РД 34.21.306-96

УДК 621.311

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПООБСЛЕДОВАНИЮ

ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯСТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЙ ИФУНДАМЕНТОВ

ОБОРУДОВАНИЯЭНЕРГОПРЕДПРИЯТИЙ

 

 

РазработаноОткрытым акционерным обществом "Фирма по наладке, совершенствованию технологиии эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС"

 

Исполнители В.П.ОСОЛОВСКИЙ, Л.В. ТЕН

 

Утверждено Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России" 24.06.96

 

Начальник   А.П.БЕРСЕНЕВ

 

Введено впервые

Срокдействия установлен с 01.06.98

 

 

Настоящие Методические указания устанавливают порядокорганизации обследования динамического состояния строительных конструкцийсооружений и фундаментов оборудования, оценки их пригодности к дальнейшейэксплуатации и предназначены для инженерно-технических работников специализированныхи проектных организаций, персонала энергопредприятий и энергоуправлений,занимающихся эксплуатацией, ремонтом и техническим обслуживанием.

 

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

В настоящих Методических указаниях представленаинформация о характере и интенсивности колебаний основных элементовстроительных конструкций (диапазоне собственных и вынужденных частот колебаний,значениях колебаний), причинах повышенной вибрации (резонансных явлениях и пр.)и мероприятиях по уменьшению колебаний строительных конструкций и фундаментовзданий и оборудования.

Обследование динамического состояния строительныхконструкций должно проводиться квалифицированным персоналом, обладающимнавыками проведения испытаний и наблюдений.

В Методических указаниях даны сведения по подборунеобходимой аппаратуры для измерений вибрации строительных конструкций иоборудования в зависимости от особенностей обследования динамического состояниястроительных конструкций и рекомендации по обработке материалов обследования.

Перечень терминов и определений приведен в приложении.

 

2. ПРИЧИНЫ ПОВЫШЕННОЙВИБРАЦИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

2.1. Основной причиной вибраций фундаментов и общеговибрационного фона в главном корпусе и других зданиях и сооружениях ТЭСявляется работа основного и вспомогательного оборудования (машин сдинамическими нагрузками — турбоагрегатов, котлов, вентиляторов, дымососов,мельниц и т.д.).

К объектам обследования относятся:

фундаменты турбоагрегатов, от вибрационного состояниякоторых зависит надежность работы энергоблоков;

фундаменты агрегатов, участвующих в основномпроизводственном процессе, отключение или замена которых нежелательны;

металлические каркасы водогрейных и энергетическихкотлов;

элементы опорных конструкций, на которых размещенооборудование, чувствительное к вибрации;

постоянные рабочие места обслуживающего персонала; 

несущие и ограждающие элементы строительныхконструкций, которые при резонансных явлениях могут стать генератороминтенсивности шума, причиной снижения их прочности и устойчивости, а в некоторыхслучаях даже их обрушения.

2.2. Фундаменты машин при динамическом нагруженииявляются источником волн, которые вызывают вибрации других фундаментов истроительных конструкций зданий и сооружений.

При определенных условиях фундаменты машин иоборудования могут испытывать значительные колебания, что способствует развитиюдеформаций фундаментов и конструкций, увеличению осадок основания, нарушениюработы машин и технологического процесса, а также оказывать вредное воздействиена людей.

Система основание — фундамент — агрегат придинамических воздействиях должна выполнять следующие условия [9]:

среднее статическое давление под подошвой фундаментана естественное основание р для всех типов машин должно удовлетворятьусловию

 

р £ j_coj_c1 R,                (1)

 

где р — среднее статическое давление подподошвой фундамента, кгс/см²;

j_co — коэффициент условий работы, учитывающий характер

динамических нагрузок;

j_c1 —коэффициент условий работы грунтов основания;

R— расчетное сопротивление грунтаоснования, кгс/см²;

 

наибольшая расчетная амплитуда А колебаний фундаментане должна превышать предельно допустимую амплитуду А_и , т.е.

 

А £ А_и;                    (2)

 

колебания фундаментов не должны оказывать вредноговоздействия на обслуживающий персонал, технологические процессы, оборудование,расположенное на фундаменте или вне его, а также на строительные конструкции.

2.3. Повышенная вибрация фундаментов машин сдинамическими нагрузками и прилегающих строительных конструкций обусловлена:

отсутствием на стадии проектирования в ряде случаевдостаточно надежных данных о фактических динамических нагрузках, передаваемыхмашинами на фундамент, особенно машинами новых типов;

некорректным определением расчетных значенийпараметров колебаний фундаментов из-за несовершенства расчетных схем системыоснование — фундамент — машина или неточности исходных данных о свойствахоснования, в том числе его динамических характеристик;

отсутствием для машин некоторых видов методовдинамического расчета их фундаментов, учитывающих с необходимой достоверностьюспецифику совместной работы таких машин с фундаментом и основанием;

неудачным (в отношении уменьшения динамическихвоздействий на конструкции и обеспечения нормальной работы машины) размещениемфундамента в плане и расположением самой машины на фундаменте;

несоблюдением в полном объеме требований нормпроектирования и применением нерациональных конструктивных решений отдельныхчастей и элементов фундамента, приводящим к занижению их массы и жесткости,усложнению формы верхней части фундамента, опиранию фундаментов машин нафундаменты несущего каркаса здания без должной виброизоляции;

недостаточным учетом при проектировании фундаментовпод машины таких специфических факторов, как повышенные и неравномерныетемпературные воздействия от машины, увеличение амплитуд колебаний фундаментовпри групповой работе неуравновешенных или ударных машин;

неудовлетворительным качеством работ по возведениюфундамента и монтажу оборудования (в частности, изменением марки бетона,появлением не предусмотренных проектом швов бетонирования, недостаточной илинеравномерной жесткостью узлов крепления машин к фундаменту и др.);

изменением условий эксплуатации системы машина —фундамент — основание вследствие износа машины и появления эксплуатационныхрасцентровок; ослаблением связи машины с фундаментом и появлением смещениямежду компонентами системы; статическим и динамическим деформированиемфундамента, нарушением его контакта с основанием вследствие возникновения щелеймежду боковой поверхностью и грунтом засыпки, снижением прочности грунта прихарактерном для всех промышленных площадок подъеме уровня грунтовых вод иодновременном действии вибраций, а также изменением конструктивной схемыстроительных конструкций в процессе эксплуатации (добавлением или утратой отдельныхсвязей, элементов, изменением эксплуатационных нагрузок, заменой оборудования ит.д.).

 

3. ОСОБЕННОСТИОБСЛЕДОВАНИЯ

ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯФУНДАМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

 

3.1. Обследование динамического состояния фундаментовоборудования включают:

определение состояния машины, целостности связи ее сфундаментом, а также характера и степени деформирования фундамента;

измерение основных частот собственных и формвынужденных колебаний, фактических амплитуд колебаний фундамента для

установки допустимости [6] их влияния на работу машиныи технологический процесс;

изучение распространения колебаний от обследуемыхфундаментов и их воздействия на соседние сооружения.

3.2. Оборудование ТЭС в зависимости отчувствительности к колебаниям основания можно распределить, как показано втабл. 1.

 

Таблица 1

 

Классы оборудования ТЭСпо чувствительности к вибрации

 

Класс	Степень чувствительности оборудования к вибрации	Предельная виброскорость основания, мм/с	Вид оборудования
I	Высокочувствительное	0,1	Механические контрольно-измерительные приборы, электрические управляющие приборы, вычислительные и управляющие машины, точные оптические приборы и т.п.
II	Среднечувствительное	1,0	Точные станки в мастерских и лабораториях
III	Низкочувствительное	4,0	Станки обычного класса точности
IV	Нечувствительное	Св. 4,0	Турбины, котлы, насосы, вентиляторы, дымососы, мельницы и т.п.

 

Большинство машин и неподвижного оборудования,применяемого на ТЭС, относится к IV классу по чувствительности к колебаниямоснования.

К высокочувствительному оборудованию относятся сборкив распределительных устройствах собственных нужд, в блочных и главных щитахуправления, управляющие и вычислительные машины, пульты управления и др.

3.3. Эксплуатационный персонал должен следить затем,чтобы вибрация машин находилась в пределах, регламентируемых ПТЭ[12].

3.3.1. При эксплуатации турбоагрегатовсреднеквадратические значения виброскорости опор подшипников должны быть невыше 4,5 мм/с. При виброскорости свыше 7,1 мм/с эксплуатировать турбоагрегатыболее 7 сут запрещается.

