本發(fā)明涉及汽輪發(fā)電機(jī)基座控制，特別涉及一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、在火力發(fā)電站中，汽輪發(fā)電機(jī)基座作為動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)，其優(yōu)良的動(dòng)力性能是保障機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的重要條件。目前的鋼筋混凝土框架基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)榭刂普駝?dòng)原因常常采用很大的梁柱斷面。很高的框架梁，使得基座中間層空間緊張，工藝管道布置困難；鋼筋混凝土框架梁柱截面巨大，鋼筋混凝土工程量很大，成本高，施工復(fù)雜；基座的動(dòng)力特性復(fù)雜且振動(dòng)控制要求高，一旦實(shí)際工程中振動(dòng)不滿足要求，基座的改造困難；基座在機(jī)組啟動(dòng)階段通過(guò)共振頻率時(shí)容易發(fā)生過(guò)大振動(dòng)，影響著設(shè)備的平穩(wěn)安全；機(jī)組在長(zhǎng)期運(yùn)行后，隨著機(jī)組的磨損，轉(zhuǎn)子偏心的增大，基座的振動(dòng)不斷增加，有可能超過(guò)控制限值要求；機(jī)組運(yùn)行突發(fā)事故工況時(shí)，巨大的不平衡擾力將引起基座強(qiáng)烈的振動(dòng)，可能損壞機(jī)組設(shè)備；改造更換機(jī)組設(shè)備后，基座的動(dòng)力性能常常不能適應(yīng)新的機(jī)組設(shè)備，需要重新進(jìn)行動(dòng)力設(shè)計(jì)和施工改造，技術(shù)難度大，周期長(zhǎng)，改造費(fèi)用高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述不足之處提供一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)及其控制方法，通過(guò)汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)和智能振動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一種質(zhì)量分布可調(diào)控的汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和管道支撐結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)能夠隨著不同的機(jī)組運(yùn)行工況調(diào)整自身動(dòng)力性能，減小基座振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了基座振動(dòng)的智能化控制，保障了機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)安全，大大增強(qiáng)了基座對(duì)機(jī)組不同工況的適應(yīng)性，擴(kuò)大了基座的使用范圍，減小了基座的改造維護(hù)成本。

2、本發(fā)明是通過(guò)下述方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，至少包括但不限于沿汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組縱軸向依次設(shè)置的高壓缸支撐結(jié)構(gòu)、中壓缸支撐結(jié)構(gòu)、低壓缸a支撐結(jié)構(gòu)、低壓缸b支撐結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)；在所述高壓缸支撐結(jié)構(gòu)、中壓缸支撐結(jié)構(gòu)、低壓缸a支撐結(jié)構(gòu)、低壓缸b支撐結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)底部均設(shè)置有質(zhì)量分布可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)部，頂部均設(shè)置有用于監(jiān)測(cè)的振動(dòng)位移傳感器，所述振動(dòng)位移傳感器和調(diào)節(jié)部均與智能振動(dòng)控制系統(tǒng)連接；所述高壓缸支撐結(jié)構(gòu)、中壓缸支撐結(jié)構(gòu)、發(fā)電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)下側(cè)位置設(shè)置有管道支撐結(jié)構(gòu)。

4、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述高壓缸支撐結(jié)構(gòu)包括第一框架柱、第二框架柱、第一框架橫梁、第二框架橫梁和第一框架縱梁；兩根所述第一框架柱頂部橫向之間設(shè)置第一框架橫梁，在兩根所述第二框架柱頂部橫向之間設(shè)置第二框架橫梁，在兩根所述第一框架柱和兩根第二框架柱頂部縱向之間分別設(shè)置兩根第一框架縱梁。

5、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述中壓缸支撐結(jié)構(gòu)包括第二框架柱、第三框架柱、第二框架橫梁、第三框架橫梁和第二框架縱梁；在兩根所述第三框架柱頂部橫向之間設(shè)置第三框架橫梁，在兩根所述第二框架柱和兩根第三框架柱頂部縱向之間分別設(shè)置兩根第二框架縱梁。

6、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述低壓缸a支撐結(jié)構(gòu)包括第三框架柱、第四框架柱、第三框架橫梁、第四框架橫梁和第三框架縱梁；在兩根所述第四框架柱頂部橫向之間設(shè)置第四框架橫梁，在兩根所述第三框架柱和兩根第四框架柱頂部縱向之間分別設(shè)置兩根第三框架縱梁。

