劉文彬

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

某火力發(fā)電廠脫硫控制樓機(jī)器振動測試評估

劉文彬

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350025)

以某一火力發(fā)電廠為研究案例，通過振動測試，并采用振動計(jì)權(quán)分析法，分析了火力發(fā)電廠脫硫控制樓不同工況機(jī)器振動對設(shè)備基礎(chǔ)及人體舒適性的影響，確定最不利組合并提出建議。

振動;人體舒適性;計(jì)權(quán)加速度級

0 引言

目前我國尚存大量火力發(fā)電廠，由于其發(fā)電過程會產(chǎn)生大量有害煙氣，對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。環(huán)保部門要求其排放到大氣中的煙氣必須進(jìn)行脫硫處理，因此在火電發(fā)電廠都會建設(shè)配套的脫硫設(shè)備對排入大氣中的煙氣進(jìn)行凈化處理。此類設(shè)備一般放置在獨(dú)棟樓房底層，其下采用與樓房基礎(chǔ)分離的獨(dú)立基礎(chǔ)，樓房上部各層為電纜、電氣及運(yùn)行控制室，由于底層脫硫設(shè)備多、功率大且須24h不停運(yùn)轉(zhuǎn)，除保證設(shè)備基礎(chǔ)振動峰值不能超出容許振動值外，更應(yīng)關(guān)注設(shè)備振動對人體舒適性的影響。

1 工程概況

某火力發(fā)電廠脫硫控制樓現(xiàn)狀為高度20.67m的5層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)。房屋一層為漿液循環(huán)泵房，屋內(nèi)設(shè)有6臺設(shè)備，每臺設(shè)備均由一部電動機(jī)及一部循環(huán)泵組成，設(shè)備均放置在獨(dú)立的基礎(chǔ)上；二至四層為電纜夾層及電氣設(shè)備層，五層為設(shè)備的運(yùn)行控制室(有多名工作人員24h值班)。據(jù)運(yùn)行控制室工作人員反映，一層設(shè)備運(yùn)行時(shí)，五層樓面振動明顯，人體有明顯感覺，身體和心理上感到困擾和不安。本文主要就此種振動情況進(jìn)行測試評估。一般而言，人體舒適性可采用1/3倍頻程分析法(用分布在1/3倍頻段的加速度值或速度值表示)或振動計(jì)權(quán)分析法(用單一參數(shù)振動計(jì)權(quán)加速度級表示)進(jìn)行評價(jià)，本次評估采用振動計(jì)權(quán)分析法。

2 振動測試

2.1 設(shè)備運(yùn)行狀況

房屋一層現(xiàn)有6臺設(shè)備，每臺設(shè)備均由一部電動機(jī)(轉(zhuǎn)速高于600r/min)及一部循環(huán)泵組成；其中電動機(jī)額定功率分別為：一期A號710kW電動機(jī)、一期B號800kW電動機(jī)、一期C號900kW電動機(jī)、二期A號710kW電動機(jī)、二期B號800kW電動機(jī)、二期C號900kW電動機(jī)。據(jù)介紹，目前在正常工作情況下，須同時(shí)開啟4臺額定功率較小的設(shè)備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)24h不停正常運(yùn)轉(zhuǎn)即可滿足脫硫要求，極限情況下6臺設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，且在發(fā)電作業(yè)期間，設(shè)備不得停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 一層建筑平面及振動測點(diǎn)布置圖

圖2 五層建筑平面及振動測點(diǎn)布置圖

2.2 測點(diǎn)布置

由于在發(fā)電工作期間，設(shè)備不得停止運(yùn)轉(zhuǎn)，且須同時(shí)開啟4臺額定功率較小的設(shè)備，本次無法測試設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的房屋自振參數(shù)。