При наличии системы защиты по предельному уровнювибрации уставка срабатывания должна быть настроена на отключение турбоагрегатапри виброскорости 11,2 мм/с.

Временно (до оснащения необходимой аппаратурой)разрешается контроль вибрации по размаху виброперемещения. Сопоставлениеизмеренных размахов колебаний с нормативными среднеквадратическими значениямивиброскорости осуществляется исходя из следующих соотношений:

 

Среднеквадратические значения виброскорости, мм/с..................... 4,5        7,1      11,2

Эквивалентное значение размаха виброперемещений,

мкм, при частоте вращения турбины, об/мин:

                                                                             1500 ....................... 50       130       200

                                                                              3000....................... 30         65       100

 

3.3.2. Вертикальная (удвоенная амплитуда колебаний) ипоперечная составляющая вибрации, измеренные на подшипниках электродвигателей,сочлененных с углеразмольными механизмами, дымососами и другими механизмами,вращающиеся рабочие части которых быстро изнашиваются, должны быть не вышеследующих значений:

 

Синхронная частота вращения, об/мин................... 3000     1500     1000     750 и менее

Допустимая вибрация подшипников,мкм................... 50       100       130     160

 

3.3.3. Для электродвигателей остальных механизмовнормы вибрации должны быть не выше следующих значений:

 

Синхронная частота вращения, об/мин................... 3000     1500     1000     750 и менее

Допустимая вибрация подшипников,мкм................... 30         60         80       95

 

Допустимая вибрация подшипников рабочих органоввышеназванного оборудования приводится в паспортах и инструкциях поэксплуатации, прилагаемых заводами-изготовителями.

3.4. Методика проведения обследования динамическогосостояния фундаментов турбоагрегатов предусматривает несколько этапов.

3.4.1. Непосредственно перед проведением измеренийвибрации необходимо произвести сбор и анализ основных сведений по конструкции,монтажу, ремонту и эксплуатации турбоагрегата и его фундамента, а также данныхконтроля за вибрацией во время эксплуатации.

3.4.2. На первом этапе необходимо определить общеевибрационное состояние фундамента и выявить зоны с повышенными амплитудами. Дляэтого при работе агрегата в рабочем режиме необходимо измерить амплитудывибрации подшипников турбоагрегата и фундамента. Точки измерения на фундаментевыбираются в непосредственной близости к опорным лампам подшипников, в местахсопряжения конструктивных элементов, на колоннах, в середине пролетовпродольных и поперечных балок, на нижней опорной плите или ростверке. Точки инаправления фиксации колебаний следует выбирать исходя из конструкции иразмеров фундамента, типа машины и характера ее крепления к фундаменту.

На рис. 1 в качестве примера приведена типовая форма(карта) для снятия параметров вибрации фундамента под турбину К-300-240 ХТГЗ.

Значение амплитуды вибрации определяется ввертикальном, поперечном (перпендикулярно оси агрегата) и продольномнаправлениях.

3.4.3. На втором этапе необходимо выявить причинынеблагоприятной динамической работы фундамента. Для определения степени влияниявозмущающих сил, возникающих при работе турбоагрегата, на значение амплитудывибрации фундамента следует выполнить цикл измерений при работе агрегата вразличных рабочих режимах.

Эти измерения необходимо выполнять при нулевойнагрузке с номинальным возбуждением на генераторе и при нагрузках 25; 50; 75 и100% для определения влияния изменения нагрузки на вибрацию фундамента и оценкикачества работы агрегата.

3.4.4. Для определения резонансных зон фундаментаизмерения вибрации должны производиться при работе турбоагрегата на холостомходу при различной частоте вращения (от 900 до 3000 об/мин) через каждые200-300 об/мин.

На основании полученных материалов строятся графикиамплитудно-частотных характеристик различных точек фундамента и определяютсячастоты собственных колебаний его элементов. Частота собственных колебанийуточняется путем ее измерения при остановленном агрегате. Свободные колебанияэлемента фундамента возбуждаются ударной нагрузкой и записываются на пленкуосциллографа.

 

 

Двойные амплитудывибрации (размах колебаний)

.....ГРЭС       турбоагрегат №.....

 

Дата	Мощность	1	2	3	4	5	6	7	8		45	46	47	48	49	50	51	52	53	54	55	56
																							В
																							П
																							О

 

Рис. 1. Типовая формадля виброисследования фундаментов турбоагрегатов мощностью 300 МВт:

1 -7 - соответствующие подшипникитурбины; 8-12 - фундамент вблизи подшипников;  13-56 - фундамент турбоагрегата;

В - вертикальная, П - поперечная, 0 -осевая вибрация

 

На рис. 2 приведена в качестве примераамплитудно-частотная характеристика одной из рам фундамента под турбинумощностью 200 МВт. Подъемы ("пики") графика показывают прохождениеагрегата через резонанс с соответствующими собственными частотами.

Рис.2.Амплитудно-частотная характеристика ригеля фундамента

 

 

 

3.4.5. Выявление отрыва фундаментной плиты, ослаблениякрепления анкерных болтов, появления трещин в фундаменте и зазоров по опорнойповерхности корпусов подшипников осуществляется с помощью контурныххарактеристик, представляющих собой зависимость вибрации от расположения точекизмерения на поверхности опоры, цилиндра (корпуса генератора, фундамента ит.п.).

Контурная характеристика позволяет определитьпространственную форму колебания опорной системы агрегата, что используется приразработке мероприятий по устранению резонансных явлений.

Контурная характеристика снимается при одном либонескольких установившихся режимах агрегатов, обычно под нагрузкой.Предварительно составляется схема расположения точек измерения. В каждой точкепроизводятся измерения амплитуд и фазы ориентированных в пространствекомпонентов вибрации. На рис. 3. представлены простейшая схема расположенияточек измерения и контурная характеристика вибрации опоры, а на рис. 4 —некоторые случаи снижения жесткости опор, выявленные с помощью контурныххарактеристик.

3.4.6. Для установления дефекта конструкции илииндивидуальных особенностей исследуемого агрегата и его фундаментасопоставляется работа нескольких однотипных агрегатов и их фундаментов.

 

Рис. 3. Контурнаяхарактеристика вибрации опоры:

1 -3 - корпус подшипника; 4 -фундаментная рама; 5 - фундамент;

2А - двойная амплитуда; j° - фаза колебаний

 

Рис. 4. Снижениежесткости опор:

а - при "опрокидывании" корпусаподшипника; б - вследствие отрыва опорной поверхности под действием реактивногомомента статора; в - при деформации опорной поверхности;

d - зазор; F- сила; w - направление вращения

 

3.5. Для оценки влияния фундамента на уровеньколебаний элементов статора турбоагрегата рекомендуется пользоватьсясоотношениями между колебаниями опоры агрегата (А_п ) и несущего ееэлемента фундамента (А_ф ).

В табл. 2 приведены результаты анализа этихсоотношений по 12 турбоагрегатам К-300-240 + ТВВ-320-2 и 12 турбоагрегатамК-300-240 + ТГВ-300. Коэффициенты К (К = А_п/А_ф) имеютразные значения для разных опор, что характеризует разную динамическуюподатливость последних. Существенная разница этих коэффициентов для одних и техже опор однотипных турбоагрегатов объясняется равным качеством изготовленияфундаментов и монтажа опорных конструкций.

Предельным для некоторых турбоагрегатов являетсязначение К < 1, что не наблюдается у большинства турбоагрегатов, посколькусредние значения К = 1¸10. Сопоставление коэффициентов К с отношениемдинамических податливостей опор а_п и фундаментов а_фпоказывает, что отношение динамических податливостей в большинстве случаевнаходятся внутри интервала значений коэффициентов К для данной опоры.

Коэффициенты К применимы для оценкидинамического состояния конкретной опоры типового турбоагрегата и несущего ееэлемента фундамента.

Неудовлетворительное состояние конкретного несущегоэлемента фундамента может быть констатировано в случае существенного (например,более чем 50%) снижения К по отношению к среднему уровню.

