PAGE14-汽輪機-發電機基礎土建設計標準目錄表章節 描述 頁1 說明 42 準則和標準 43 基本要求 44 基本設計數據 55 設計載荷 76 靜態要求 107 動態要求 138 其它要求 159 附錄 171說明本文件定義了結構設計的標準和當前的汽輪發電機組（STG）基礎支柱設計的變形要求。基礎設計者對基礎結構的整體強度、穩定性負責，并對容許的基礎變形進行觀察負責。土建設計應當按照德國DIN-4024標準“機床基礎”的最新版本，符合程序、設計規則和工作步驟。2準則和標準除非另外注明，應當遵守下列準則和標準的最新版本。/1/德國DIN4024 機床基礎/2/德國DIN1045 混凝土、加固的和預應力混凝土結構/3/DINISO1940 剛性轉子的平衡質量要求/4/DINISO10816 通過非旋轉部件的測量，對機械振動進行評估/5/UBC 單一建筑物準則(USA)(用于評估地震載荷和內部作用力)3基本要求一般來講，汽輪發電機組基礎應當保證汽輪發電機組在正常運行條件下的平穩運行，以及在不同的緊急情況和地震情況下能保持基礎的結構剛性。汽輪發電機組的基礎必須能夠滿足下列要求:-基礎結構的基本固有頻率必須充分遠離運行速度范圍，例如，在正常運行條件下的共振必須避免。-由于運行不平衡載荷造成的基礎結構的強迫振動必須控制在機床制造商規定的限值范圍內。-基礎機構必須能夠承受由于運行、突發事故和共振載荷引起的各種作用力(彎曲,扭力,剪切)。-基礎結構的整體剛度必須足以保持在所有的運行條件下的軸系校正，例如，最大的運行變形量必須保持在機床制造商規定的限值范圍內。-溫度作用必須降低到最小程度。-通過動態隔絕物，使基礎支架能夠免受周圍區域的振動的影響。另一方面，由汽輪機/發電機組引起的振動通過基礎結構大部分被吸收，因而周圍區域將不會受影響。地基底土的差異沉降的靈敏度必須降到最低程度。設計要求4基本設計數據4.1最少尺寸汽輪發電機組基礎以及土建設計應當與ALSTOM相關圖紙中注明的信息和尺寸相一致：.基礎圖紙.錨固圖紙由ALSTOM提供的信息僅由設備要求決定的。標明的相關結構尺寸（例如基礎厚度、支柱尺寸等）僅供參考，必須得到基礎設計者/土建工程師的確認。如果土建基礎設計者由于結構要求，認為有必要改變由設備決定的尺寸，必須得到ALSTOM的書面確認。4.2現場條件4.2.1泥土設計參數在一名專家咨詢工程師，尤其是熟悉當地現場條件的專家咨詢工程師精心制作的單獨的資料（泥土調查報告或類似）中必須給出泥土特征和/或大地構造信息。如果沒有這類報告，下列特性可以用于初步設計：-較淺的基礎/底座（沒有樁）-基礎反作用的模量：a)靜態: 20MN/m3b)動態: 30MN/m3-許用的泥土壓力：a)正常運行： 0.2MN/m2b)事故情況和地震情況下：0.3MN/m24.2.2地震設計信息汽輪發電機組支架地震力的評估應當根據美國單一建筑物準則（UBC，最新版本）的地震要求進行。一般來講，應當使用1631部分的“動態分析程序”。然而，假如中等地震活動，例如1，2a和2b地帶，可以替代使用1630部分的“側向力最低設計和相關影響”。除非客戶的其他特別說明，將設定地震重要因數I=1.0。系數R（反映了結構系統的綜合彈性負荷量）的數值應當根據包括細節在內的特定結構的特性仔細選擇。根據客戶的特殊要求，可以使用其他的地震標準或計算方法。但是，這些標準和/或計算方法至少要等效于UBC。對于符合UBC區域3和區域4的地震區域，動態分析程序的使用是強制性的。