本次振動測試分為3個工況，分別為：4臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、6臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)；在一層循環(huán)泵及電動機(jī)基礎(chǔ)布置測點(diǎn)1及測點(diǎn)2，在五層梁面布置測點(diǎn)3，在五層運(yùn)行控制室板面布置測點(diǎn)4，測點(diǎn)位置如圖1～圖2所示，一層設(shè)備現(xiàn)狀如圖3所示,現(xiàn)場傳感器布置如圖4所示。

圖3 一層設(shè)備現(xiàn)狀

圖4 傳感器

2.3 測試數(shù)據(jù)

2.3.1 測試工況一

本工況為4臺設(shè)備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，測試過程約40min，一層設(shè)備基礎(chǔ)處測點(diǎn)1及測點(diǎn)2各方向的波形圖及振動速度峰值如圖5～圖6所示，五層樓面測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各方向振動計(jì)權(quán)加速度級，如圖7～圖12所示。

2.3.2 測試工況二

本工況為在4臺設(shè)備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開啟第五臺設(shè)備(一期C號)，測試過程約50min，一層設(shè)備基礎(chǔ)處測點(diǎn)1及測點(diǎn)2各方向的波形圖及五層樓面測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各方向振動計(jì)權(quán)加速度級。

2.3.3 測試工況三

圖5 測點(diǎn)1及測點(diǎn)2振動速度波形圖

圖6 測點(diǎn)1及測點(diǎn)2振動速度峰值

圖7 五層測點(diǎn)3X方向振動計(jì)權(quán)加速度級

圖8 五層測點(diǎn)3Y方向振動計(jì)權(quán)加速度級

圖9 五層測點(diǎn)3Z方向振動計(jì)權(quán)加速度級

圖10 五層測點(diǎn)4X方向振動計(jì)權(quán)加速度級

圖11 五層測點(diǎn)4Y方向振動計(jì)權(quán)加速度級

圖12 五層測點(diǎn)4Z方向振動計(jì)權(quán)加速度級

本工況為在在5臺設(shè)備(一期A號、一期B號、一期C號、二期A號、二期B號)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開啟第六臺設(shè)備(二期C號)進(jìn)行測試，測試過程約40min，一層設(shè)備基礎(chǔ)處測點(diǎn)1及測點(diǎn)2各方向的波形圖及五層樓面測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各方向振動計(jì)權(quán)加速度級。

2.4 測試結(jié)果

根據(jù)各工況測試數(shù)據(jù)，分析得出各工況測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各方向頻率值，如表1所示。

表1 測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各方向率值

由表1結(jié)果可知，測點(diǎn)3及測點(diǎn)4各工況各方向頻率均位于1Hz～80 Hz之內(nèi)，滿足《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》[1]表6.0.1注1的要求，可采用計(jì)權(quán)加速度級方法進(jìn)行評價(jià)。

根據(jù)各工況振動測試數(shù)據(jù)，對各工況各測點(diǎn)各方向測試參數(shù)分析匯總，結(jié)果如表2所示。

表2 峰值振速及計(jì)權(quán)加速度級結(jié)果

2.4.1 設(shè)備基礎(chǔ)振動測試結(jié)果分析

由表2的測試結(jié)果可以看出，4臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、6臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工況設(shè)備基礎(chǔ)處測點(diǎn)1及測點(diǎn)2各方向峰值振速均未超出《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》[1]5.8.1條電機(jī)及泵容許振動速度峰值5.0mm/s的要求，且最大值僅為容許值的50%，可保證機(jī)器本身的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。動力設(shè)備基礎(chǔ)振動所產(chǎn)生的振動波，通過地面振動傳播衰減后，對建筑物和附近操作工人不產(chǎn)生有害影響。

2.4.2 五層樓面振動測試結(jié)果分析

由表2的測試結(jié)果可以看出，五層板面測點(diǎn)4的峰值振速及振動計(jì)權(quán)加速度級均大于梁面測點(diǎn)3的振動值，可見較薄的樓板構(gòu)件較梁構(gòu)件更易受到機(jī)器振動的影響。