 

Таблица 2

 

Соотношение междуколебаниями опор подшипников и элементов

фундамента турбоагрегатов300 МВт (К = Ад / А )

 

Завод	Соотношение амплитуд колебаний и динамических податливостей	Номер подшипника
	элементов	1		2		3		4		5		6		7
	турбоагрегатов	В	П	В	П	В	П	В	П	В	П	В	П	В	П
ЛМЗ	Ап/Аф(макс)	1,15	3,75	1,27	2,60	7,25	3,50	4,30	5,50	3,20	5,00	7,20	5,75	2,85	3,50
	Ап/Аф(мин)	0,85	0,91	0,74	0,78	1,68	0,83	1,62	1,25	1,55	1,62	2,65	3,10	1,77	0,83
	Ап/Аф(ср)	1,00	2,30	1,20	1,43	3,80	2,33	2,50	2,40	2,20	3,60	4,65	4,45	2,30	1,65
	aп/aф	1,25	4,25	1,77	1,67	—	—	2,88	3,53	2,97	3,16	3,60	7,44	3,44	5.45
ХТГЗ	Aп/Аф (макс)	3,75	4,00	2,25	3,00	3,20	2,36	6,30	3,00	17,5	5,00	17,5	4,00	5,60	3,70
	Ап/Аф(мин)	0,69	1,00	1,10	1,00	0,29	0,50	2,50	0,55	2,90	2,00	2,00	0,85	0,80	1,30
	Ап/Аф(ср)	1,47	3,00	1,47	1,80	2,00	1,60	4,00	1,75	10,0	4,16	5,70	2,80	2,85	3,00
	aп/aф	2,66	4,45	4,54	3,22	8,20	5,20	3,80	3,70	17,3	10,0	3,70	2,00	3,10	6,23
Примечание. Ап, Аф и aп, aф— соответственно амплитуды колебаний и абсолютные динамические податливости опор подшипников и несущих элементов фундамента; В и П — соответственно вертикальные и поперечные колебания.

 

В табл. 3 приведены осредненные значения коэффициентоввибраций для фундаментов современных мощных турбоагрегатов, полученные наоснове испытаний фундаментов турбин ЛМЗ и ХТГЗ мощностью 200 и 300 МВт.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

 

Осредненные значениякоэффициентов вибраций для фундаментов современных мощных турбоагрегатов,полученные на основе испытаний фундаментов турбин ЛМЗ и ХТГЗ мощностью 200 и300 МВт

 

	Коэффициент вибраций сборных фундаментов турбоагрегатов мощностью 200-300 МВт (К)
Элемент рамы	Узел элементов рамы			Середина высоты колонны				Ригель				Продольная балка
	В	П	Пр	В	П	пр	В		П	Пр	В		П	Пр
Поперечные П-образные рамы	1,7	2,5	2,5	2,0	0,8*	0,8*	1,7		1,8	—	2,0		1,5	2,0
Поперечные П-образные рамы со сдвоенными стоиками	2,5	3,0	3,0	3,5	3,5	1,5	3,0		3,5	—	2,0		2,0	3,5
Незамкнутые рамы (без стоек)	2,0	1,5	3,5	3,5	1,5	2,0	—		—	—	2,5		1,5	5,0
* Значение К = 0,8 в середине стоек получено в удалении от подшипника, объясняется гибкостью стоек и на оценку динамической надежности фундамента не влияет. Примечания: 1. Предварительные значения коэффициентов подлежат уточнению по мере накопления данных для более мощных турбоагрегатов. — 2. В, П, Пр — соответственно вертикальное, поперечное и продольное направления.

 

Коэффициенты вибрации дифференцированы поконструктивным элементам фундамента.

Для обеспечения нормальных условий эксплуатациидостаточно, чтобы амплитуды горизонтальных и вертикальных вибраций балок и плитверхнего строения фундамента для агрегатов с частотой вращения 3000 об/мин непревышали 15 мкм в зонах опирания подшипников и 25 мкм вне зон опиранияподшипников. Для подагрегатных конструкций с агрегатами на 1500 об/мин этизначения удваиваются.

3.6. Конструкция фундаментов должна удовлетворятьтребованиям [6] исходя из возможности пребывания персонала на верхнем строениифундамента менее 1 ч в течение рабочего дня.

В табл. 4 приведены допустимые значения параметроввибрации на постоянных рабочих местах в производственных помещениях принепрерывном воздействии в течение рабочего дня (8 ч), установленные [6]. Припродолжительности воздействия вибрации менее 1 ч допустимые значения параметроввибрации следует увеличивать в 3 раза.

 

Таблица 4

 

Санитарные нормы поограничению вибрации рабочих мест

 

Среднегеометрические и граничные (даны в скобках) частоты	Частота,	Амплитуда (пиковое значение) перемещения	Среднеквадратическое значение виброскорости
октавных полос, Гц	Гц	при гармонических колебаниях, мм	мм/с	дБ относительно 5-10 мм/с
2 (от 1,4 до 2,8 вкл.)	1,4	3,11	11,2	107
	1,6	2,22
	2,0	1,28
	2,5	0,73
	2,8	0,61
4 (св. 2,8 до 5,6 вкл.)	3,2	0,44	5	100
	4,0	0,28
	5,0	0,16
	5,6	0,13
8 (св. 5,6 до 11,2 вкл.)	6,3	0,09	2	92
	8,0	0,056
	10,0	0,045
	11,2	0,041
16 (св. 11,2 до 22,4 вкл.)	12,5	0,036	2	92
	16,0	0,028
	20,0	0,0225
	22,4	0,020
31,5(св. 22,4 до 45,0 вкл.)	25,0	0,018	2	92
	31,5	0,014
	40,0	0,0113
	45,0	0,0102
63 (св. 45 до 90 вкл.)	50,0	0,009	2	92
	63,0	0,0072
	80,0	0,0056
	90,0	0,005

 

3.7. Для ограничения влияния фундамента на уровеньвибрации турбоагрегата предусмотрены предельные допуски деформации и крученияригелей поперечных рам фундамента.

За четырехлетний (межремонтный) период эксплуатацииотносительный прогиб (отношение стрелы прогиба к длине плиты) не долженпревышать 0,0001 при длине турбоагрегата до 40 м и 0,00015 при длине его 60-80м. При промежуточных значениях длины турбоагрегата (40-60 м) допустимыйотносительный прогиб находится интерполяцией.

Деформации кручения ригелей под опорами ротороввысокого и среднего давления, вызываемые тепловыми перемещениями турбины, недолжны превышать ±0,6 мм/м.

3.8. При проектировании фундаментов подвспомогательное оборудование следует руководствоваться общими инструкциями и[7].

В табл. 5 представлены предельные значения амплитудколебаний фундаментов вспомогательного оборудования, методика проведенияобследования динамического состояния которых та же, что и фундаментовтурбоагрегатов. Из-за малых габаритных размеров и более простой конструкции,отсутствия ряда факторов, вызывающих дополнительные динамические нагрузки(меньшее число опор агрегата, отсутствие газодинамического воздействия и т.д.),по сравнению с фундаментами турбоагрегатов проведение измерений вибрациифундаментов вспомогательного оборудования менее трудоемко, а наличиенормативных значений колебаний фундамента (см. табл. 5) делает оценкудинамического состояния фундаментов вспомогательного оборудования менее сложнойи более достоверной.

 

Таблица 5

 

Предельно допустимаяамплитуда колебаний фундамента,

устанавливаемая заданиемна проектирование

 

Машины	Предельно допустимая амплитуда колебаний А, мм
С вращающимися частями при частоте вращения, об/мин:	горизонтальных	вертикальных
менее 500 св. 500 до 750 вкл. св. 750 до 1000 вкл. св. 1000 до 1500 вкл. св. 1500	0,2 Св. 0,2 до 0,15 вкл. Св. 0,15 до 0,1 вкл. Св. 0,1 до 0,05 вкл. Св. 0,05	0,15 Св. 0,15 до 0,1 вкл. Св. 0,1 до 0,06 вкл. Св. 0,06
С кривошипно-шатунными механизмами при частоте вращения, об/мин:	для первой гармоники	для второй гармоники
менее 200 св. 1200 до 400 вкл. св. 400 до 600 вкл. св. 600	0,25 Св. 0,25 до 0,15 вкл. Св. 0,15 до 0,1 вкл. Св. 0,1	0,15 Св. 0,15 до 0,1 вкл. Св. 0,1 до 0,05 вкл. Св. 0,05
Дробилки конусные и шнековые	0,3
Дробилки молотковые	Как для машин с вращающимися частями
Кузнечные молоты	1,2(0,8*)
Прессы	0,25
Формовочные машины	0,5 или по ГОСТ 12.1.012-90 (при расположении на фундаментах рабочих мест)
Мельницы	0,1**
* При возведении фундаментов на всех водонасыщенных песках, а также на мелких и пылеватых маловлажных и влажных песках. ** Среднеквадратичесюе значение амплитуды колебаний. Примечания: 1. Для промежуточных значений частоты вращения предельно допустимая амплитуда определяется интерполяцией. 2. Для машин с частотой вращения 200 об/мин и менее при высоте фундаментов более 5 м предельно допустимая амплитуда увеличивается на 20%

 

4. ОСОБЕННОСТИОБСЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО

СОСТОЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХКОНСТРУКЦИЙ

 

4.1. Эксплуатационные динамические нагрузкистроительных конструкций главного корпуса электростанции, в котором размещеноосновное и вспомогательное оборудование, как правило, невелики, и вызываемыеими напряжения в элементах конструкций значительно меньше напряжений отстатической нагрузки.

