（华能渑池热电有限责任公司河南三门峡472400）
摘要：本文对橡胶点阵式布置隔振器设计原理进行了介绍，针对隔振参数进行分析验证，提供了一种磨煤机隔振器选型与布置方案，根据图纸以及各项参数，建立磨煤机基础有限元模型，进行了模态分析和谐响应分析，最终确定磨煤机隔振基础的设计方案，并介绍了此方案施工流程及现场测试结果。此MP190G高能型中速磨煤机采用高阻尼橡胶隔振器隔振，经现场测试验证取得了非常高的隔振效果，达到了预期的振动控制目标。本文研究结果解决了火电厂磨煤机普遍存在的振动对周围环境影响的问题，为磨煤机设备与操作人员营造了舒适的工作环境，带了可观的经济社会效益。
关键词：煤机基础；振动；点阵式隔
一、项目背景
磨煤机是火力发电厂重要的辅助动力设备，其主要功能是将煤块破碎并磨成煤粉，供给锅炉燃烧。近年来，随着大容量火电机组的不断投运，中速磨煤机的使用越来越广泛。但是，中速磨煤机工作时引起的基础振动及主厂房振动不容忽视，它是主厂房除氧煤仓间的主要振源之一。基础台板振动大,减速机、电动机、磨煤机本体等设备一起跟着振动，致使焊接件出现疲劳裂纹，螺栓连接件出现松动，制粉系统出现泄漏现象。由于磨煤机与给煤机是刚性连接，给煤机基础也跟着一起振动，影响磨煤机、给煤机正常运行，给安全稳定生产带来了不安全因素。
某个2×350MW热电联产工程共10台MP190G高能型中速磨煤机，中速磨煤机是大型火力发电厂主厂房重要辅助动力设备，其功能是将煤块破碎并磨成煤粉用于燃烧。磨煤机在工作运转中电机和磨盘产会生振动，并且会传递到周围环境中，降低人的舒适度及设备的使用寿命。传统的隔振措施是增大磨煤机台座基础质量并在台座基础下布置一些软的材料如沙子、橡胶垫等进行隔振，该做法能起到一定的隔振效果，效果并不令人满意，同时也缺乏系统性的科学理论支撑，并且成本也高。另外该项目采用联合侧煤仓布置方案，煤仓间不单独设柱，跨度16m，布置较为紧凑。地基处理优化后的方案采用灰土垫层方案，地基承载力较低，磨煤机基础两侧锅炉基础因荷载较大占用较大空间，中间留给磨煤机基础的空间极为有限。磨煤机基础大部分压在临近的锅炉基础上，落地面积很小，布置极不对称。该项目由于场地空间限制，采用大质量的台座基础弹簧隔振措施受到限制，因此必须采用新的隔振措施控制振动。
二、技术原理及理论计算
经理论分析，本工程磨煤机基础采取高阻尼橡胶隔振器消能隔振措施。其消能隔振系统由基础台座、高阻尼橡胶隔振器两部分组成。高阻尼橡胶隔振器的特点是承载力大、阻尼大、刚度小。
1.隔振设计原理
磨煤机属于热电厂辅助动力设备，其隔振方式属于主动隔振。磨煤机运行时的力学模型如下：
。
根据结构动力学理论，该方程可以得到简谐荷载作用下结构动力反应的特点和规律。
由上可知激振频率与隔振体系频率之比时，结构体系具备隔振效果。根据《火力发电厂辅助机器基础隔振设计规程》，激振频率与隔振体系频率之比。
2.隔振参数设计
由上节可知，选择合适的磨煤机隔振系统隔振参数（质量、刚度、阻尼），隔振体系可获得较高隔振效果。以95%的隔振率进行设计，阻尼比按照行业标准DL/T5188—2004中第6.4.6条：采用橡胶隔振器的隔振基础，其阻尼比可取0.07~0.1，那么要求隔振器的总刚度需为540kN/mm。
通过结构动力学原理和行业标准中所定义的隔振率公式，对以上程序所选参数进行隔振率验算：
w——激振饶力圆频率，由每分钟1500转得到此处取157；
K——隔振器总刚度，取前面程序所得540kN/mm；
