大型燃气轮机基础动力分析及设备隔振性能研究

摘要

随着我国大型燃气轮机发电机组的迅速发展，三大主机厂GE、西门子和三菱为主导的三大主机厂分别引进了燃机制造技术，单机联合循环机组容量也达到300MW等级，其中9F级燃气轮机在国内外发电厂广泛运用。然而燃气轮机基础作为重要的动力设备基础，其结构设计在我国目前尚无规范可循，使燃气轮机在我国应用产生一定的制约，阻碍了我国燃气轮机事业的发展。 本文基于中国和德国规范采用ANSYS有限元软件对某在建工程的西门子9F级燃气轮机机型基础进行有限元分析，研究此类基础结构的动力性能并比较中国和德国规范对动力设备基础设计的差异。为提高该类动力基础的适用性和经济性，本文在原方案的基础上提出了设备隔振方案和优化方案。主要研究内容包括： （1）中德规范下动力设备基础分析方法及隔振应用研究。比较中国和德国动力规范对评估基础结构动力性能之间区别，并结合设备隔振的相关理论提出适用于软弱地基的设备隔振方案及减少工程造价的优化方案。 （2）在中国和德国规范下分别采用谐响应分析对西门子9F级燃气轮机基础模型进行有限元分析，从允许振动线位移取值、干扰力值、开停机和工作阶段转速等方面的差异分析了该燃气轮机基础的动力性能，并且比较了中德规范在结构动力设计方面的区别。研究表明：《动规》对动力设备振动线位移和干扰力有明确规定，而《DIN4024》规范则是根据动力设备的机型为控制因素（轴承座处混凝土振动速度、平衡品质等级）并通过公式计算取得，且在中国和德国规范计算下最大振动线位移的转速及振动线位移安全系数均有较大差异。 （3）燃气轮机基础结构设备隔振及优化方案分析。采用ANSYS对有无装配设备隔振器的燃气轮机基础模型分别进行模态分析及谐响应分析。通过相关动力计算结果对比分析表明，弹簧隔振器对基础起到了隔振效果，降低了干扰力对结构基础的影响；减小底板厚度的优化方案仍能满足规范设计要求，可以在地质较好的相似工程中予以考虑使用以减少建造费用。

目录

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第1章 绪论

1.1 燃气轮机简介

1.2 课题研究背景

1.3 工程概况

1.4 本文的主要研究内容

第2章 燃气轮机基础动力分析理论

2.1 引言

2.2 燃气轮机基础类型

2.3 燃气轮机基础力学模型理论

2.4 桩基动力分析模拟

2.5 模态分析原理

2.6 谐响应分析理论

2.7 计算结构振动线位移

2.8 隔振技术理论

2.9 小结

第3章 燃气轮机基础动力分析

3.1 引言

3.2 有限元法与ANSYS软件简介

3.3 燃气轮机基础有限元模型的建立

3.4 燃气轮机基础有限元模型

3.5 燃气轮机基础的模态分析

3.6 《动规》规范动力分析

3.7 《DIN4024》规范动力分析

3.8 《动规》与《DIN4024》动力对比分析研究

3.9 小结

第4章 燃气轮机设备隔振与优化方案动力分析

4.1 引言

4.2 有无设备隔振计算分析对比

4.3 原方案与优化方案结构动力分析对比

4.4 大型燃气轮机基础浇筑施工

4.5 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士研究生期间发表的学术论文