Допустимый уровень вибрации этих конструкцийопределяется не только необходимостью обеспечения несущей способностиконструкций при совместном действии статических и динамических нагрузок, но ипределами, которые исключают возможность вредного влияния на людей и технологическийпроцесс.

Количественные характеристики допустимого уровняколебаний для промышленных сооружений при действии колебаний на людей в тяжелыхпроизводственных условиях приведены в табл.6.

 

Таблица 6

 

Характеристикивоздействия колебаний на людей

в зависимости от скоростии ускорения гармонических

колебаний с амплитудой неболее 1 мм

 

Характеристика воздействия колебаний на людей	Предельное ускорение колебаний Wмакс (мм/с2) для частот от 1 до 10 Гц вкл.	Предельная скорость колебаний Vмакс (мм/с) для частот от 1 до 10 Гц вкл.
Неощутимы	10	0,16
Слабо ощутимы	40	0,64
Хорошо ощутимы	125	2
Сильно ощутимы (мешают)	400	6,4
Вредны при длительном воздействии	1000	16
Безусловно вредны	Св. 1000	Св. 16
Примечание. А = 0,16 vln= 0,025 w/n2,            (3) где А — амплитуда или размах колебаний, мм; v — скорость колебаний, мм/с; w— ускорение колебаний, мм/с2; n — частота колебаний, Гц.

 

Качественные оценки характера воздействия колебаний налюдей, приведенные в табл. 6, могут быть использованы для любых сооружений иусловий.

4.2. Перед началом измерения вибраций строительныхконструкций в целях определения динамического состояния необходимо получитьсведения, характеризующие расчетную схему конструкций:

тип конструкции;

размеры пролетов и поперечных сечений;

конструкции узлов соединений элементов;

конструкции элементов, постоянно дополняющих несущиеконструкции (бетонная подготовка под полы и пр.);

распределение масс конструкции и присоединенных к нейконструкций;

другие конструктивные характеристики, влияющие нажесткость и массу конструкции;

характеристики прилегающего к строительнымконструкциям оборудования с динамическими нагрузками: уровень вибрации наподшипниках, преобладающие направления вибрации, спектр возмущаемых колебаний,состояние предусмотренных проектом деформационных (антивибрационных) швов попериметру действующего оборудования, наличие не предусмотренных проектомжестких связей между каркасами технологического оборудования и строительнымиконструкциями и т.д.

4.3. Для выбора точек и направления вибрациирекомендуется следующая схема измерений.

4.3.1. Вначале регистрируются колебания при каком-тоопределенном (по возможности наиболее типичном) динамическом воздействии,которые обеспечивают выявление формы колебаний конструкции и спектра частотколебаний.

4.3.2. В результате выполнения первого этапа измеренийследует выделить точки и направления регистрации вибраций, наиболее характерныедля данного динамического процесса.

4.3.3. Установив приборы в этих характерных точках,можно получить зависимости измеряемых параметров (амплитуды, частоты и т.д.) отрежимов источников вибрации (при этом синхронно регистрируется уровень вибрациина ее источнике и используется вибродатчик на источнике вибрации в качествебазового).

4.3.4. В качестве характерных точек на строительныхконструкциях электростанции принимаются: середины пролетов несущих балок, плитперекрытия, ферм покрытия и т.д., узлы соединений этих элементов, серединывысот колонн, стоек и зоны сопряжений этих элементов с перекрытием, полом,покрытием.

4.3.5. Приборы устанавливаются непосредственно нанесущие поверхности элементов (в железобетонных элементах в зонах регистрацииколебаний штукатурный слой отбивается).

4.3.6. В дополнение к измерениям вибрации прифактических режимах работы данных конструкций, определяющихся условиями ихэксплуатации, рекомендуется регистрировать параметры вибрации строительныхконструкций при изменении ступенями режимов источников вибрации (посогласованию со службой эксплуатации).

4.3.7. Вклад в вибрацию строительных конструкцийнескольких ее источников определяется путем их поочередного отключения иливключения.

4.4. Измерение основного тона свободных затухающихколебаний элементов строительных конструкций следует выполнять в пролетахнесущих элементов. Установление частот свободных (собственных) колебанийнеобходимо при наличии резонансных явлений (при совпадении частот собственныхколебаний конструкции с вынужденными колебаниями от источников вибрации).

Свободные затухающие колебания возбуждаются ударомчерез деревянную прокладку толщиной 3-4 см по конструкции в средней части еепролета. Сила удара должна обеспечить в начальных 2-3 периодах колебанийзначения амплитуд перемещений конструкции не меньше максимально допустимыхтехнологий .производства и санитарно-гигиеническими ограничениями.

Прилегающее к строительным конструкциям оборудованиево время измерений свободных колебаний должно быть по возможности полностью иличастично отключено.

Резонансные зоны элементов строительных конструкцийможно установить при включении или отключении прилегающего оборудования похарактерным всплескам амплитуд на графике амплитудно-частотной характеристики,построенном по результатам измерений вибрации конструкций при наборе (сбросе)номинальной частоты вращения оборудования.

4.5. В случае если к колебаниям промышленного зданияне предъявляются требования, определяемые санитарными норами или технологиейпроизводственных процессов, то помимо требований по органичению колебаний понесущей способности должны предъявляться требования по ограничению динамическихпрогибов. В табл. 7 даны рекомендации по ограничению динамического прогибаконструкций покрытий промышленных зданий.

 

Таблица7

 

Амплитуды колебанийконструкций покрытия,

соответствующие предельнодопустимому прогибу

 

Частота, Гц	Амплитуда, мм	Частота, Гц	Амплитуда, мм
1 2 3 4 5 6 8	10 2,5 1,111 0,625 0,4 0,278 0,156	10 15 20 25 50 75 100	0,1 0,067 0,05 0,04 0,02 0,013 0,01
Примечание. Для промежуточных значений частот колебаний амплитуды определяются по формулам: А= 10/n2— для частот колебаний от 1 до 10 Гц вкл.; А = 1/n— для частот колебаний св. 10 до 100 Гц вкл. Здесь А — амплитуда колебаний конструкции от нормальной нагрузки, мм;           n — частота вынужденных колебаний, Гц.

 

При оценке прочности и выносливости колебанияконструкций можно считать безопасными, если наибольшее динамическое перемещениебалки, перекрытия и других конструкций, совершающих колебания, связанные сизгибом, не превышает 1/50000 длины пролета (за вычетом перемещения ее опор). Вэтом случае при проверке несущей способности конструкции можно не учитыватьдинамических нагрузок. Аналогично, если по результатам измерений выяснилось,что для колонн и стен здания, а также стоек площадок и этажерок разностьгоризонтальных динамических перемещений нижнего и верхнего концов колонны(стены, стойки) в пределах этажа не превышает 1/50000 высоты этажа,динамические нагрузки можно не учитывать при проверке несущей способности этихконструкций. При этом колебания измеряются в той точке конструкции, где ихамплитуда наибольшая, и при таком режиме источника вибрации, при которомвозбуждаются наиболее интенсивные колебания этой конструкции.

 

5. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯАППАРАТУРА

 

5.1. При исследовании работы конструкций фундаментовприменяется измерительная аппаратура, позволяющая измерять амплитуды, фазы ичастоты собственных и вынужденных колебаний, а также деформации, по которымопределяется напряженное состояние конструкции.

Наиболее распространенной виброизмерительнойаппаратурой, которой оснащены современные тепловые электростанции, являетсябалансировочный измерительный прибор (БИП) конструкции Энергоремонта.

