某火力發電廠脫硫控制樓機器振動測試評估

劉文彬

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

某火力發電廠脫硫控制樓機器振動測試評估

劉文彬

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑技術重點實驗室 福建福州 350025)

以某一火力發電廠為研究案例，通過振動測試，并采用振動計權分析法，分析了火力發電廠脫硫控制樓不同工況機器振動對設備基礎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;計權加速度級

0 引言

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

1 工程概況

某火力發電廠脫硫控制樓現狀為高度20.67m的5層現澆鋼筋混凝土框架結構，采用預制管樁基礎。房屋一層為漿液循環泵房，屋內設有6臺設備，每臺設備均由一部電動機及一部循環泵組成，設備均放置在獨立的基礎上；二至四層為電纜夾層及電氣設備層，五層為設備的運行控制室(有多名工作人員24h值班)。據運行控制室工作人員反映，一層設備運行時，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)或振動計權分析法(用單一參數振動計權加速度級表示)進行評價，本次評估采用振動計權分析法。

2 振動測試

2.1 設備運行狀況

房屋一層現有6臺設備，每臺設備均由一部電動機(轉速高于600r/min)及一部循環泵組成；其中電動機額定功率分別為：一期A號710kW電動機、一期B號800kW電動機、一期C號900kW電動機、二期A號710kW電動機、二期B號800kW電動機、二期C號900kW電動機。據介紹，目前在正常工作情況下，須同時開啟4臺額定功率較小的設備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)24h不停正常運轉即可滿足脫硫要求，極限情況下6臺設備同時運轉，且在發電作業期間，設備不得停止運轉。

圖1 一層建筑平面及振動測點布置圖

圖2 五層建筑平面及振動測點布置圖

2.2 測點布置

由于在發電工作期間，設備不得停止運轉，且須同時開啟4臺額定功率較小的設備，本次無法測試設備停止運轉時的房屋自振參數。

本次振動測試分為3個工況，分別為：4臺設備運轉時、5臺設備運轉時、6臺設備運轉時；在一層循環泵及電動機基礎布置測點1及測點2，在五層梁面布置測點3，在五層運行控制室板面布置測點4，測點位置如圖1～圖2所示，一層設備現狀如圖3所示,現場傳感器布置如圖4所示。

圖3 一層設備現狀

圖4 傳感器

2.3 測試數據

2.3.1 測試工況一

本工況為4臺設備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)正常運轉時，測試過程約40min，一層設備基礎處測點1及測點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3及測點4各方向振動計權加速度級，如圖7～圖12所示。

2.3.2 測試工況二

本工況為在4臺設備(一期A號、一期B號、二期A號、二期B號)正常運轉時，開啟第五臺設備(一期C號)，測試過程約50min，一層設備基礎處測點1及測點2各方向的波形圖及五層樓面測點3及測點4各方向振動計權加速度級。

2.3.3 測試工況三

圖5 測點1及測點2振動速度波形圖

圖6 測點1及測點2振動速度峰值

圖7 五層測點3X方向振動計權加速度級

圖8 五層測點3Y方向振動計權加速度級

圖9 五層測點3Z方向振動計權加速度級

圖10 五層測點4X方向振動計權加速度級

圖11 五層測點4Y方向振動計權加速度級

圖12 五層測點4Z方向振動計權加速度級

本工況為在在5臺設備(一期A號、一期B號、一期C號、二期A號、二期B號)正常運轉時，開啟第六臺設備(二期C號)進行測試，測試過程約40min，一層設備基礎處測點1及測點2各方向的波形圖及五層樓面測點3及測點4各方向振動計權加速度級。

2.4 測試結果

根據各工況測試數據，分析得出各工況測點3及測點4各方向頻率值，如表1所示。

表1 測點3及測點4各方向率值

由表1結果可知，測點3及測點4各工況各方向頻率均位于1Hz～80 Hz之內，滿足《建筑工程容許振動標準》[1]表6.0.1注1的要求，可采用計權加速度級方法進行評價。

根據各工況振動測試數據，對各工況各測點各方向測試參數分析匯總，結果如表2所示。

表2 峰值振速及計權加速度級結果

2.4.1 設備基礎振動測試結果分析

由表2的測試結果可以看出，4臺設備運轉時、5臺設備運轉時、6臺設備運轉時，各工況設備基礎處測點1及測點2各方向峰值振速均未超出《建筑工程容許振動標準》[1]5.8.1條電機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%，可保證機器本身的正常運轉。動力設備基礎振動所產生的振動波，通過地面振動傳播衰減后，對建筑物和附近操作工人不產生有害影響。

2.4.2 五層樓面振動測試結果分析

由表2的測試結果可以看出，五層板面測點4的峰值振速及振動計權加速度級均大于梁面測點3的振動值，可見較薄的樓板構件較梁構件更易受到機器振動的影響。

由表1～表2的測試結果可以看出，在1Hz～80 Hz范圍內的振動頻率下，4臺設備運轉時、5臺設備運轉時、6臺設備運轉時，雖然各工況五層測點3及測點4水平方向振動計權加速度級均未超出《建筑工程容許振動標準》[1]6.0.1條車間辦公區人體舒適性的容許振動計權加速度級89dB的要求。豎直方向振動計權加速度級均未超出《建筑工程容許振動標準》[1]6.0.1條車間辦公區人體舒適性的容許振動計權加速度級92dB的要求。但5臺設備運轉時，其水平方向及豎直方向振動計權加速度級均較其余兩個工況測試結果大，且更接近容許振動標準，可見5臺設備運轉時，機器振動更易產生不利的影響。

4臺設備運轉時、5臺設備運轉時、6臺設備運轉時，各工況五層板面測點3水平方向及豎直方向峰值振速均未超出《機器動荷載作用下建筑物承重結構的振動計算和隔振設計規程》[2]3.4.1條Ⅲ類環境(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臺設備運轉時、5臺設備運轉時、6臺設備運轉時，各工況五層板面測點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《機器動荷載作用下建筑物承重結構的振動計算和隔振設計規程》[2]3.4.1條Ⅲ類環境允許振動速度1.00mm/s的要求。同時，5臺設備運轉時，水平方向峰值振速最大值為容許值的4.76倍，人體會有較強振動感覺，可見5臺設備運轉時，機器振動在水平方向將產生更為不利的影響。

3 結語

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

(2)雖然設備基礎振動幅值未超出標準[1]容許振動速度峰值，五層運行控制室測點振動計權加速度級也未超出標準限值，但其值已較接近標準限值，且五層樓板處水平方向峰值振速已超出規程[2]限值較多，操作人員有較強振動感覺，人體舒適性受到影響。

(3)建議在設備與其基礎之間可按照現行《建筑抗震設計規范》[3]12.2節規定采取隔振措施，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準[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[2] YBJ55-90 YSJ009-90 機器動荷載作用下建筑物承重結構的振動計算和隔振設計規程[S].北京：冶金工業出版社，1990.

[3] GB50011-2010 建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，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