谈动力机器基础设计

谈动力机器基础设计赵广【摘要】简要阐述了近年来国内学者从共振法到振幅法，从平面两自由度法到空间多自由度法，以及轴系与基础的联合动力计算研究动力机器基础设计的部分成果，并对高转速动力机器框架式基础的设计进行了探索和研究，从而为动力机器基础设计积累相关经验。%Thispaperbrieflydescribesthepartialdynamicmachinefoundationdesignachievementsinrecentyearsincludingfromresonancemethodtoamplitudemethod,fromtwo-DOFparallelmethodtospatialmulti-DOFmethod,andfromintegratedpowerofaxialandfoundation,andexplorestheframefoundationdesignofhighrunningdynamicmachine,soastoaccumulatethecorrespondingexperienceforthefoundationdesignofdynamicmachine.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷)，期】2012(038)017【总页数】2页(P99-100)【关键词】动力机器;高转速机器;框架基础;计算模型;特征周期【作者】赵广【作者单位】中冶东方工程技术有限公司,山东青岛266555【正文语种】中文【中图分类】TU4701动力机器基础的分类1.1按扰力类型分1） 旋转式机器：风机、泵类、电机、汽轮机、燃气轮机、透平压缩机。特点：扰力由旋转部分的残余不平衡质量引起。2） 破碎机和磨机：破碎机分为颚式、旋回式、圆锥式、锤式、反击式、辊式，磨机分为钢球磨、风扇磨、中速磨。这类机械的扰力有旋转式机器扰力的特性，也有冲击扰力分量，而钢球磨的扰力是随机的，需要具体区分。3） 曲柄连杆往复式机器：内燃机、蒸汽机、活塞压缩机。特点：扰力频率分一、二次谐波。4） 冲击式机器：锻锤。特点：扰力由冲量引起。5） 金属切削机床：扰力有部件不平衡质量引起的扰力，也有脉冲与撞击，非常复杂。6） 压力机：启动阶段为脉冲扰力，锻压阶段的扰力由立柱的伸长量计算，比较复杂。我们常碰到的动力机器为前三种。其中汽轮机、燃气轮机、发电机称为主机，其余称为辅机。1.2按基础形式分1）大块式基础。2）墙式基础。3）框架式基础。其中前两种按具有六个自由度的刚体计算，后者按空间多自由度力学模型计算。2动力机器基础的设计特点与结构静力设计的区别是首先必须满足结构动力特性的要求。与结构静力设计的相同之处是必须满足强度、刚度与稳定性的要求。不同类型机器基础的动力特性有不同的要求，须按GB50040-96动力机器基础设计规范中各自的章节来设计。3动力机器基础的设计高转速汽轮机和电机（工作转速大于3000r/min）框架式基础的设计是土建结构设计的难点，GB50040-96动力机器基础设计规范中由于其条文都是建立在对工作转速n<3000r/min的汽轮发电机基础进行研究分析的基础上，因此未给出指导性的设计方法。1） 空间力学模型的建立。设基础为空间多自由度体系，杆件尺寸按规范（GB50040-96）第C.1.4.1条确定，质点不考虑转动惯量的影响。每个质点有6个自由度，每一段杆件考虑弯曲，扭转及伸缩变形。机器设备的质量作为附加质量设为质点，同样有6个自由度，不考虑转动惯量的影响。2） 地基刚度的选取。规范第5.2.6条规定当框架式基础按空间多自由度体系进行振动计算时，对机组工作转速等于30（K）r/min的基础，地基可按刚性考虑，对机组工作转速小于3000r/min的基础，则地基宜按弹性考虑......对于周期性扰力作用的机器基础，地基土的动力参数的选择要力求准确。一般对于低频机器的基础，在设计中可使其自振频率高于机器扰力的频率，使基础处于共振前工作。此时地基刚度取得低一点，则算出的自振频率偏小，因而是偏于安全的。相反若基础的自振频率不可能超过机器的扰力频率时，亦即基组处于共振后工作，则地基刚度取低了就不安全。3） 机器扰力的计算。扰力的特点是因为转子在工作时做旋转运动。而转子的质量中心又不可能和它的旋转中心完全重台，因而产生了运动不平衡力，使机组产生振动。根据规范计算振幅时采用的扰力幅值、作用位置和方向，应由机器制造厂提供。当缺乏资料时，可按下列规定采用：其中，Px,Py分别为沿基础横向，纵向的机器水平扰力;Wg为机器转子自重;n为机器转速。4）计算结果分析及讨论。采用西南电力设计院罗国澍编写的汽轮发电机组基础空间结构计算程序计算高转速汽轮机和电机（工作转速大于3000r/min）框架式基础，结论如下：a.高转速机器框架式基础采用多自由度体系计算模型时，将计算模型确定为地基完全刚性，既简化计算又满足精确度要求是完全可行的。但对于低转速的机器基础且地基刚度很差的基础，则需要考虑基础的动力特性，合理选择地基刚度，考虑地基弹性支承。b.扰力的计算按规范规定大小、方向、作用点等数据应由机器制造厂家提供，在困难情况下可由推荐计算公式得出。但有时厂家提供的数据与计算公式得出的数据离散较大。另夕卜在工作转速20%的范围内进行扫频计算时，由于扰力是与机器的转动速度紧密相关的，因而机器的扰力的幅值也发生了变化，但在计算时扰力幅值不变，这样得出的结果偏于安全。【相关文献】[1]GB50040-96，动力机器基础设计规范[S].[2]第一