M——基础、磨煤机总质量，561.8T；
wz——基础竖向自振圆频率。
代入数字计算得到隔振率Tz=95.011%。说明程序所选参数合理。
3.磨煤机隔振器选型与布置方案
由于磨煤机基础的形状不对称，所以如果采用在基础底部铺满橡胶隔振器的方案，将会导致隔振器的刚度中心与基础质心不重合，引起体系的耦合振动。并且这种方案将会大幅度提高完全不必要的隔振器造价。
经过计算，如果采用合理的布置，使隔振器的刚度中心与质心处于同一垂直线上，那么动力响应值能比基础底部铺满橡胶隔振器的方案降低约2.5倍。所以我们采用350mm×350mm尺寸的隔振器，再通过缜密的计算进行布置。
本工程选用的高阻尼橡胶隔振器，单个隔振器竖向刚度6750N/mm，阻尼比0.1以上。
隔振器的布置原则如下：
隔振器的平面布置应力求使其刚度中心与隔振体系的总质心在同一垂线上，当难于满足时，则刚度中心与总质心的水平偏离不应大于其所在台座底面边长的5%；
留有隔振器的安装、调整和维护所需的空间；
隔振器上表面宜在同一标高上；
台座边至隔振器中心线距离不宜小于隔振器尺寸，并不应小于200mm。
隔振器个数计算：为了满足要求，隔振器的个数应该满足以下关系式：
式中：
N——隔振器的个数；
K1——单个隔振器的刚度（按图六曲线输入）；
[K]——总刚度。根据前面的计算540000N/mm；
F——所有隔振器收到的总荷载，根据第一节计算的结果，在此应取5618000N；
F1——单个隔振器的受力。
从计算中所选坐标点的值取整，所以应选用80个橡胶隔振器是最合理的。此时总刚度540500N/mm，单个隔振器竖向刚度为6750N/mm。此时隔振器的恒载压缩量为10.33mm。
4.理论分析结论
1、磨煤机基础隔振措施满足95%的竖向隔振率要求；
2、经过实验测量，隔振器的水平方向刚度是小于竖向刚度的（单个隔振器水平刚度3500N/mm，单个隔振器工作时竖向刚度6750N/mm）。所以：水平方向的隔振率比竖直方向95%的隔振率更大；
3、橡胶隔振器压缩量为10.33mm，即压缩应变为11.48%，满足行业标准DL/T5188—2004表6.4.2规定的橡胶允许静态应变15%的要求；
4、通过竖向振型图可以看出，振动过程中几乎没有一点多余的耦合振动，说明橡胶隔振器的安装位置很好的保证了刚度中心与质心在同一竖直线上；
5、橡胶隔振器使基础的自振频率控制在3~7Hz的范围内，远离了磨煤机机器的工作频率；
6、只有3~7Hz共振区频段附近位移较大。在橡胶阻尼和合理的布置方案共同作用下，离开共振区，振幅迅速衰减。并且即使是共振位移，也没有过于放大，控制在6mm以内；
7、在磨煤机工作频率附近，位移得到了较好的控制。激振频率超过10Hz后，振幅都在50μm以内，超过20Hz后，振幅更是控制在10μm以内。满足标准规定的60μm要求。
综上，关于电厂磨煤机隔振基础的方案设计，满足技术要求，且经济、合理。
三、技术经济及社会效益评价
现代工业建筑的设计亦强调以人为本的设计理念，厂房内的工作环境也是业主及设计单位关注的重点。建设方在降噪设计方面投入了大量精力及财力，项目实施后，经现场测试验证取得了非常好的隔振效果，达到了预期的振动控制目标。磨煤机振动噪声及人员振感较类似项目大为改善，为电厂后期运行检修人员营造了较为舒适的工作环境，带了可观的社会效益。
参考文献
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