柴油發電機組的抗震試驗方法
發布時間：2023-10-01 點擊：161
柴油發電機組的抗震試驗方法
對于柴油發電機組來說抗震鑒定是其必須鑒定的主要部分，通過進行抗震鑒定驗證其各組成部分在地震荷載的作用下是否能夠保持完整，正常運行，在多大的荷載下回破壞機組的整體結構，影響發電機組的正常運行。在鑒定的時候，應按照鑒各部件尺寸、形狀以及復雜程度來確定相應的鑒定方法。以某核電工程核安全級柴油發電機組在地震模擬振動臺上的抗震試驗為例，簡要介紹核安全級柴油發電機組的抗震試驗方法。
1．試驗依據
本試驗按照經國家核安全局批準的《安全級應急柴油發電機組樣機抗震試驗程序》所規定的內容進行。試驗程序所引用文件有：
gb/t12727-2002《核電廠安全系統電氣設備質量鑒定》；
gb13625-92《核電廠安全系統電氣設備抗震鑒定》；
ej625-2004《核電廠備用電源用柴油發電機組準則》；
ej628-1999《核電廠安全級連續工作制電動機的質量鑒定》；
hafj0053-1995《核設備抗震鑒定測試指南》；
ieee344《推薦的核電廠1e物項抗震鑒定標準》；
ieee387-1995《ieee standard criteria for diesel-generator units applied as standby power supplies for nuclear power generating stations》。
2．試驗內容
試驗內容分為兩個部分。
（1）發電機組結構的動力特性試驗
用自噪聲隨機波沿x（南北向）、y（東西向）、z三個方向分別進行連續激振，測定發電機組結構三個方向的自振頻率以及阻尼比。
（2）發電機組抗震性能考核試驗
抗震性能考核試驗由5次obe（運行基準地震）和一次sse（安全停堆地震）地震波激振組成。
地震考核試驗采用的反應譜為柴油發電機組機房標高為0.0m樓層的加速度反應譜對x、y和z三方向輸入的波形適當放大10％，以保證臺面實際波形包絡試驗要求的反應譜。obe人工地震波采用的是阻尼比ξ＝2％的反應譜，加速度幅值為生成地震波的0.65倍的人工地震波。sse人工地震波則直接采用阻尼比ξ＝4％的反應譜所生成的人工地震波。試驗時向三根優選軸同時輸入激勵波，人工地震波應有6個強周期波。人造地震加速度時程應在包括樓板反應譜的整個頻段為0.5～34hz，持續時間為30s。如果5hz以下沒有共振點，則要求響應譜在3.5hz以上被包絡。
3．試驗步驟
（1）設備的安裝
安全級應急發電機組樣機的底座和配套集成的控制柜和開關柜分別通過連接鋼板，用螺栓固定在模擬地震振動臺上。安全級應急發電機組樣機及控制柜和開關柜安裝。
（2）傳感器測點布置
安全級應急發電機組樣機上布置有10個三方向的加速度測點，共30個加速度計和3個單向應變測點，共3個應變計。其中，對于加速度測點，水箱頂部的a1測點x、y、z向分別是1、2、3通道；柴油機飛輪上方的a2測點x、y、z向分別是4、5、6通道；柴油機機體上部的a3測點x、y、z向分別是7、8、9通道；控制屏內主控器上部的a4測點x、y、z向分別是10、11、12通道；控制屏頂部的a5測點x、y、z向分別是13、14、15通道；發電機后端中部的a6測點x、y、z向分別是16、17、18通道；發電機組根部的a7測點x、y、z向分別是19、20、21通道；開關柜頂部的a8測點x、y、z向分別是22、23、24通道；開關安裝板上面的a9測點x、y、z向分別是25、26、27通道；振動臺臺面上的a10測點x、y、z向分別是28、29、30通道。對于應變測點，控制屏根部的s1測點是1通道；發電機組根部的s2測點是2通道；開關安裝板上面的s3測點是3通道。測點布置圖（參見圖1）。
圖1 安全級應急發電機組樣機測點布置.
