劉金玉

（中國輕工業(yè)長沙工程有限公司，長沙410019）

1 工程概況和軟件介紹

熱電廠三期擴(kuò)建工程位于海南省洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，抗震設(shè)防烈度為7 度（0.10g），場地類別為二類，設(shè)計地震分組為第一組。該汽輪機(jī)基礎(chǔ)位于TG8 汽機(jī)間內(nèi)。汽輪機(jī)基礎(chǔ)采用框架式基礎(chǔ)，汽輪機(jī)基礎(chǔ)周邊有加熱器平臺和出線小間。汽輪機(jī)基礎(chǔ)與加熱器平臺及出線小間設(shè)縫完全脫開，因此本文不考慮加熱器平臺及出線小間。

MIDAS GEN 是用Visual C++在Windows 環(huán)境下開發(fā)的。利用其獨(dú)特的GUI 功能和圖形處理功能，可對結(jié)構(gòu)模型的建立過程按輸入的階段進(jìn)行查看，并可將輸出結(jié)果直接轉(zhuǎn)換為文本格式。該軟件開發(fā)于1989年，通過在大量的工程項目中的應(yīng)用，證明了其準(zhǔn)確性和高效性。

2 分析參數(shù)

由于汽機(jī)島基礎(chǔ)位于汽機(jī)間內(nèi)，因此不考慮風(fēng)荷載[1]。汽輪機(jī)采用1×B90-12.3/1.4（超高壓高溫背壓式汽輪機(jī)），發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量為90MW。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。由于缺乏設(shè)備廠家提供的擾力值，按照《動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50040—96）,豎向及橫向的擾力值按照0.2Wgi計算，汽輪機(jī)在轉(zhuǎn)速為3000r/min 時的允許震動線位移為0.02mm。

本工程汽輪機(jī)在最大工作轉(zhuǎn)速時的頻率為50，實(shí)際計算時取0～70 的頻率計算。結(jié)構(gòu)的阻尼比參考《動規(guī)》c.1.3 規(guī)定取值，取為0.0625。將轉(zhuǎn)子擾力的作用等效為水平和豎向兩種簡諧荷載作用，簡諧荷載的幅值均為擾力值。

由于地基的彈性作用對框架式動力基礎(chǔ)的振動有不同的影響，對低頻擾力作用下的基礎(chǔ)影響較大，而對高頻擾力的基礎(chǔ)影響較小。本工程的擾力屬于高頻擾力，為簡化計算，將汽輪機(jī)基礎(chǔ)柱與基礎(chǔ)連接方式視為剛接，建模時不做考慮。

3 分析截面及幾何尺寸

汽輪機(jī)框架式基礎(chǔ)的柱截面分別采用1200mm×1200mm和1200mm×1400mm，汽輪機(jī)頂板厚度分別為2030mm、1730mm 和1600mm，混凝土強(qiáng)度為C40。

4 分析結(jié)果

本次分析主要針對在擾力作用下的汽輪機(jī)框架式基礎(chǔ)振動線位移，所以不對其內(nèi)力及彎矩進(jìn)行分析。由于背壓式汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子自重小于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子自重，同樣運(yùn)用公式，橫向的擾力值按照0.2Wgi計算，得出的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的擾力也要大于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的擾力[2]。在計算結(jié)果中，發(fā)電機(jī)區(qū)域的位移大于汽輪機(jī)區(qū)域的位移，符合計算時的假設(shè)。最后，對汽輪機(jī)基礎(chǔ)的位移結(jié)果進(jìn)行處理分析。根據(jù)《動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.2.5 條規(guī)定，任意轉(zhuǎn)速下的擾力可按Poi=Pgi（n0/n）2計算（n0為任意轉(zhuǎn)速，n 為機(jī)器的工作轉(zhuǎn)速，Pgi為機(jī)器以工作轉(zhuǎn)速正常運(yùn)轉(zhuǎn)時的擾力）。

根據(jù)《動力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.2.1 條，計算振動線位移時，在一般情況下，只需計算擾力作用點(diǎn)的豎向振動線位移，本次計算僅對擾力作用點(diǎn)的線位移進(jìn)行分析。本文取計算結(jié)果中的74 號節(jié)點(diǎn)來說明該點(diǎn)在不同頻率的x 和z 向擾力作用下的z 向位移（橫坐標(biāo)對應(yīng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)行時的各種頻率，縱坐標(biāo)對應(yīng)汽輪機(jī)基礎(chǔ)在該頻率的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子擾力作用下的z 向線位移）。可以看出，在汽輪機(jī)實(shí)際工作時汽輪機(jī)基礎(chǔ)在74 號節(jié)點(diǎn)上幾個z 向位移較大的點(diǎn)。即汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在工作頻率等于38、60 及70 時，汽輪機(jī)基礎(chǔ)74 號節(jié)點(diǎn)z 向位移較大。說明汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在該頻率工作時，汽輪機(jī)與汽輪機(jī)基礎(chǔ)共振現(xiàn)象明顯。

在對該汽機(jī)島做動力分析時，將柱截面修改，柱截面改為1200mm×1400mm 和1200mm×1600mm，最后在比較結(jié)果時發(fā)現(xiàn)，將柱截面加大后結(jié)構(gòu)振動線位移有一定的減小，也取74號節(jié)點(diǎn)示意。不同頻率擾力作用在x 和y 方向時，原汽機(jī)島基礎(chǔ)在該點(diǎn)y 向位移，將柱截面加大后的汽機(jī)島基礎(chǔ)該點(diǎn)y 向位移。將計算結(jié)果進(jìn)行比較，汽輪機(jī)在44、52 和60 的頻率下工作時，兩者位移較大。但是很明顯，汽輪機(jī)基礎(chǔ)柱截面加大后的節(jié)點(diǎn)位移要小于原有的汽輪機(jī)基礎(chǔ)位移，從經(jīng)濟(jì)性的角度來說，在兩者均滿足規(guī)范要求的前提下，柱截面可以選擇前者。

5 結(jié)語

①在設(shè)計汽輪機(jī)框架式基礎(chǔ)時，背壓式汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)區(qū)域?qū)儆谡駝虞^大的區(qū)域，對于該區(qū)域的梁柱剛度應(yīng)適當(dāng)加大，以免振動線位移過大。

②汽輪機(jī)基礎(chǔ)須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，盡量避免與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速相重合的固有頻率。

③可采用多個模型，比較其計算結(jié)果，在保證安全性的前提下可以保證其經(jīng)濟(jì)性。

④用軟件計算結(jié)構(gòu)時，須采用正確的計算假定。