某火力发电厂脱硫控制楼机器振动测试评估

刘文彬

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

某火力发电厂脱硫控制楼机器振动测试评估

刘文彬

(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

以某一火力发电厂为研究案例，通过振动测试，并采用振动计权分析法，分析了火力发电厂脱硫控制楼不同工况机器振动对设备基础及人体舒适性的影响，确定最不利组合并提出建议。

振动;人体舒适性;计权加速度级

0 引言

目前我国尚存大量火力发电厂，由于其发电过程会产生大量有害烟气，对环境产生严重污染。环保部门要求其排放到大气中的烟气必须进行脱硫处理，因此在火电发电厂都会建设配套的脱硫设备对排入大气中的烟气进行净化处理。此类设备一般放置在独栋楼房底层，其下采用与楼房基础分离的独立基础，楼房上部各层为电缆、电气及运行控制室，由于底层脱硫设备多、功率大且须24h不停运转，除保证设备基础振动峰值不能超出容许振动值外，更应关注设备振动对人体舒适性的影响。

1 工程概况

某火力发电厂脱硫控制楼现状为高度20.67m的5层现浇钢筋混凝土框架结构，采用预制管桩基础。房屋一层为浆液循环泵房，屋内设有6台设备，每台设备均由一部电动机及一部循环泵组成，设备均放置在独立的基础上；二至四层为电缆夹层及电气设备层，五层为设备的运行控制室(有多名工作人员24h值班)。据运行控制室工作人员反映，一层设备运行时，五层楼面振动明显，人体有明显感觉，身体和心理上感到困扰和不安。本文主要就此种振动情况进行测试评估。一般而言，人体舒适性可采用1/3倍频程分析法(用分布在1/3倍频段的加速度值或速度值表示)或振动计权分析法(用单一参数振动计权加速度级表示)进行评价，本次评估采用振动计权分析法。

2 振动测试

2.1 设备运行状况

房屋一层现有6台设备，每台设备均由一部电动机(转速高于600r/min)及一部循环泵组成；其中电动机额定功率分别为：一期A号710kW电动机、一期B号800kW电动机、一期C号900kW电动机、二期A号710kW电动机、二期B号800kW电动机、二期C号900kW电动机。据介绍，目前在正常工作情况下，须同时开启4台额定功率较小的设备(一期A号、一期B号、二期A号、二期B号)24h不停正常运转即可满足脱硫要求，极限情况下6台设备同时运转，且在发电作业期间，设备不得停止运转。

图1 一层建筑平面及振动测点布置图

图2 五层建筑平面及振动测点布置图

2.2 测点布置

由于在发电工作期间，设备不得停止运转，且须同时开启4台额定功率较小的设备，本次无法测试设备停止运转时的房屋自振参数。

本次振动测试分为3个工况，分别为：4台设备运转时、5台设备运转时、6台设备运转时；在一层循环泵及电动机基础布置测点1及测点2，在五层梁面布置测点3，在五层运行控制室板面布置测点4，测点位置如图1～图2所示，一层设备现状如图3所示,现场传感器布置如图4所示。

图3 一层设备现状

图4 传感器

2.3 测试数据

2.3.1 测试工况一

本工况为4台设备(一期A号、一期B号、二期A号、二期B号)正常运转时，测试过程约40min，一层设备基础处测点1及测点2各方向的波形图及振动速度峰值如图5～图6所示，五层楼面测点3及测点4各方向振动计权加速度级，如图7～图12所示。

2.3.2 测试工况二

本工况为在4台设备(一期A号、一期B号、二期A号、二期B号)正常运转时，开启第五台设备(一期C号)，测试过程约50min，一层设备基础处测点1及测点2各方向的波形图及五层楼面测点3及测点4各方向振动计权加速度级。

2.3.3 测试工况三

图5 测点1及测点2振动速度波形图

图6 测点1及测点2振动速度峰值

图7 五层测点3X方向振动计权加速度级

图8 五层测点3Y方向振动计权加速度级

图9 五层测点3Z方向振动计权加速度级

图10 五层测点4X方向振动计权加速度级

图11 五层测点4Y方向振动计权加速度级

图12 五层测点4Z方向振动计权加速度级

本工况为在在5台设备(一期A号、一期B号、一期C号、二期A号、二期B号)正常运转时，开启第六台设备(二期C号)进行测试，测试过程约40min，一层设备基础处测点1及测点2各方向的波形图及五层楼面测点3及测点4各方向振动计权加速度级。

