，其露出长度宜为螺栓直径的1/32/3，拧紧地脚螺栓，应在预留孔中的混凝土达到设计强度的75%以上时进行，各螺栓的拧紧力应均匀。4.3.2 每一垫铁组应尽量减少垫铁的块数，且不宜超过3块，并少用薄垫铁，放置平垫铁时，最厚的放在下面，最薄且不小于2mm的放在中间，垫铁的安装应整齐平稳，保证每块垫铁与基础面都有良好的接触，设备找平后，垫铁端面应露出设备地面外缘，平垫铁应露出1030mm，斜垫铁宜露出1050mm。垫铁组伸入设备底座地面的长度应超过设备地脚螺栓的中心。4.4 设备安装4.4.1设备就位与初平：将设备运输到指定位置后，进行吊运安装，准确就位于已经做好的设备惯性台座上。安装的地脚螺栓应垂直、拧紧，且与设备底座接触紧密，底座地下放置垫铁，垫铁组放置位置正确、平稳，接触紧密，以水平尺找平。4.4.2水泵安装时，应注意各水泵的轴线位置，同一排的水泵，应使每一台水泵的中心轴线相互平行，并且应使水泵的出水后或进水口的中心轴线在一条直线上。4.4.3制冷机组安装的纵、横向水平度的允许偏差为1/1000，并符合设备技术文件的规定；水泵安装的水平度应符合下列要求：水泵安装的纵向水平度允许偏差不应超过0.1/1000，横向水平偏差不应大于0.2/1000，并与底座连接牢固。测量时，应在泵的进出口法兰面或其它加工水平面上测量。4.5 进出水（口）管道系统安装4.5.1进出水（口）管路支撑必须牢固，应单独设立支吊架，不能坠在设备上，各接头应严格密封，不得漏气。4.5.2制冷机组或水泵出水管上所安装的柔性接头的位置和数量应符合设计规定；通常应分别安装在设备进水及出水管架空管段上，避免