4.3材料特性的最低要求建筑物材料的特性應當根據當地準則和標準的規定進行選擇。設計選擇的材料的當地可利用性應當保證。下面列出了材料的最低強度。4.3.1混凝土:等級C25/30混凝土在28天時的典型的抗壓強度為：圓柱體強度：fck,cyl=25.0MN/m2體積強度：fck,cube=30.0MN/m2設計強度：fcd=α*fck,cyl/γc這里:α–考慮到長期作用后的折減系數γc–部分安全系數γc=1.5對正常運行設計條件γc=1.3對事故條件和地震設計條件楊氏模量：用于靜態計算：Ecm,stat=21000MN/m2用于動態計算：Ecm,dynamic=30000MN/m2泊松系數：νc=0.2鋼筋混凝土的特定重量：25.0kN/m3熱膨脹因數：αT=10-5K-14.3.2鋼筋:BSt500SA屈服強度特性：fyk=500N/mm2設計強度： fcd=fyk/γS這里：γS部分安全因數γS=1.15用于正常運行設計條件γS=1.0用于事故設計條件和地震設計條件5設計載荷在ALSTOM資料GMD0983447“基礎承載”中，對在汽輪發電機基礎土建設計中被考慮的所有汽輪發電機組的相關載荷的數值應符合“負載-個例-明智”。如果需要，應當采用其他的載荷（一般是土建結構的相關載荷）。下面列出了不同類型的載荷的總體說明。注：任何類型的載荷能夠滿足超過一種的獨立載荷情況（例如“管道冷態作用”，在三個方向上由于載荷和力矩，有=2×3種載荷情況）。5.1載荷類型-LC1:加強混凝土重量(靜載)特征重量：25kN/m3-LC2:設備重量(靜載)-LC3:轉子重量(靜載)-LC4:均勻分布表面載荷LL=5kN/m2(動載荷)適用于沒有設備的區域。-LC5:葉片和轉子反動級(動載荷)-LC6:凝汽器載荷(動載荷)-LC7:管道作用(動載荷)-LC8:由于熱膨脹的摩擦(動載荷)-LC9:由于周圍溫度和汽輪發電機組溫度升高造成的熱梯度（動載荷）-LC10:汽輪機的葉片損耗(事故載荷)注：通過使用一個充分的動態計算方法，說明葉片損耗的動態特征。-LC11:發電機短路(事故載荷)注：通過使用一個充分的動態計算方法，說明葉片損耗的動態特性。使用的瞬態短路曲線應當符合DIN4024標準的5.5.2段。-LC12:地震縱向/橫向/垂直(地震載荷)注：使用客戶指定的地震參數，載荷應當符合前面的3.3.2段。5.2用于強度設計的負載系數和聯合負載強度設計可以根據“極限狀態設計”方法進行。為了那個目的，這里分類的載荷情況將被分解并結合。5.2.1用于強度設計的負載因數使用的負載因數如下：負載情況編號混凝土重量（靜載荷）永久載荷汽輪機汽缸重量（靜載荷）永久載荷轉子重量（靜載荷）永久載荷均勻載荷（動載荷）非永久載荷葉片和轉子反動級（動載荷）非永久載荷凝汽器載荷（動載荷）非永久載荷管道作用（冷態）（動載荷）非永久載荷STG的熱膨脹（動載荷）非永久載荷在頂部平臺的溫度梯度（動載荷）非永久載荷葉片損失非永久載荷短路非永久載荷縱向/橫向/垂直方向的地震非永久載荷備注： 永久載荷：載荷是永久存在的。 非永久載荷：載荷是暫時存在的。 標記： +特別指定的總是按照給定方向作用的載荷。 +/-特別指定的可以按照給定方向作用和相反方向作用的載荷。正常運行負載情況：在正常運行情況下，存在負載的情況（尤其是可能存在）。 事故負載情況：非正常運行負載情況，可能同正常運行負載情況一起發生； 事故負載情況不必同時考慮（他們是相互排除的）。 