Магистрант Щукин В.В.

Павлодарский Государственный университет им. С. Торайгырова, Казахстан

Применение виброизоляторов в энергетическом хозяйстве.

Проектировщики в отрасли строительства зданий и сооружений зачастую сталкиваются с различного рода вибрационными нагрузками на строительные конструкции. Для высоких сооружений это может быть пульсационная составляющая ветровой нагрузки, вихревое возбуждение. Портовые гидротехнические сооружения подвергаются динамическим нагрузкам от действия: морских волн, льда, судов и прочих. Железнодорожные и автомобильные мосты испытывают переменные нагрузки от движения по ним транспорта. На фундаменты машин с вращающимися частями, машин с кривошипно-шатунными механизмами, дробильного, прокатного оборудования и других также воздействуют динамические составляющие нагрузок.

Павлодарская область – один из наиболее развитых энергетических регионов страны. Для выработки электроэнергии в области имеются несколько ГРЭС. Указанные станции имеют в качестве основного оборудования – турбогенераторы. Фундаменты для данных машин – относятся к фундаментам машин с вращающимися частями. При работе турбоагрегатов возникают разного рода вибрации, одной из основных в данном случае является вибрация от неуравновешенности ротора. Чрезмерные вибрации машины приводят к сложности эксплуатации, быстрому износу узлов агрегатов и нарушениям безопасности труда. Согласно СНиП допустимые амплитуды горизонтальных колебаний фундаментов турбомашин при частоте свыше 1500 об/мин составляют 50 х 10^-6м, что является весьма жесткими требованиями. Стандартные на поствоветском пространстве компоновки фундаментов турбомашин ГРЭС представляют собой жесткие рамы со сплошной, массивной нижней плитой. Строительство данных фундаментов - трудоемкий процесс и значительный расход материалов (бетон, сталь). Их проектирование также представляет ряд сложностей. При расчетах фундаментов машин считают систему: турбоагрегат-фундамент-основание. Возникают ситуации, когда геологические изыскания не дают прямого ответа о жесткостных и демпфирующих свойствах грунтов. Необходимо использовать разного рода методики, которые также не дают стопроцентно верных результатов, так как конструкции на грунтовом основании относятся к классу трудно формализуемых задач, и одной из причин этого является то, что грунт представляет собой разнородную слабоизученную среду.

Частично указанные выше сложности можно исключить, используя виброизоляторы в фундаментных конструкциях. Фундамент «разрезается» на две части – верхнюю плиту с установленным на ней турбоагрегатом, и нижнюю – колонны с нижней плитой, которая опирается непосредственно на грунт. Применение виброизоляторов резко уменьшает передачу динамических характеристик на грунт, практически сводя расчет нижней части фундамента к статическому. При виброизолированном варианте фундамента нижнюю плиту можно заменить отдельными фундаментами под колонны или значительно уменьшить ее толщину, в сравнении с типовым рамным фундаментом, что облегчает производство работ при высоком уровне грунтовых вод, создает большую экономию средств. Благодаря устройству виброизолированного фундамента можно сравнительно легко производить его рихтовку – операцию по восстановлению проектных отметок в случае сравнительно больших и неравномерных осадок колонн.

Пружинные виброизоляторы в фундаментах турбомашин организованы в ряды. Особенностью фундамента являются длинные балки вдоль его длинных сторон, лежащие ниже расположенной на виброизоляторах верхней фундаментной плиты. Балки устанавливают в местах, где предполагается расположить виброизоляторы. Ширина между пружинными виброизоляторами в поперечном направлении значительна, поэтому применение этого способа ограничено высотой поперечных ребер жесткости, которые мешают прокладке трубопроводов.

Групповой способ расположения виброизоляторов требует устройства капителей – увеличения верхних частей колонн для обеспечения достаточной площади опоры виброизоляторов. Способ позволяет размещать пружины в местах концентрации нагрузок, проще осуществлять контроль за точностью установки пружинных виброизоляторов по высоте, улучшает условия монтажа трубопроводов. Групповое расположение виброизоляторов позволяет без нарушения общей работы узла заменить вышедшую их строя пружину.

Виброизоляцию верхней фундаментной плиты вместе с турбоустановкой осущетвляют, как правило, в опорном варианте, при котором виброизоляторы располагают непосредственно под конструктивными элементами на которой укрепляют турбоагрегат. Второй вариант – подвесной, когда изолируемый турбоагрегат с верхней фундаментной плитой подвешивают на пружинных элементах, закрепленных выше подошвы фундаментной плиты, менее осуществим из-за сложности монтажа и необходимости иметь дополнительные регулирующие приспособления.

Виброизолированные фундаменты турбоагрегатов активно используются в европейских странах и США. Опыта применения виброизоляторов в энергетическом хозяйстве нашей страны очень мало. Некоторые из имеющихся примеров являются решениями западных специалистов. В проектных организациях нашей страны зачастую отдают предпочтение классическим схемам компоновки главных корпусов ввиду наличия большого количества примеров и наработок. Классическая схема компоновки главных корпусов электростанций предполагает устройство массивных фундаментов турбоагрегатов, отделенных от соседних фундаментов и конструкций каркаса здания деформационными швами. Данное решение создает сложности при замене основного оборудования электростанций на более производительное, так как новые турбоагрегаты могут иметь большие габариты. Соответственно фундаменты машин будут «наползать» на фундаменты каркаса, что недопустимо. Использование виброизолированных фундаментов как при новом строительстве, так и при реконструкции электростанций дает большую свободу действий при компоновке основного оборудования и последующих реноваций. Такие фундаменты имеют большое преимущество перед классическими вариантами при строительстве в сейсмически активных зонах нашей страны, так как при землетрясениях виброизоляторы лучше перераспределяют нагрузки и сводят к минимуму риск выхода из строя дорогого оборудования.

В исполнение государственной программы индустриально-инновационного развития можно и нужно успешно применять современные способы уменьшения монтажных и эксплуатационных затрат, одним из которых и являются виброизолированные фундаменты турбоагрегатов.

Литература

1. Государственная программа индустриально–инновационного развития Республики Казахстан на 2015–2019 годы, утвержденная Указом Президента РК от 1 августа 2014 года № 874.

2. Справочник проектировщика. Динамический расчет специальных инженерных сооружений и конструкций / Ю.К.Амбриашвили, А.И.Ананьин, А.Г.Барченков и др.; Под ред. Б.Г.Коренева, А. Ф. Смирнова. – М.: Стройиздат, 1986. – 461с.

3. Фундаменты машин тепловых электростанций / А.И.Абашидзе, Ф.В.Сапожников, А.Т.Казанджян. – М.: «Энергия», 1975. – 256с.

4. Савинов О.А. / Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1979. – 200с.