2.4 测试结果

根据各工况测试数据，分析得出各工况测点3及测点4各方向频率值，如表1所示。

表1 测点3及测点4各方向率值

由表1结果可知，测点3及测点4各工况各方向频率均位于1Hz～80 Hz之内，满足《建筑工程容许振动标准》[1]表6.0.1注1的要求，可采用计权加速度级方法进行评价。

根据各工况振动测试数据，对各工况各测点各方向测试参数分析汇总，结果如表2所示。

表2 峰值振速及计权加速度级结果

2.4.1 设备基础振动测试结果分析

由表2的测试结果可以看出，4台设备运转时、5台设备运转时、6台设备运转时，各工况设备基础处测点1及测点2各方向峰值振速均未超出《建筑工程容许振动标准》[1]5.8.1条电机及泵容许振动速度峰值5.0mm/s的要求，且最大值仅为容许值的50%，可保证机器本身的正常运转。动力设备基础振动所产生的振动波，通过地面振动传播衰减后，对建筑物和附近操作工人不产生有害影响。

2.4.2 五层楼面振动测试结果分析

由表2的测试结果可以看出，五层板面测点4的峰值振速及振动计权加速度级均大于梁面测点3的振动值，可见较薄的楼板构件较梁构件更易受到机器振动的影响。

由表1～表2的测试结果可以看出，在1Hz～80 Hz范围内的振动频率下，4台设备运转时、5台设备运转时、6台设备运转时，虽然各工况五层测点3及测点4水平方向振动计权加速度级均未超出《建筑工程容许振动标准》[1]6.0.1条车间办公区人体舒适性的容许振动计权加速度级89dB的要求。竖直方向振动计权加速度级均未超出《建筑工程容许振动标准》[1]6.0.1条车间办公区人体舒适性的容许振动计权加速度级92dB的要求。但5台设备运转时，其水平方向及竖直方向振动计权加速度级均较其余两个工况测试结果大，且更接近容许振动标准，可见5台设备运转时，机器振动更易产生不利的影响。

4台设备运转时、5台设备运转时、6台设备运转时，各工况五层板面测点3水平方向及竖直方向峰值振速均未超出《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程》[2]3.4.1条Ⅲ类环境(允许有轻微的振动感觉，但不影响精神集中，如一般办公室)允许振动速度1.00mm/s的要求。

4台设备运转时、5台设备运转时、6台设备运转时，各工况五层板面测点4水平方向峰值振速均较竖直方向大，且水平方向峰值振速均超出《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程》[2]3.4.1条Ⅲ类环境允许振动速度1.00mm/s的要求。同时，5台设备运转时，水平方向峰值振速最大值为容许值的4.76倍，人体会有较强振动感觉，可见5台设备运转时，机器振动在水平方向将产生更为不利的影响。

3 结语

(1)根据振动测试结果，在实际使用中，最不利的组合为5台设备同时开启，此时人体振动感觉较其他两个工况更加明显。建议避免同时开启5台设备，一般情况下启动4台设备或6台设备。

(2)虽然设备基础振动幅值未超出标准[1]容许振动速度峰值，五层运行控制室测点振动计权加速度级也未超出标准限值，但其值已较接近标准限值，且五层楼板处水平方向峰值振速已超出规程[2]限值较多，操作人员有较强振动感觉，人体舒适性受到影响。

(3)建议在设备与其基础之间可按照现行《建筑抗震设计规范》[3]12.2节规定采取隔振措施，以满足人体舒适性要求及楼板水平方向振动要求。

[1] GB 50868-2013 建筑工程容许振动标准[S].北京：中国计划出版社，2013.

[2] YBJ55-90 YSJ009-90 机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程[S].北京：冶金工业出版社，1990.

[3] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，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

刘文彬(1983- )，男，工程师。

E-mail:83233248@qq.com

2017-03-02

TU3

A

1004-6135(2017)07-0077-04