Прибор позволяет измерять частоты, амплитуды и фазыколебаний, скорости и ускорения линейных компонентов колебательного процесса инаблюдать за фазой колебаний по развернутой записи. Пределы измеренияпараметров вибрации в диапазоне частот от 15 до 200 Гц следующие: двойнаяамплитуда виброскоростей от 0,5 до 3000 мм/с и двойная амплитуда виброускоренийот 0,1 до 8 q.Погрешность при измерении амплитуды смещений в указанных пределах, отнесенная кверхнему пределу шкалы экрана и стрелочного прибора, не более ±10%, а впределах от 10 до 400 мкм в диапазоне частот от 20 до 55 Гц не более ±5%.

Погрешность измерения виброскорости и виброускорениясоставляет ±15%.

Достоинством прибора является возможность определенияфазы колебаний точек вибрирующей поверхности, благодаря чему можно установитьформу колебаний фундаментов.

Прибор имеет выход для подключения к шлейфовомуосциллографу для записи колебательного процесса на пленку или бумагу, что важнопри определении частоты собственных колебаний.

5.2. Другим прибором, который может быть использованслужбой эксплуатации фундаментов, является портативный виброметр ВПМ-1, имеющийвстроенные фильтры нижних частот с граничными частотами 25; 50 и 100 Гц ифильтры верхних частот с граничными частотами 50 и 100 Гц. Частотный диапазонизмерения параметров вибрации от 10 до 1000 Гц. Диапазон измерения среднегоквадратического значения: виброскорости — от 0,5 до 100 мм/с, размахавиброперемещения—от 2 до 1000 мкм. Масса прибора 2 кг.

5.3. Для измерений вибрации строительных конструкцийтребуется аппаратура, позволяющая регистрировать колебания в более широкомчастотном диапазоне — от 2 до 1000 Гц.

До настоящего времени для измерений вибрации в этихчастотных диапазонах широко использовались вибродатчики типа И-001, входящие визмерительный комплект К-001, состоящий из трех датчиков, регулятора скоэффициентами увеличения и интегрирующих гальванометров. Этот комплектрассчитан на работу с осциллографом, позволяющим вести запись на бумаге ивизуально наблюдать вибрации. Вибродатчик позволяет измерять вибрации счастотой в пределах от 2 до 200 Гц и амплитудой колебаний до 2 мм.

В настоящее время разработаны более совершенныеприборы, позволяющие более оперативно регистрировать колебания и обрабатыватьполученную информацию, например, виброизмерительная аппаратура дляавтоматизированной системы контроля на базе компьютера типа IBM PC AT, предназначенной как для непрерывного стационарного, так и дляпериодического оперативного сбора информации, обработки, анализа и оценкиуровней колебаний.

Аппаратура разработана региональнымнаучно-производственным центром вычислительной техники "Старттехно"(г. Екатеринбург).

 

 

Техническиехарактеристики

 

Частотный диапазон измерений,Гц.................................................. 0,7-200

Размах колебаний, мкм, на частоте:

1Гц....................................................................................................20-1000

100Гц.................................................................................................5-200

Рабочий диапазон температуры в месте установки °С:

датчиков...........................................................................................0-80

аппаратуры.......................................................................................20-40

 

Переносная система контроля выполнена на базепереносного компьютера и оснащена вибродатчиками с быстросъемным магнитнымкреплением. Оперативная обработка результатов измерений позволяет получитьамплитудно-частотный спектр и характер кривой колебаний в виде графическогоматериала.

5.4. Из импортной аппаратуры наиболее приемлемывиброметры фирм "Карл Шенк АГ" (Германия) и "Брюль и Къер"(Дания).

Виброизмерительная техника данных фирм позволяетопределять динамическое состояние как фундаментов оборудования, так иприлегающих строительных конструкций.

 

6. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗМАТЕРИАЛОВ ИЗМЕРЕНИЙ

 

6.1. Методика обработки материалов измерений зависитот характера зарегистрированных процессов и поставленных задач.

Простейшая обработка осциллографических записейвибрации строительных конструкций сводится к определению амплитуд, периода ичастоты колебаний.

6.2. Гармонические (или близкие к гармоническим)колебания конструкций могут возбуждаться, например, машиной с неуравновешеннымротором.

Для повышения точности определения частотырекомендуется брать для обработки участок осциллограммы, соответствующийнескольким периодам колебаний.

Запись колебаний конструкций, которые можно считатьгармоническими никогда не представляет собой синусоиду из-за искаженийвследствие действия случайных факторов. Если эти искажения невелики и криваянезначительно меняет амплитуду, то размах (двойная амплитуда колебаний) можноопределить как среднее арифметическое из нескольких измеренных значений.

При периодических однокомпонентных колебаниях двойнаяамплитуда определяется как полный размах колебаний 2А с учетом толщины линий(рис. 5, а).

6.3. Сумма двух гармонических колебаний(двухкомпонентные колебания) разной частоты на практике встречается, например,когда динамическая нагрузка вызывается двумя неуравновешенными частями машины(или машин), имеющими разную частоту вращения.

В этом случае амплитуда двухкомпонентных колебанийопределяется раздельно для каждой компоненты, для чего проводятся огибающиеколебания (см. рис. 5, б). При этом низкочастотная компонента имеетдвойную амплитуду 2А₁, а высокочастотная 2А₂.

6.4. Амплитуду трехкомпонентных колебаний 1-3 (см.рис. 5, в) можно установить методом огибающих: на основную гармонику самплитудой 2А накладываются две компоненты 4, составляющие биения.

При более сложных формах кривых вибраций дляопределения составляющих применяются гармонический и спектральный анализы.

6.5. При непериодических колебаниях определяетсясредняя амплитуда за выбранный отрезок времени. В этом случае, как показано наpиc. 5, г, все пики соединяются прямыми линиями и определяется(планиметром) площадь полученной замкнутой поверхности, значение которойделится на выбранный отрезок времени В для определения средней амплитудыколебаний за данный отрезок времени.

6.6. Период и частоту колебаний при периодическихпроцессах нужно определять для каждой компоненты отдельно (см. рис. 5, д).Период колебаний Т определяется по отметкам времени на осциллограмме.Намечается ряд периодов колебаний, определяется их суммарная продолжительность(St);полученное значение делится на число намеченных периодов (у), определяетсяпродолжительность одного колебания, т.е.

 

Рис. 5. Упрощенный анализколебательных процессов:

Т_б - периодбиений, с

 

,                               (4)

 

где Т — период колебаний, с (на рис. 5, q Т₁и Т₂— соответственно периоды колебаний низкочастотной ивысокочастотной компоненты);

St—суммарная продолжительность, с;

у — число намеченных периодов.

 

Соответственно частота колебаний f (Гц)составит

 

.                                (5)

 

6.7. Период вынужденных колебаний отличается отпериода собственных колебаний. По мере приближения частоты вынужденныхколебаний к частоте собственных наступают биения, при этом амплитуда колебанийпериодически увеличивается или уменьшается.

При биении (см. рис. 5, е) сумма амплитудсоставляющих гармоник равна размеру горба кривой биения, а разность амплитуд —размаху суженной части, т.е.

 

С = 2А₁ + 2А₂                    (6)

 

d = 2А₁ - 2А₂                     (7)

 

где С — сумма амплитуд составляющих гармоник, мм;

2А₁ — размах низкочастотной составляющей,мм;

2А₂— размах высокочастотнойсоставляющей, мм;

d —разность амплитуд составляющих гармоник, мм;

 

;                 (8)

.                   (9)

 

Биения обладают следующими свойствами:

огибающие близки по форме к синусоидам, нопротивоположны по фазе;

ширина полосы между огибающими изменяетсяпериодически, причем частота изменений равна разности частот компонент;

максимальная ширина полосы равна сумме двойныхамплитуд компонент, а минимальная — разности двойных амплитуд.

 

7. МЕРОПРИЯТИЯ ПОСНИЖЕНИЮ УРОВНЯ КОЛЕБАНИЙ

ФУНДАМЕНТОВ ИСТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 

7.1. Для снижения уровня колебаний фундаментов машин иуменьшения их вредного воздействия осуществляются специальные мероприятия, ккоторым могут быть отнесены:

1) устранение источника вибраций путемуравновешивания, балансировки или центровки машин;

2) изменение технологического процесса, заменанеуравновешенных машин уравновешенными или их перенос на участок, достаточноудаленный от объектов, чувствительных к вибрациям;

3) традиционные конструктивные способы снижения уровняколебаний фундаментов, включающие повышение жесткости основания, переустройствофундамента, изменение размещения машины на фундаменте и расположения фундаментамашины в плане;

4) использование различных видов активной и пассивнойвиброизоляции, а также динамических гасителей колебаний.