7、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述低壓缸b支撐結(jié)構(gòu)包括第四框架柱、第五框架柱、第四框架橫梁、第五框架橫梁和第四框架縱梁；在兩根所述第五框架柱頂部橫向之間設(shè)置第五框架橫梁，在兩根所述第四框架柱和兩根第五框架柱頂部縱向之間分別設(shè)置兩根第四框架縱梁。

8、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述發(fā)電機(jī)支撐結(jié)構(gòu)包括第五框架柱、第六框架柱、第五框架橫梁、第六框架橫梁和第五框架縱梁；在兩根所述第六框架柱頂部橫向之間設(shè)置第六框架橫梁，在兩根第五框架柱和兩根第六框架柱頂部縱向之間分別設(shè)置兩根第五框架縱梁。

9、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，根據(jù)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)軸承座位置，所述振動(dòng)位移傳感器設(shè)置在第一框架橫梁、第二框架橫梁、第三框架橫梁、第四框架橫梁、第五框架橫梁、第六框架橫梁的頂部軸承座位置。

10、基于上述一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)部包括設(shè)置在第一框架橫梁、第二框架橫梁、第三框架橫梁、第四框架橫梁、第五框架橫梁、第六框架橫梁的底部設(shè)h型鋼梁，在h型鋼梁上翼緣設(shè)置左右兩智能滑軌，在所述智能滑軌下吊掛質(zhì)量塊，所述智能滑軌與智能振動(dòng)控制系統(tǒng)連接，在智能振動(dòng)控制系統(tǒng)的控制下，智能滑軌能夠沿著h型鋼梁的長(zhǎng)度方向進(jìn)行移動(dòng)。

11、本方案還公開一種智能振動(dòng)控制的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)的控制方法，其包括以下步驟：

12、步驟一，根據(jù)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)第i個(gè)軸承座位置處轉(zhuǎn)子質(zhì)量mi計(jì)算獲得作用在基座上的振動(dòng)荷載fi，根據(jù)基座有限元模型穩(wěn)態(tài)分析獲得第i個(gè)軸承座位置的計(jì)算振幅uci，新建基座設(shè)計(jì)使得計(jì)算振幅uci小于計(jì)算限值，基座能夠平穩(wěn)運(yùn)行：

13、步驟二，根據(jù)框架橫梁根數(shù)和質(zhì)量塊大小，構(gòu)建質(zhì)量塊分布矩陣；質(zhì)量塊分布矩陣列分別表示第一至第六框架橫梁，質(zhì)量塊分布矩陣行表示為質(zhì)量塊分布狀態(tài)，矩陣值為1表示質(zhì)量塊在此單元格位置，矩陣值為0表示質(zhì)量塊不在此單元格位置，矩陣行數(shù)由質(zhì)量塊大小和可移動(dòng)范圍劃分的單元格決定，每根框架橫梁劃分7分單元格的質(zhì)量塊分布矩陣；

14、步驟三，智能振動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷各框架橫梁頂部的振動(dòng)位移傳感器采集的振動(dòng)實(shí)測(cè)振幅是否超過(guò)實(shí)測(cè)限值；如超過(guò)實(shí)測(cè)限值，則進(jìn)行如下兩項(xiàng)調(diào)整：(1)模擬調(diào)整實(shí)測(cè)振幅超限處框架橫梁的質(zhì)量塊分布矩陣，質(zhì)量塊的分布由兩邊往列的中間行移動(dòng)，每次可將最外側(cè)質(zhì)量塊往中間移動(dòng)一個(gè)單元格；(2)將振動(dòng)荷載fi按實(shí)測(cè)振幅放大為fi×(umi/uci)，其中umi為第i個(gè)軸承座位置的實(shí)測(cè)振幅；

15、步驟四，按照生成的模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣和放大后的振動(dòng)荷載，根據(jù)基座有限元模型穩(wěn)態(tài)分析獲得計(jì)算振幅是否滿足計(jì)算限值要求；如不滿足則回到步驟三，進(jìn)一步模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣，重新計(jì)算振幅，直至滿足計(jì)算限值要求；如所有模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣計(jì)算振幅均不能滿足計(jì)算限值要求，則智能振動(dòng)控制系統(tǒng)提示增加質(zhì)量塊或更換更重質(zhì)量塊；

