大型機房設備管道的綜合布置及隔振技術應用

中國建筑第八工程局有限公司上海公司 上海 200433

1 工程概況

某工程項目冷凍機房有4臺離心式冷水機組、6臺冷卻水泵、6臺冷凍水泵、以及水處理設備、定壓補水設備、控制柜等，管道口徑均為φ500 mm、φ600 mm。

2 設計要求

隨著社會的發展，對環境保護的要求也越來越高，由動力設備的管道引起的振動和噪聲向外傳遞而影響環境的情況也得到普遍的重視，同時，大型設備機房內設備、管道等排布復雜，設計要求合理進行設備、管道排布，既要滿足外觀觀感，又要滿足設備、管道檢修空間，本工程結合BIM技術優化設備、管道排布，在此基礎上，通過合理選型計算，選擇合適的彈性支吊架體系，實現機房內設備、管道排布合理、觀感質量優、噪聲控制好的效果[1,2]。

1）針對典型的設備機房進行合理布局，對冷凍機、水泵、控制柜、大型管道、閥門等布置進行優化，適用性強。

2）機房內管道采用橡膠減振墊，避免空調水管道振動通過支吊架傳遞至樓板。

3）將設備機房內設備、管道的減振體系結合在一起，使設備、管道更好地協同運行，達到更好的減振效果。

4）利用BIM技術，對設備機房內的設備、管道進行綜合協調和排布，并將設備、管道綜合排布和減振體系結合在一起，在滿足功能的同時，使機房內整體排布美觀，表觀效果非常好。

3 主要技術難點及解決途徑

3.1 水泵進出口處水管彈性支座的選型

解決途徑：計算水泵進出口處水管的靜壓、動壓，結合水泵泵體的減振底座的彈性模量，綜合計算，選取合適的管道彈性支座。

3.2 冷凍機組進出口處水管彈性支座的選型

解決途徑：計算冷凍機進出口處水管的靜壓、動壓，結合冷凍機本體的減振底座的彈性模量，綜合計算，選取合適的管道彈性支座。

管道支座施工完畢后，進行灌水試運行，復核彈性支座體系的合理性。

3.3 管道吊架彈性支架的選型

解決途徑：計算地下室管道系統灌水后的總質量、運行時動荷載，結合支架的排布定位，選取合適的減振管托。此外，大管道隔振效果評價涉及到管道振動傳遞及流體運動的雙重作用，即受輸流管道流固耦合振動以及水泵激發頻率的影響，在振動形式上很難定量、定性表達。故采取現場灌水，模擬正式運行環境進行試運行，現場進行噪聲、振動測試，復核減振效果。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

工程流程如圖1所示。

4.2 操作要點

圖1 工藝流程

1）繪制機房內綜合管線圖，建立BIM模型（圖2、圖3）。

2）支架定位。與建筑結構進行協調，確定支吊架的形式與位置，原則上主支架須設置在梁上。

圖2 BIM模型及設備布置示意

圖3 綜合管線布置示意

4.3 支吊架、減振設備的定位與初步選型

4.3.1 隔振支吊架的形式選擇

GZ型管道橡膠隔振座采用上下哈夫隔振座，固有頻率（10±2）Hz，不同外徑的動力管道可固定在中間，能隔離振動和噪聲的傳遞，安裝在支撐架或吊架上既安全可靠（GZ型產品上座配有加強鋼環板），也可以省去傳統安裝中的抱箍、木托等材料。

4.3.2 彈簧減振的形式選擇

臥式泵采用BT3型可調節彈簧減振器（圖4），減振器最大工作載荷時的額定變形量為50 mm，極限載荷均不小于160%的最大工作載荷。

圖4 彈簧減振器

4.4 計算選型

4.4.1 支吊架的計算選型

根據選定的支吊架形式及管道情況進行支吊架受力計算。以冷卻水、冷凍水4管道（φ530 mm×2趟+φ630 mm×2趟）共用支架為例，選用16#槽鋼作橫擔和豎擔，強度滿足要求（圖5）。