Первые две группы мероприятий относятся к динамикемашины, связаны с возможностями технологии конкретного производства и внастоящих Методических указаниях не рассматриваются.

7.2. К традиционным способам снижения уровняколебаний, а также видам активной и пассивной виброизоляции и динамическихгасителей колебаний относятся:

7.2.1. Увеличение жесткости основания путем осушения(дренажа) или закрепления грунтов (эффективное средство снижения вибрациифундаментов машин с динамическими нагрузками).

Так, для фундаментов низкочастотных машин, когдачастота собственных колебаний фундамента на упроченном грунте становится вышерабочей частоты машины (что характерно, например, доя поршневых насосов,тягодутьевых установок и пр.), наиболее целесообразно повышать жесткостьоснования.

При вертикальных колебаниях закрепление основанияцелесообразно выполнять под всей подошвой фундамента с превышением ее границ вплане от 0,5 до 1 м по всем направлениям.

При вращательных колебаниях ограничиваются укреплениемгрунта по периметру подошвы фундамента полосами шириной не менее 2 м.Закрепление грунта производится на глубину не менее 1,5-2 м от подошвыфундамента.

В случае разрыхления грунта, образования пустот ищелей на контакте фундамента с основанием закрепление грунтов достигается путеминъектирования цемента, жидкого стекла или карбомидной смолы.

Эффективным способом увеличения жесткости основанияфундаментов машин является пересадка фундаментов на выносные набивные илизабивные сваи и объединение этих свай с телом фундамента путем устройства поего периметру железобетонной обоймы.

Наиболее распространенным способом повышения жесткостиоснования является увеличение площади подошвы фундамента. Это достигаетсяустройством на уровне подошвы по периметру фундамента железобетонного бандажа(обоймы) либо присоединением к нему с одной или с двух сторон на этом же уровнежелезобетонных плит (в направлении действия возмущающей силы). Бандажи и плитыдолжны быть жестко связаны с фундаментом.

7.2.2. Переустройство фундамента, достигаемоеконструктивными приемами и включающее в себя увеличение массы фундамента илинекоторых его частей, повышение жесткости всего фундамента или его отдельныхконструктивных элементов (в результате изменяется общая жесткость фундамента, атакже его масса, участвующая в колебаниях, что способствует уменьшениювибраций).

Увеличение массы фундамента существенно влияет науменьшение амплитуды его колебаний лишь тогда, когда дополнительная массасоставляет 50-80% основной. Увеличение только массы фундамента (без измененияплощади его подошвы) мало эффективно для низкочастотных машин, так как при этомснижается частота его собственных колебаний, приближаясь к частоте вынужденныхколебаний и вызывая опасность резонанса. Увеличение массы фундаментоввысокочастотных машин (без изменения площади подошвы) может оказатьсяцелесообразным для снижения уровня вибраций фундаментов вследствие отстройки ихчастоты колебаний от рабочей частоты машин.

Увеличение жесткости конструкции фундамента можнодостичь увеличением площади поперечных сечений элементов, устройствомдополнительных продольных и поперечных связей, изменением конструктивной схемыпутем введения жестких узлов, добавлением диафрагм, поясов жесткости и т.п.Наиболее распространенным способом является устройство жестких обойм в видебандажей, поясов, рубашек, охватывающих весь фундамент или отдельные части его.При этом достигается увеличение площади сечения фундамента и передача нагрузокна новые части его, а также соединения деформированных участков (при наличиитаковых) фундамента в единое целое. Обоймы могут быть как железобетонными, таки металлическими. Последние используются в тех случаях, когда вследствие повышенныхвибраций фундамент имеет трещины в направлении, перпендикулярном линии действиядинамической силы.

При наличии трещин, появившихся вследствиезначительных колебаний, первоначальная жесткость фундамента может бытьвосстановлена заделкой трещин путем инъектирования цементного раствора илисинтетических смол. Это мероприятие может осуществляться самостоятельно или вкомплексе работ по переустройству фундамента.

Варианты усиления реконструируемых узлов и ригелейфундаментов, связанные с наращиванием размеров сечений элементов фундаментовжелезобетонными плитами, снабженными предварительно напряженными хомутами изатяжками, и другие способы разработаны кафедрой железобетонных конструкцийЧелябинского политехнического института.

7.2.3. Изменение расположения фундаментов машин,служащих источником колебаний, для уменьшения вертикальных или горизонтальныхколебаний строительных конструкций. Так, при расположении фундаментов машинвблизи фундаментов опор несущих конструкций можно уменьшить их вертикальные колебания,а при расположении их в середине пролетов — горизонтальные. Фундаменты машин,создающие горизонтальные силы инерции, рекомендуется располагать так, чтобы этисилы действовали в том направлении, в котором жесткость здания выше, или чтобычастота собственных колебаний здания существенно отличалась от рабочей частотымашины. В отдельных случаях в результате рационального размещения машины нафундаменте может уменьшиться общий уровень колебаний строительных конструкций.Так, например, если позволяет технологический процесс, для машин свнецентренным ударом, ударную часть машины следует размещать на фундаменте состороны, противоположной ограждающим и несущим конструкциям здания.

7.2.4. Виброизоляция, являющаяся одним из эффективныхспособов снижения уровня вибрации машин, приборов и оборудования. Виброизоляциямеханической системы заключается в существенном ослаблении связей с основаниемили несущими конструкциями.

Виброизоляция называется активной, если онаустраивается для уменьшения динамического воздействия системы машина —фундамент — основание, и пассивной, если вибрируемый объект требуется защититьот колебаний поддерживающих его конструкций.

В качестве виброизоляторов применяются, как правило,специальные упругие элементы, устраняющие непосредственный контакт промышленнойустановки с несущей конструкцией (фундаментом) и другими присоединяемыми к нейвнешними связями, в результате чего ослабляется передача вибраций, удара ишума.

Для амортизации используются виброизоляторы, опорные иупорные амортизаторы, амортизирующие вставки (сильфоны, рукава, шланги, гибкиепатрубки), гибкие участки кабелей, обеспечивающих питание агрегата, и т.д.

7.2.4.1. При установке высокочастотных легких машин(вентиляторов, станков, электромашин) наиболее часто применяются в качествевиброизоляторов резиновые и войлочные прокладки. Такие прокладки сравнительнохорошо задерживают распространение только высокочастотных вибраций. Дляослабления низкочастотных вибраций они оказываются недостаточно податливыми ииногда приводят даже к усилению передачи колебаний основанию. В таких случаяхнеобходимо применять пружинные амортизаторы, жесткость которых может изменятьсяв широких пределах.

Прокладки к виброизолируемому оборудованию подбираютсяв зависимости от его массы путем изменения площади и высоты прокладок.

Наиболее существенным недостатком прокладок являетсячувствительность резины к низким температурам и разрушающему действию бензина имасел, а также различных агрессивных реагентов, находящихся в воздухе.Большинство сортов резины, из которых изготавливаются амортизаторы, почтиполностью теряют свои упругие свойства при низких температурах. Войлочныепрокладки помимо недостатков, присущих резиновым, спрессовываются придлительном воздействии на них нагрузок и со временем полностью теряютвиброизолирующие качества.

7.2.4.2. Пружинные виброизоляторы с защитным покрытиемобладают некоторыми преимуществами. Они могут быть использованы только дляустановки машин с номинально уравновешенными вращающимися частями,обеспечивающими затухание колебаний системы при прохождении ее через резонансво время пусков и остановов. К числу таких машин относятся тягодутьевыеустановки и вентиляторы, соединяемые с воздуховодами гибкими патрубками.

Пружинные опоры в качестве пассивной виброизоляцииприменяются для установки таких приборов и оборудования, при эксплуатациикоторых не предусмотрено пребывание обслуживающего персонала.

7.2.4.3. Комбинированные виброизоляторы состоят изстальных и резиновых элементов и применяются при установке наиболеенеуравновешенных машин непериодического действия и кузнечных молотов.

Виброизоляторы размещаются группами илирассредоточенно, однако их общий центр тяжести, лежащий на равнодействующейупругих реакций всех виброизоляторов при их одинаковой деформации, должен находитьсяна одной вертикали с центром тяжести изолированной части фундамента.

