核电常规岛汽轮机基础结构综述
潘冠旭
中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2020）02-116-01
摘 要 弹簧隔振基础是当前大型核电汽机轮的主要形式，国内的各大厂家都有其身影，在工程当中利用弹簧隔振基础显示，可以发挥出气机轮的主要优点。本文在介绍了当前汽机轮基础设计的特点和常见基础形式之上分析了汽机轮三种形式的特点，并且，综述了当前国内主要厂家存在的一些优缺点，进行了分析对比，论述了核电常规岛汽轮机基础。
关键词 常规岛 汽轮机基础 结构形式
一、汽轮发电机组基础动力分析概述
汽机基础动力特性的设计方法主要包括公证法和政府法两种公正法制进行自由振动分析，因此工作人员需要在计算自振频率时，避开工作转速和临界转速的影响，也就是所谓的频率控制。政府法在进行自由振动分析的基础上，还必须进行强迫振动分析，计算出的振动速度和振动线位移，必须在规定范围之内，也就是所谓的政府控制。强迫振动的计算方法包括两种，一种是真强迫振动分析，另一种是使用等效载荷的虚拟强迫振动分析。在结构动力学方程的基础上，真实受迫振动的分析需要给出作用于结构上的扰动力系统的阻尼盒。允许振动线的位移，这三个要素确定之后，工作人员才可以进行真强迫振动分析，然而，目前关于振动线路允许位移范围的规定在各国之间差异很大，不仅在数量上，而且在控制位置上也是如此。如果明确规定了控制基础振动，则计算基础连接点和控制轴承的振幅，如果没有规定振动，则应该计算控制轴承盖的振幅[1]。
二、汽机基础的结构形式
绝大多数的大容量机组的汽机房都分为三层，底层比厂房的一平均标高略高，是主要的辅助设备层，其中主要布置有凝结水泵和凝汽器的中间层铺有大量管道，并且布置了一些小型设备，转运层一般都是大平台布置的形式，主要放置了汽轮发电机组和其他的主要设备，并且有充足的空间可以供检修人员进行设备检修。当前国际上两种主要的汽机基础的设计理念是美国的理念和欧洲的理念。美国的理念用大质量减小震动，因此美国基础的基础都比较大，立柱经常做到三米甚至14米。欧洲的理念则利用了弹簧隔振基础进行调频，在这种模式之下，系统的垂直固有频率可以从原先的15～20赫兹降低到3～4赫兹，系统的固有频率和机器的工作频率之间的差值拉大弹簧隔振器，同时也起到了隔震和减震的效果。除此之外社会上还有一种在刚性基础和弹簧隔振基础之间的柔性基础，但是当前并没有应用到核电基础领域当中，而被使用于常规火电百万机组当中。
（一）刚性基础
汽轮发电机坐落于基础底板之上，而基础顶板则主要由钢筋混凝土墙支撑，钢筋混凝土框架式基础的刚性较大，因此这种基础模式被称为刚性基础。胖柱背板的结构形式可以增加基础的刚度和固有频率，但其地震响应远大于弹性基础。刚性基础主要用于美国及其盟国，例如日本核电站利用了24台刚信息基础。当前我国有大量的100瓦等级的基础工程，例如周线，宁海，泰州，北疆，外高桥和玉环的都采用了钢筋混凝土刚性框架是基础，而新建的AP1000核电厂，例如广东陆丰，山东海阳和浙江三门的，都是用的哈汽引进的日本三菱机型，常规刚性框架式基础[2]。
（二）柔性基础
与刚性基礎相比，柔性基础具有较小的截面和较低的刚度。汽轮发电机厂1000m w机组的汽轮机均采用典型的欧洲柔性基础。横截面结构比刚性基础的横截面结构更小、更小。它受到许多制造商的限制，不太可能进一步优化。
（三）弹簧隔振基础
弹簧隔振基础是在传统柔性基础的基础之上增加了弹簧，这进一步提高了柔线，当前绝大多数新建的大容量核电机组都采用了弹簧隔振基础，目前国内主要有2×1千兆瓦到田湾核电站和一些1000兆瓦等级的，例如赢得红沿河，方家山，阳江核电厂都采用了弹簧隔振基础[3]。田湾核电站的3号和4号机组利用了哈汽的汽轮发电机组及机型，与海阳的AP1000汽轮机基本相似，但其中采用了弹簧隔振基础设计。弹簧隔振基础主要有以下几个特点：
1.弹簧基础将汽轮机和下部基础，利用了隔震方案进行分离，因此柱子主要承受的是上部结构的静力荷载，因而梁柱截面较小，有利于工艺布置。
2.弹簧基础与刚性基础相比，抗震效能较好，可以减小台板的加速度响应，但其位移程度更大，因此工作人员在进行管道连接时，必须考虑到出现地震后管道的位移差。
3.工作人员可以调整弹簧的高度，避开机组的自振频率。
4.弹簧隔振基础，还可以调节地基的不均衡沉降问题。
5.弹簧隔振基础的设计，需要隔振厂家和汽轮机厂家协商进行合作。
三、结语
弹簧隔振方案应用于汽轮机基础之上，既可以降低机组的自振频率与基础固定频率耦合，产生共振的风险，从而具有更好的抗震性能，又可以避雨，土建结构和工艺布置，调节厂房地基的不均匀沉降问题。与传统的固定基础相比，弹性基础的投资成本略低，因此核电工程的大容量半速汽轮机和发电机组利用弹性基础，既可以提高生产效率，又可以降低投资基础，因此这种结合模式，已经成为业内技术发展的未来方向。弹簧隔振基础已经被广泛应用于大型核电汽轮机之上，并且各个厂家的实践结果，也证明了这种结合模式，确实具有较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]王学民.核电常规岛汽轮机基础结构综述[J].山西建筑，2018，44（27）：53-55.
[2].东方电气自主研制的“华龙一号”核电常规岛汽轮机主机设备研制完成[J].东方电气评论，2018，32（02）：83.
[3]李杰.论述核电常规岛汽轮机运转层定制化管理及防异物[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2018（06）：29-31.