地震負載情況：地震按照在UBC中的詳細說明； 隨著正常運行負載情況存在； 事故負載情況不必同時考慮（他們是相互排除的）。5.2.2用于強度設計的聯合載荷下列的聯合載荷將被用于強度設計：聯合A(靜載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35聯合B(正常運行載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35+(LC4x1.35)+(LC5x1.35)+(LC6x1.35)±(LC7x1.1)±(LC8x1.1)+(LC9x1.35)聯合C(正常運行載荷+事故載荷):LC1x1.35+LC2x1.35+LC3x1.35+(LC4x1.35)+(LC5x1.35)+(LC6x1.35)±(LC7x1.1)±(LC8x1.1)+(LC9x1.35)±(LC10x1.3)or±(LC11x1.3)聯合D(正常運行載荷+地震載荷):LC1x1.0+LC2x1.0+LC3x1.0+(LC4x1.0)+(LC5x1.0)+(LC6x1.0)±(LC7x1.0)±(LC8x1.0)+(LC9x1.0)±(LC12x1.1)注: () 即：非永久載荷(=同樣可能沒有負載)5.3用于變形調整的負載因數和聯合載荷對于變形調整，負載情況和相關的負載因數應符合下表：名稱葉片和轉子反動級凝汽器載荷管道作用（冷態）STG的熱膨脹在頂部平臺的溫度梯度采用的聯合載荷一般如下：(LC5x1.0)+(LC6x1.0)±(LC7x1.0)±(LC8x1.0)+(LC9x1.0)6靜態要求應當根據下列要求設計基礎：-基礎強度-轉子垂直偏移-轉子水平橫向偏移(計劃中)-基礎水平橫向偏移(計劃中的基礎表面的曲率)-轉子軸承和汽缸的固定點的軸向偏移和靜態彈性變形量對不同的負載情況，限制的數值必須滿足。6.1強度設計由于從4.3部分得到的所有最大彎曲力矩造成的主導加強力矩必須估計到。對于這些聯合載荷的每一種情況，根據/2/的強度要求必須滿足，并計算相應的加強筋。6.2關于許用偏移的可維護性在正常運行情況下，將按照下面的規定限制轉子/基礎的偏移。限制的目的是給基礎提供最小的剛性，防止轉子未校直。由基礎設計者決定在聯合運行載荷中（典型的按照5.3段），哪一個造成了最大的變形。注:為了計算轉子偏移，借助于輔助推拉棒從汽缸固定點向上到軸的中心線，模擬轉子的抬升是具有優勢的。見附件102.偏移轉子軸線的運行載荷（典型）符合下面的表格。偏移檢查的程序將按照：I)計算由于正常運行載荷造成的轉子和基礎偏移。II)偏移的轉子軸系在垂直和水平兩個平面上的投影。III)計算基礎平面在水平橫向方向上的曲率。IV)通過任何三個相鄰的軸承位置，估計確定的圓的半徑。6.2.1轉子軸系的垂直偏移轉子的彎曲線通過它的縱向軸線被投影到垂直平面上。被投影的直線應當滿足下列要求（見附錄102）：-單軸承設計(圖2.1):R最小.≥40km-雙軸承設計(圖2.2):R最小.≥80km6.2.2轉子軸系的橫向偏移轉子的彎曲線被投影到水平面。投影應當滿足下列要求（見附錄102）：單軸承設計(圖2.1):R最小≥40km雙軸承設計(圖2.2):R最小≥80km6.2.3在橫向方向上的曲率當三個或多個支撐點在同一橫向方向上排成一排，單獨支撐汽缸和轉子，在計劃中的基礎頂部平臺表面的曲率應當滿足下列要求：成排的橫向支撐：R最小≥50km(見附錄103)6.2.4基礎橫梁的旋轉a)橫梁在中壓汽輪機和低壓汽輪機之間(固定點)。