7.2.4.4. При изоляции ударов часто используютсядемпферы вязкого трения, представляющие собой цилиндрические сосуды с вязкойжидкостью, внутри которой размещаются другие цилиндры. Одни цилиндры крепятся коснованию, а другие — к виброизолируемому объекту. При движении цилиндра внутривязкой жидкости возникает динамическое давление, которое во избежаниеобразования вакуума не должно превышать атмосферного. Применение такой виброизоляциирекомендуется в первую очередь для фундаментов высокочастотных машинпериодического действия, а также машин с импульсными нагрузками.

7.2.5. Динамический гаситель колебаний — устройство,состоящее из сравнительно жесткого элемента (массы), присоединенного с помощьюупругой связи (или связи с упругим и демпфирующим элементом) к защищаемойконструкции.

Масса представляет собой, как правило, призматическийили цилиндрический стальной или чугунный груз. Упругий элемент гасителя обычновыполняется в виде стальной пружины или системы пружин, по конструкции близкойк виброизолятору; можно применять иногда в качестве упругого элемента резиновыеи пластмассовые детали, консольные и двухопорные балки, пластинки и т.п.Параметры гасителя (масса, квазиупругий коэффициент и коэффициентдемпфирования) определяются расчетом или задаются по конструктивнымсоображениям.

Гасители применяются для гашения различных видовколебаний: поперечных, продольных, крутильных, возникающих в рабочем илипускоостановочном режиме работы машины, а также вызванных действием ветра. Встроительстве наиболее распространены динамические и ударные гасители, демпферы(гасители повышенного сопротивления) и ограничители колебаний.

7.2.5.1. Динамические и ударные гасители особенноцелесообразно применять для высоких и протяженных в плане гибких конструкций,выполненных из металла. В частности, такие гасители эффективны при установке ихна сооружениях башенного типа, гибких покрытиях (в виде мембран, пластинок,оболочек), металлических конструкциях (зданиях с металлическим каркасом,металлических фундаментах оборудования) и виброизолированных машинах в рабочеми пускоостановочных режимах.

7.2.5.2. Работа демпферов (гасителей повышенногосопротивления) основана на том, что энергия колебаний системы рассеивается врезультате сухого трения прижатых одна к другой поверхностей или вязкоготрения, возникающего при прохождении жидкости или воздуха по узким щелям иканалам, а также при взаимодействии магнитного поля с полем вихревых токов,возбуждающихся движением системы.

7.2.5.3. Работа ограничителей колебания основана наизменении упругих и упруго-вязких свойств системы, в результате чегоуменьшаются амплитуды колебаний и изменяется частота собственных колебанийсистемы. Энергия частично рассеивается при ударе, но большая ее частьпередается через ограничитель. Масса, упругий коэффициент и коэффициентдемпфирования определяются по расчету или задаются по конструктивнымсоображениям. Опыт применения гасителей колебаний показал, что они наиболееэффективны при гашении колебаний, которые носят резонансный характер ивозникают в конструкциях, обладающих малым демпфированием.

7.3. В тех случаях, когда уровень вибрации не удаетсяуменьшить по технологическим или другим причинам на источнике возмущения иколебания передаются прилегающим строительным конструкциям, вызывая на нихповышенные вибрации, необходимо проведение мероприятий по снижению уровняколебаний самих строительных конструкций.

Снижение уровня колебаний строительных конструкцийможно осуществить следующими способами:

отстройкой конструкции от резонанса (при гармоническихколебаниях) посредством изменения ее жесткости, массы или конструктивной схемы(введением жестких узлов, превращением разрезных конструкций в неразрезные,изменением размеров пролетов и т.д.);

изменением условий опирания изгибаемой конструкции сустановкой отжимно-прижимных приспособлений в ее опорных узлах длярегулирования значений сил трения на контакте конструкции с опорами, а такжеповышением рассеивания энергии колебаний изгибаемой конструкции введениемдемпферных устройств.

7.3.1. Основные принципы изменения конструктивнойсхемы, массы и жесткости элементов строительных конструкций аналогичнырассмотренным в п. 7.2.2.

7.3.2. Отжимно-прижимные приспособления могут бытьразличной конструкции (рис. 6). Они устанавливаются в опорных узлах изгибаемойконструкции вне площади непосредственного опирания изгибаемого элемента наопору с направлением отжима (прижима) опорной части изгибаемого элементаперпендикулярно к этой площади.

Отжимные приспособления применяются в тех случаях,когда частота вынужденных колебаний близка к верхней границе первой частотнойзоны конструкции. Давление конструкции на контакте с опорой уменьшаетсяотжимным приспособлением до состояния, близкого к отрыву, на контактеконструкции с опорой (не допуская отрыва) при наибольших динамическихэксплуатационных воздействиях.

Прижимные приспособления применяются в тех случаях,когда частота вынужденных колебаний близка к нижней границе первой частотнойзоны конструкции. Сжатие пружины производится до полного устранения смещений спроскальзыванием конструкции на опорах и упругого ее защемления в опорныхузлах, что должно повысить основную собственную частоту колебаний и уменьшитьуровень вибрации конструкции.

Демпферное устройство целесообразно использовать прирезонансных колебаниях изгибных конструкций. Оно помещается в распор междуконструкцией и специально присоединенными дополнительными балочными элементамитак, чтобы при изгибных колебаниях конструкции обеспечивалась работа демпферов.

В качестве дополнительного элемента служат консоли,консоли с рычагом, подкосы, балки и т.д.

На рис. 7 и 8 приведены схемы изгибаемых конструкций свведенными различными демпферными устройствами.

Рис. 6.Отжимно-прижимные приспособления:

 

а - опорный узел изгибаемой конструкции сотжимным приспособлением; б - опорный узел с отжимно-прижимным приспособлениемпод изгибаемой конструкцией;

в - опорный узел изгибаемой конструкции сприжимным приспособлением; г - опорный узел отжимно-прижимным приспособлениемнад изгибаемой конструкцией;

1 - изгибаемая конструкция; 2 - опора; 3- упругий элемент (пружина); 4 - регулировочный болт; 5 - упорная шайба

 

Рис. 7. Введениедемпферных устройств:

а - с консольнымдополнительным элементом и демпфером; б - с консольным дополнительным элементоми демпфером с рычагом;

в - с подкосами,прикрепляемыми к опорным частям конструкции; г - с подкосами, прикрепляемыми копорам;

д - с дополнительнымэлементом, прикрепленным к опорным частям конструкции; е - с дополнительнымэлементом, прикрепленным к опоре;

1 - изгибаемая конструкция;2 - консольный дополнительный элемент; 3 - демпфер; 4 - подкосы; 5 - рычаг; 6 -опора;

7 - дополнительный элемент; I -пролет между опорами

Рис. 8. Демпфер сухоготрения:

1 - изгибаемая конструкция; 2 - стерженьпеременного сечения; 3 - штифт;

4 - упругий элемент (пружина); 5 - гайка;6 - дополнительный элемент

 

Приложение

 

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

 