圖5 機房冷卻水、冷凍水4管共用支架方案

4.4.2 管道隔振吊架的選型

根據合同技術規范以及國家相關規范要求，針對不同的設備特點、不同的管道設置形式，確定設備、管道的減振形式。如φ600 mm冷卻水管的橡膠隔振座為GZ-600型，同理，φ500 mm冷凍水管的橡膠隔振座為GZ-500型，均滿足要求。

4.4.3 設備減振器選型

根據設備的運行質量、轉速、電機功率等參數，在確定減振形式的基礎上計算、選取具體的減振設備。以本項目冷凍機房冷卻水泵的減振器為例，水泵設備型號為LF-80123/30 kW，轉速為1 450 r/min，質量為581 kg，設計減振臺座質量為768 kg，減振體系總質量1 754 kg（含30%安全系數）。

選用減振器：

1）每臺選用6只：1754/6≈292 kg/只（即單只載荷）。

2）減振器型號：選取彈簧減振器規格為BT3-300。

4.5 設備基礎、預留預埋施工

根據機房BIM模型，精確定位設備基礎，放線施工。在施工設備基礎的同時配合土建預留預埋減振器底座。控制設備基礎的位置偏差及尺寸偏差在20 mm以內。

4.6 設備減振器及浮動支座、管道減振器安裝

1）減振器安裝前要檢查混凝土基礎（機架座）的平整度在±3 mm內。

2）減振器安裝時，先卸下固定螺栓，把可調螺栓向下螺緊在減振器頂部。

3）安裝時，把減振器上下固定螺栓孔分別對準設備基礎預埋孔與浮動支座固定孔，將設備浮動支座放在減振器上，再將減振器底座與設備基礎地腳螺栓固定，將設備浮動支座與減振器頂部用固定螺栓固定。

4）檢查設備及設備浮動支座是否水平，遇不平時，在低處一側用調整螺栓調高至水平，再把浮動支座用固定螺栓擰緊。

5）浮動支座的質量要求：基座質量應在設備質量的1.5～2.0倍之間。

6）浮動支座尺寸要求：厚度需大于長度的1/12，但不超過300 mm。基座長度應比水泵長度長1/3，彎頭立于基座上。寬度應比水泵寬度寬20 cm以上。

7）調整減振器調節彈簧，使浮動支座在設備正常使用時，減振器使浮動支座脫離基礎頂面50 mm范圍。

4.7 設備安裝、管道安裝及減振器調整

利用專用水平運輸平臺完成水泵的水平運輸，運輸中要將水泵牢固地固定在專用水平運輸車上，并選擇平坦的運輸路線完成水泵的運輸[3,4]。

安裝前要將減振彈簧調節螺栓調整到合適位置，安裝后調整彈簧的高度，保證水泵的靜態撓度達到技術規范要求。

在設備進出口處的支架同步安裝時，應該確保設備進出口的管道閥門不會壓在設備的進出口法蘭頸部處，以免造成法蘭損壞。

水泵的平面位置和標高允許偏差為±10 mm，安裝的地腳螺栓應垂直、緊固，且與設備底座接觸緊密。

墊鐵組放置位置正確、平穩、接觸緊密，每組不超過3塊。

整體安裝的水泵，縱向水平偏差不應大于0.1‰，橫向水平偏差不應大于0. 20‰。解體安裝的水泵縱、橫向安裝水平偏差均不應大于0.05‰。水泵與電動機采用聯軸器連接時，聯軸器兩軸芯的允許偏差、軸向傾斜不應大于0.2‰，徑向位移不應大于0.05 mm。小型整體安裝的管道水泵不應有明顯偏斜。

減振器與水泵及水泵基礎應連接牢固、平穩、接觸緊密。

5 結語

采用本工藝后，系統運行較好，噪聲符合要求，確保了施工質量和安全。機房整體布置美觀、檢修空間寬敞，設備、管道減振效果良好。

隨著城市的發展，建筑將向智能化、綜合化不斷發展，設備機房內的設備、管道將更加復雜，業主對大樓的隔振、隔聲要求也將越來越高。在有限的空間里合理布置管道、設備，在此基礎上做好設備、管道的隔振、隔聲施工，并利用BIM技術將兩者有機結合，這是傳統工藝的再創新，在未來的設備機房施工過程中有著廣泛的應用前景[5,6]。