在中壓汽輪機和低壓汽輪機之間的橫梁，布置了用于在縱向固定中壓汽缸和高壓汽缸的基礎固定點。相對于STG基礎建筑的偏移應當根據下列內容限制：ux<0.5mm ux–由于彎曲和扭轉造成軸承的軸向偏差。αy<10-4弧度 αy–由于彎曲和扭轉造成的橫向軸的旋轉。αz=10-4弧度 αz–由于彎曲和扭轉造成的垂直軸的旋轉。b)所有其他的橫梁αy<10-4弧度 αy–由于彎曲和扭轉造成的橫向軸的旋轉。αz=10-4弧度 αz–由于彎曲和扭轉造成的垂直軸的旋轉。6.2.5橫梁的靜態彈性量對橫梁的靜態彈性量應當按照下面進行限制(在轉子軸線)：hz(i)<0,1mm/MN 這里：hz(i):ith軸承的垂直彈性量hy(i)<0,1mm/MN hy(i):ithbearing的水平側向彈性量(相對于建筑位移)6.3關于裂縫寬度的可維護性頂部平臺的橫梁和縱梁的所有相關部分都應進行裂縫寬度計算。計算應當依據5.2段的正常運行情況的設計作用力，對未硬化混凝土和硬化混凝土進行計算。在混凝土表面的最大裂縫寬度應當限制到0.3mm。6.4允許的絕對沉降和差異沉降STG基礎底座的沉降應當按照下列規定進行限制：-絕對沉降：sa≤25mm-差異沉降：sd≤10mm為了保證上述數據，有必要采取打樁、地基加固或者其他充分的測量。7動態要求為了保證基礎特性有助于STG的平穩運行，應當進行包括強迫振動計算在內的下列動態計算，獲取的振幅應當在可接受的限制范圍內。7.1固有頻率固有頻率應當從0Hz到1.1*2*fm=2.2*fm計算，fm在這里是指STG的運行速度。應當劃出相應的振動模態。7.2由于正常運行中的不平衡產生的強迫振動應當計算由于轉子正常運行的不平衡造成的強迫振動。動態激勵載荷依據ALSTOM基礎負載中給出的轉子支撐反作用力和轉子的殘留不平衡。根據DINISO1940的部分1(表1)，燃氣輪機和蒸汽輪機轉子的許用不平衡由平衡質量等級G2.5指定。相應的不平衡e.=2.5mm/s應當用于激勵載荷的計算。因而，在轉子軸承位置上的激勵載荷應為（在軸的標高平面）：Fi(t)=Pi*sin.Ωt這里Pi=mi*e*Ω.2 mi–在i節點的最大質量mi=Li/g Li–根據ALSTOM基礎載荷，在i節點的轉子支撐反作用力。g-9.81m/s2(重力加速度)不知道沿著轉子的質量離心力的相位關系。因此應當按照下面作保守的逼近：在每個軸承上，應當假設激勵載荷Fi(t)，４個動態聯合載荷應當按照下面的草圖分析（典型的）。I)垂直激勵：所有的載荷為同相 Fi(t) II)垂直激勵：所有的載荷為交叉反相 III)水平激勵：所有的載荷為同相IV)水平激勵：所有的載荷為交叉反相由于STG支座結構(結構模態)通常是非常復雜的，固有頻率可能同樣在運行頻率(=激勵頻率)fm范圍內發現。另一方面，計算的頻率是從不是準確符合實際結構的模態中得出。為了涵蓋懸置的模態參數，在≥0.95*fm和≤1.05*fm范圍內的這些頻率fi同樣被假設為激勵頻率(激勵頻率fm的補充)。7.3振幅的限值在軸承位置上由于不平衡載荷產生的振幅最大值應當小于2.5μm(0–峰值)。8其他要求8.1計算方法對于使用的計算，使用的結構模態應當充分反映“STG”基礎支座的“真實”情況。通常，計算應當通過使用多任務有限元程序完成。作為最低要求，應當采用每個節點顯現6個自由度的帶橫梁部分的結構空間框架。8.2結構材料使用的結構材料取決于當地的可利用性。必須由客戶做出詳細說明。然而，根據4.3段的最低要求必須無條件地遵守。下列數據需要由客戶提