弹簧隔振技术在汽轮发电机组中的应用

    1 前言

    东汽生产出口到印度 abhijeet 的 MADC 电厂4×60MW （东汽编号 D60F） 汽轮发电机组 ， 机组支承系统由法国公司设计， 在该支承系统结构中，汽轮发电机组被整体支承在一个大水泥平台上，而这个整体水泥平台又用多套弹簧组支撑在水泥支撑梁上。 这种支承系统在设计上称为弹簧隔振技术。

    2 汽轮发电机组中使用弹簧隔振的目的

    汽轮发电机组是一个非常复杂的系统， 它由汽轮机、 发电机、 励磁机等主机和一些配套辅机设备组成。 机组运行的最大安全问题是振动。 机组主机转子就工作在振动状态下， 振动的大小直接影响机组的安全。 振动增大时， 环境噪音增大，当振动值超过某一值时， 就会造成机组零部件损坏和机组跳闸等事故。 从振动现象看： 有动静摩擦振动、 转子质量不平衡振动、 轴承油膜不稳定振动和发电机汽隙变化引起的轴系扭振等， 非常复杂。 从振动原因看： 有设计原因、 制造原因、运行原因和安装原因等。 所以， 要减小振动， 主要从设计、 制造、 安装和运行等方面着手。 弹簧隔振技术的使用， 就是从设计和安装方面考虑减小和阻尼机组振动传输的一种措施。

    3 隔振原理、方法与隔振装置选择

    3.1 隔振原理

    要掌握和应用好隔振技术， 首先得了解隔振原理和隔振方法。

    隔振原理， 就是将振动源与地基等的刚性连接改成为弹性连接， 以隔绝或减弱振动能量的传递， 从而实现减小振动和降低噪音的目的， 原理简图参见图 1。

    衡量隔振效果好坏的重要指标是隔振系数 η，隔振系数计算公式为：

    公式中 η 值越小， 隔振的效果越好。

    由于机器的刚度比隔振装置的刚度大得多，所以一般将机器看作只有质量的刚体， 将隔振装置看作只有刚度和阻尼的弹性元件。 对于仅考虑单向振动的机器， 简化为单自由度隔振系统。 对于单自由度隔振系统， 隔振系数计算公式为：

    公式中 λ＝ω/ωn， 为频率比； ω 为被隔离振源的激励频率， ωn为隔振系统固有频率。 ζ 为阻尼比：

    3.2 隔振方法和设计原则

    从设计方面考虑， 控制和减小振动的方法有： 隔振法、 阻尼法、 动平衡法、 冲击法和平衡法等。 图 2 为不同隔振方法的隔振系数曲线。

    根据隔振系数曲线知道 ： 当 λ＜1 时， 没有隔振效果； 当 λ≈1 时， 不但没有隔振效果， 还会通过隔振装置把振动放大； 只有当频率比 λ＞ 2姨时， 才有隔振效果， 而后随 λ 的增加隔振效果逐渐增加， 实际运用中取 λ＝2.5～5 足够， 因为这已有 81%～96%的振动被隔除。 在图 2 中， 阻尼比 ζ曲线一般选取范围为位于 ζ1与 ζ3之间的 ζ2， 所以，图 2 中的阴影部分为一般设计隔振系数 η 的取值区域。