由表1～表2的測試結(jié)果可以看出，在1Hz～80 Hz范圍內(nèi)的振動頻率下，4臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、6臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，雖然各工況五層測點(diǎn)3及測點(diǎn)4水平方向振動計(jì)權(quán)加速度級均未超出《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》[1]6.0.1條車間辦公區(qū)人體舒適性的容許振動計(jì)權(quán)加速度級89dB的要求。豎直方向振動計(jì)權(quán)加速度級均未超出《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》[1]6.0.1條車間辦公區(qū)人體舒適性的容許振動計(jì)權(quán)加速度級92dB的要求。但5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其水平方向及豎直方向振動計(jì)權(quán)加速度級均較其余兩個工況測試結(jié)果大，且更接近容許振動標(biāo)準(zhǔn)，可見5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器振動更易產(chǎn)生不利的影響。

4臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、6臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工況五層板面測點(diǎn)3水平方向及豎直方向峰值振速均未超出《機(jī)器動荷載作用下建筑物承重結(jié)構(gòu)的振動計(jì)算和隔振設(shè)計(jì)規(guī)程》[2]3.4.1條Ⅲ類環(huán)境(允許有輕微的振動感覺，但不影響精神集中，如一般辦公室)允許振動速度1.00mm/s的要求。

4臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、6臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各工況五層板面測點(diǎn)4水平方向峰值振速均較豎直方向大，且水平方向峰值振速均超出《機(jī)器動荷載作用下建筑物承重結(jié)構(gòu)的振動計(jì)算和隔振設(shè)計(jì)規(guī)程》[2]3.4.1條Ⅲ類環(huán)境允許振動速度1.00mm/s的要求。同時(shí)，5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水平方向峰值振速最大值為容許值的4.76倍，人體會有較強(qiáng)振動感覺，可見5臺設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器振動在水平方向?qū)a(chǎn)生更為不利的影響。

3 結(jié)語

(1)根據(jù)振動測試結(jié)果，在實(shí)際使用中，最不利的組合為5臺設(shè)備同時(shí)開啟，此時(shí)人體振動感覺較其他兩個工況更加明顯。建議避免同時(shí)開啟5臺設(shè)備，一般情況下啟動4臺設(shè)備或6臺設(shè)備。

(2)雖然設(shè)備基礎(chǔ)振動幅值未超出標(biāo)準(zhǔn)[1]容許振動速度峰值，五層運(yùn)行控制室測點(diǎn)振動計(jì)權(quán)加速度級也未超出標(biāo)準(zhǔn)限值，但其值已較接近標(biāo)準(zhǔn)限值，且五層樓板處水平方向峰值振速已超出規(guī)程[2]限值較多，操作人員有較強(qiáng)振動感覺，人體舒適性受到影響。

(3)建議在設(shè)備與其基礎(chǔ)之間可按照現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]12.2節(jié)規(guī)定采取隔振措施，以滿足人體舒適性要求及樓板水平方向振動要求。

[1] GB 50868-2013 建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2013.

[2] YBJ55-90 YSJ009-90 機(jī)器動荷載作用下建筑物承重結(jié)構(gòu)的振動計(jì)算和隔振設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

[3] GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

Test and Evaluation of the Machine Vibration of the Desulfurization Control Building in a Thermal Power Plant

LIUWenbin

(Fujian Academy of Building Research, Fujian Provincial Key Laboratory of Green Building Technology, Fuzhou 350025)

In a thermal power plant as the research case, through the vibration test, the vibration analysis and weighted analysis, desulfurization building control different working machine vibration on the equipment foundation and human comfort effect of thermal power plant, and puts forward some suggestions to determine the most unfavorable combination.

Vibration;Human comfort;Weighted acceleration level

劉文彬(1983- )，男，工程師。

E-mail:83233248@qq.com

2017-03-02

TU3

A

1004-6135(2017)07-0077-04