16、步驟五，當(dāng)模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣計(jì)算振幅滿足計(jì)算限值要求后，智能振動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)控智能滑軌按照模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣調(diào)整質(zhì)量塊位置；智能振動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)振動(dòng)位移傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，判斷振動(dòng)實(shí)測(cè)振幅是否滿足實(shí)測(cè)限值要求；如不滿足則回到智能控制步驟三，進(jìn)一步模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣，直至將振動(dòng)實(shí)測(cè)振幅控制在實(shí)測(cè)限值以下，機(jī)組正常平穩(wěn)運(yùn)行；如所有模擬調(diào)整質(zhì)量塊分布矩陣實(shí)測(cè)振幅均不能滿足實(shí)測(cè)限值要求，則智能振動(dòng)控制系統(tǒng)提示增加質(zhì)量塊或更換更重質(zhì)量塊。

17、在步驟一中，

18、式中：fi為基座振動(dòng)荷載(n)；mi為作用在基座上第i個(gè)軸承座位置處轉(zhuǎn)子質(zhì)量(kg)；g為衡量轉(zhuǎn)子平衡品質(zhì)等級(jí)的參數(shù)(m/s)；ω0為機(jī)組額定運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)的角速度(rad/s)；ω為計(jì)算振動(dòng)荷載轉(zhuǎn)速時(shí)的角速度(rad/s)。

19、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、根據(jù)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)動(dòng)力設(shè)備的特點(diǎn)，結(jié)合工藝管道的布置需求，汽輪發(fā)電機(jī)基座采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，由框架柱，框架縱梁，框架橫梁和中間層平臺(tái)組成滿足支撐汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和管道的基座結(jié)構(gòu)。

21、2、框架橫梁的底部設(shè)h型鋼梁，h型鋼梁上翼緣設(shè)置左右兩智能滑軌，在智能滑軌下吊掛質(zhì)量塊，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量分布可調(diào)控的汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)。

22、3、基座柱采用鋼筋混凝土框架柱，梁采用鋼筋混凝土框架梁底部設(shè)h型鋼梁，h型鋼梁上翼緣設(shè)置左右兩智能滑軌，智能滑軌下吊掛質(zhì)量塊(鉛塊)，h型鋼梁形成滑軌空間，h型鋼下翼緣可以用于支吊掛工藝管道，滿足工藝專業(yè)要求。

23、4、鋼筋混凝土框架梁因?yàn)榭刂普駝?dòng)的需要做的很大，而配筋常常是最小配筋率，鋼筋混凝土承載力利用率很低，很不經(jīng)濟(jì)，通過(guò)減小梁高，減小鋼筋混凝土用量，節(jié)約了成本，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的利用效率；同時(shí)，增加空間，更利于工藝專業(yè)管道設(shè)備的布置，提高空間利用率。

24、5、實(shí)現(xiàn)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)大小，通過(guò)調(diào)整質(zhì)量塊位置，減小基座振動(dòng)，保證機(jī)組的正常平穩(wěn)運(yùn)行，避免了因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)際運(yùn)行之間的誤差，導(dǎo)致基座振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題。

25、6、對(duì)于啟動(dòng)階段轉(zhuǎn)速通過(guò)基座基頻時(shí)，能通過(guò)智能控制系統(tǒng)，調(diào)控質(zhì)量塊的位置，保證基座不致振動(dòng)過(guò)大。

26、7、能夠調(diào)節(jié)機(jī)組由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，擾力增大而導(dǎo)致基座振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題；通過(guò)調(diào)整質(zhì)量塊位置，保證基座能夠長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)機(jī)組振動(dòng)控制的需求。

27、8、能夠有效應(yīng)對(duì)突發(fā)事故工況，及時(shí)調(diào)整質(zhì)量塊位置，不斷反饋減小基座振動(dòng)，保證設(shè)備機(jī)組不會(huì)由于基座振動(dòng)無(wú)限擴(kuò)大而嚴(yán)重?fù)p壞。

28、9、能夠適應(yīng)機(jī)組設(shè)備更換，對(duì)于新的設(shè)備機(jī)組，通過(guò)調(diào)整質(zhì)量塊，從而基座能夠很好的適應(yīng)新的機(jī)組，無(wú)需再對(duì)基座進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)和施工，擴(kuò)大基座的使用范圍，大大減小設(shè)備更換改造成本，提高設(shè)備更換和改造效率。

29、10、汽輪發(fā)電機(jī)基座結(jié)構(gòu)能夠隨著不同的機(jī)組運(yùn)行工況調(diào)整自身動(dòng)力性能，減小基座振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)基座振動(dòng)的智能化控制，保障機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)安全。