Термин	Определение
1. Вибрация	Движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин
2. Вибрационная техника	Совокупность методов и средств возбуждения, полезного применения и измерения вибрации, вибрационной диаг-ностики, вибрационной защиты и вибрационных испытаний
3. Вибровозбудитель	Устройство, предназначенное для возбуждения вибрации и используемое самостоятельно или в составе другого устройства
4. Виброметрия	Совокупность средств и методов измерения величин, характеризующих вибрацию
5. Вибрационная защита	Совокупность средств и методов уменьшения вибрации, воспринимаемой защищаемыми объектами
6. Вибрационная устойчивость	Свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и сохранять в пределах норм значения параметров
7. Вибрационная прочность	Прочность при и после заданной вибрации
8. Вибрационные испытания	Испытания объекта при заданной вибрации
9. Вибрационная диагностика	Техническая диагностика, основанная на анализе вибрации объекта диагностирования
10. Виброперемещение	Составляющая перемещения, описывающая вибрацию
11. Виброскорость	Производная виброперемещения по времени
12. Виброускорение	Производная виброскорости по времени
13. Рамах колебаний	Разность между наибольшим и наименьшим значениями колеблющейся величины в рассматриваемом интервале времени
14. Среднее квадратическое значение колеблющейся величины	Квадратный корень из среднего арифметического или среднего интегрального значения квадрата колеблющейся величины в рассматриваемом интервале времени
15. Периодические колебания	Колебания, при которых каждое значение колеблющейся величины повторяется через равные интервалы времени
16. Период колебании	Наименьший интервал времени, через который при" периодических колебаниях повторяется каждое значение колеблющейся величины
17. Частота периодических колебаний	Величина, обратная периоду колебаний
18. Синхронные колебания	Два или более одновременно совершающихся периодических колебания, имеющих равные частоты
19. Гармонические колебания	Колебания, при которых значения колеблющейся величины изменяются во времени по закону
	A = sin(wt+y),                  (10) .
	где    t — время; A, w, у — постоянные параметры;         А — амплитуда;    wt+y — фаза;          у — начальная фаза;         w — угловая частота.
20. Амплитуда гармонических колебаний	Максимальное значение величины при гармонических колебаниях
21. Сдвиг фаз синхронных колебаний	Разность фаз двух синхронных гармонических колебаний в любой момент времени
22. Угловая частота гармонических колебаний	Производная по времени от фазы гармонических колебаний, равная частоте, умноженной на 2п
23. Синфазные гармонические колебания	Синхронные гармонические колебания с равными в любой момент времени фазами
24. Биения	Колебания, размах которых — периодически колеблющаяся величина и которые являются результатом сложения двух гармонических колебаний
25. Частота биении	Частота колебаний значений размаха при биениях, равная разности частот суммируемых колебаний
26. Гармонический анализ колебаний	Представление анализируемых колебаний в виде суммы гармонических колебаний
27. Гармоника	Гармоническая составляющая периодических колебаний
28. Спектр колебаний	Совокупность соответствующих гармоническим составляющим значений величины, характеризующей колебания, в которой указанные значения располагаются в порядке возрастания частот гармонических составляющих
29. Спектр частот	Совокупность частот гармонических составляющих колебаний, расположенных в порядке возрастания
30. Амплитудный спектр	Спектр колебаний, в котором величинами, характеризующими гармонические составляющие колебаний, являются их амплитуды
31. Затухающие колебания	Колебания с уменьшающимися значениями размаха
32. Нарастающие колебания	Колебания с увеличивающимися значениями размаха
33. Логарифмический уровень колебаний	Характеристика колебаний, сравнивающая две одноименные физические величины, пропорциональная десятичному логарифму отношения оцениваемого и исходного значений величины
34. Полоса частот	Совокупность частот в рассматриваемых пределах
35. Декадная полоса частот	Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 10
36. Октавная полоса частот	Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2
37. Полуоктавная полоса частот	Полоса частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно 2
38. Среднегеометрическая частота полосы	Квадратный корень из произведения граничных частот полосы
39. Бегущая волна	Распространение возмущения в среде
40. Продольная волна	Волна, направление распространения которой коллинеарно траекториям колеблющихся точек среды
41. Поперечная волна	Волна, направление распространения которой ортогонально траекториям колеблющихся точек среды
42. Стоячая волна	Состояние среды, при котором расположение максимумов и минимумов перемещений колеблющихся точек среды не меняется во времени
43. Узел колебаний	Неподвижная точка среды при стоячей волне
44. Пучность колебаний	Точка среды при стоячей волне, в которой размах перемещений имеет максимум
45. Форма колебаний системы	Конфигурация совокупности характерных точек системы, совершающей периодические колебания, в момент времени, когда не все отклонения этих точек от их средних положений равны нулю
46. Случайные колебания	Колебания, представляющие собой случайный процесс
47. Вынуждающая сила	Переменная во времени внешняя сила, не зависящая от состояния системы и поддерживающая ее вибрацию
48. Демпфирование вибрации	Уменьшение вибрации вследствие рассеяния механической энергии
49. Восстанавливающая сила	Сила, возникающая при отклонении системы от со
	стояния равновесия и направленная противоположно этому отклонению
50. Коэффициент жесткости	Взятая с противоположным знаком производная характеристика восстанавливающей силы или момента
51. Коэффициент податливости	Величина, обратная коэффициенту жесткости
52. Свободные колебания	Колебания системы, происходящие без переменного внешнего воздействия и поступления энергии извне
53. Вынужденные колебания	Колебания системы, вызванные и поддерживаемые силовым и кинематическим возбуждением
54. Автоколебания	Колебания системы, возникающие в результате самовозбуждения
55. Собственная частота колебаний линейной системы	Любая из частот свободных колебаний линейной системы
56. Собственная форма колебаний системы	Форма колебании линейной системы, колеблющейся с одной из собственных частот
57. Резонансные колебания	Вынужденные колебания системы, соответствующие одному из максимумов амплитудно-частотной характеристики
58. Амплитудно-частотная характеристика	Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты гармонического возбуждения с постоянной амплитудой
59. Активная виброзащита	Вибрационная защита, использующая энергию дополнительного источника
60. Пассивная виброзащита	Вибрационная защита, не использующая энергию дополнительного источника
61. Виброизоляция	Метод вибрационной защиты посредством устройств, помещаемых между источником возбуждения и защищаемым объектом
62. Динамическое гашение вибрации	Метод вибрационной защиты посредством присоединения к защищаемому объекту системы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта в точках присоединения системы
63. Виброизолятор	Устройство, осуществляющее виброизоляцию
64. Демпфер	Виброзащитное устройство или его часть, создающая демпфирование вибрации
65. Динамический виброгаситель	Устройство, осуществляющее динамическое гашение вибрации
Примечание. Термины и определения установлены [1].

 

Список использованнойлитературы

 

1. ГОСТ 24346-80. Вибрация. Термины и определения.

2. ГОСТ 25364-82. Агрегаты паротурбинные стационарные.Нормы вибрации и общие требования к проведению измерений.

3. ГОСТ 12.4.012-83. ССБТ. Вибрация. Средстваизмерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования.

4. ГОСТ 26043-83. Вибрация. Динамическиехарактеристики стационарных машин. Основные положения.

5. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность.Общие требования.

6. СН 245-71. Санитарные нормы проектированияпромышленных предприятий.

7. СНиП 2.02.05-87. Фундаменты машин с динамическиминагрузками.

8. Динамический расчет специальных инженерныхсооружений и конструкций / Под ред. проф. Б.Г. Коренева и проф. А.Ф. Смирнова.—М.: Стройиздат, 1986.

9. Измерение вибрации сооружений / Под ред. д-ра техн.наук И.С. Шейнина.— Л.: Стройиздат, 1974.

10. Инструкция по мерам борьбы с вибрационнымивоздействиями технологического оборудования при проектировании зданий исооружений промышленности нерудных строительных материалов.— М.: Издательстволитературы по строительству, 1968.

11 Инструкция по расчету несущих конструкцийпромышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки.— М.: Издательстволитературы по строительству, 1970.

12. Правила технической эксплуатации электрическихстанций и сетей Российской Федерации: РД 34.20.501-95.— М. СПО ОРГРЭС, 1996.

13. Рекомендации по усилению железобетонныхконструкций зданий и сооружений реконструируемых предприятий. Ч. 4. Виброзащитасуществующих конструкций.— Харьков: Харьковский Промстройниипроект, 1985.

14. Справочник по динамике сооружений / Под ред. проф.Б.Г. Коренева и проф. И.М. Рабиновича.— М.: Стройиздат, 1972.

15. А.И. Абашидзе, Ф.В. Сапожников, А.Т. Казанджян. Фундаментымашин тепловых электростанций.— М.: Энергия,1975.

16. А.С. Гольдин. Устранение вибраций турбоагрегатов натепловых электростанциях.— М.: Энергия, 1980.

17. Б.Т. Рунов. Исследование и устранение вибрацийпаровых турбоагрегатов.— М.: Энергоиздат, 1982.

18. В.П. Осоловский, Д.Г. Венгеровский, Я.Л.Кранцфельд. Эксплуатация фундаментов энергетического оборудования ТЭС.— М.:Энергия, 1980.

19. Н.С. Швец, В.Л. Седин, Ю.А. Киричек.Конструктивные способы снижения вибраций фундаментов машин с динамическиминагрузками.—М.: Стройиздат, 1987.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Общие положения

2. Причины повышенной вибрации строительныхконструкций

3. Особенности обследования динамического состоянияфундаментов оборудования

4. Особенности обследования динамического состояниястроительных конструкций

5. Измерительная аппаратура

6. Обработка и анализ материалов измерений

7. Мероприятия по снижению уровня колебанийфундаментов и строительных конструкций

Приложение.Термины и определения

Список использованной литературы