a1-水箱頂部；a2-柴油機飛輪上方； a3-柴油機機體上部；a4、a5-控制 ；a10-振動臺臺面上；a6-發電機后端中部； a7、a8-開關柜頂部； a9-開關安裝板上面 ； s1、s2、s3-開關安裝板上面
（3）臺面輸入波形
用自噪聲隨機波激振測自振頻率。自噪聲激振輸入分別以x、y、z3個方向輸入，頻率范圍為0.5～50hz，激振幅值為0.2g。為得到較高精度的測量值，激振持續時間為180s。自噪聲信號經處理得到試件結構的自振特性。
對振動臺臺面輸入的地震波是按照業主提供的抗震試驗程序中的反應譜生成的。按要求obe和sse的反應譜應取所給不同阻尼比值的反應譜并乘以適當的系數。其中，obe為所給譜幅值×0.65，取阻尼比為2％的反應譜來生成；sse為所給譜幅值×1，取阻尼比4％的反應譜來生成。人造地震加速度時程應包括樓板反應譜的整個頻段0.5～34hz，持續時間為30s。
（4）試驗順序
x、y、z三個方向分別以0.1～50hz自噪聲隨機波輸入，振動持續時間為180s，幅值為0.2g，測量被測設備的自振頻率及阻尼比。
1）第一次obe地震考核試驗；
2）第二次obe地震考核試驗；
3）第三次obe地震考核試驗；
4）第四次obe地震考核試驗；
5）第五次obe地震考核試驗，空載啟動發電機組；
6）第一次sse地震考核試驗，空載啟動發電機組；
被測發電機組在空載啟動時須檢測其電氣性能。
4．試驗結果
（1）被測設備的自振頻率及阻尼比
分別沿x、y、z三個方向用自噪聲輸入進行激振，各響應測點的加速度信號經處理后得到一組頻響函數幅值曲線。試件的自振頻率及阻尼比見表9-5。
表9-5 安全級應急發電機組樣機自振頻率及阻尼比
設備
x向
y向
z向
基頻/hz
阻尼比/％
基頻/hz
阻尼比/％
基頻/hz
阻尼比/％
發電機組
5.882
6.69
8.053
6.486
14.453
5.04
控制開關柜
14.633
6.36
16.201
7.55
44.0486
3.4492
安全級應急發電機組樣機本身剛度較大，但由于底座下加裝減震器后導致整體剛度有所下降。從自噪聲激振并通過數據處理得到的傳遞函數幅值曲線可知，發電機組樣機x向的基頻5.882hz，y向的基頻8.053hz，z向的基頻14.453hz。
（2）x、y和z向obe反應譜及生成的地震波曲線
x向（通道1）、y向（通道2）、z向（通道3）obe反應譜及生成的地震波曲線如圖2所示。
圖2 x、y和z向obe反應譜及生成的地震波曲線圖
從振動臺臺面實際采集記錄的三個方向加速度時程計算出反應譜曲線可看到，obe地震波的實際反應譜已包絡期望反應譜。
（3）x、y和z向sse反應譜及生成的地震波曲線
x向（通道1）、y向（通道2）、z向（通道3）sse反應譜及生成的地震波曲線如圖2所示。
從振動臺臺面實際采集記錄的三個方向加速度時程計算出反應譜曲線可看到，sse地震波的實際反應譜已包絡期望反應譜。
圖3 x、y和z向sse反應譜
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1．試驗依據
本試驗按照經國家核安全局批準的《安全級應急柴油發電機組樣機抗震試驗程序》所規定的內容進行。試驗程序所引用文件有：
gb/t12727-2002《核電廠安全系統電氣設備質量鑒定》；
gb13625-92《核電廠安全系統電氣設備抗震鑒定》；
ej625-2004《核電廠備用電源用柴油發電機組準則》；
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ieee387-1995《ieee standard criteria for diesel-generator units applied as standby power supplies for nuclear power generating stations》。
2．試驗內容
試驗內容分為兩個部分。
（1）發電機組結構的動力特性試驗
用自噪聲隨機波沿x（南北向）、y（東西向）、z三個方向分別進行連續激振，測定發電機組結構三個方向的自振頻率以及阻尼比。
（2）發電機組抗震性能考核試驗
抗震性能考核試驗由5次obe（運行基準地震）和一次sse（安全停堆地震）地震波激振組成。
地震考核試驗采用的反應譜為柴油發電機組機房標高為0.0m樓層的加速度反應譜對x、y和z三方向輸入的波形適當放大10％，以保證臺面實際波形包絡試驗要求的反應譜。obe人工地震波采用的是阻尼比ξ＝2％的反應譜，加速度幅值為生成地震波的0.65倍的人工地震波。sse人工地震波則直接采用阻尼比ξ＝4％的反應譜所生成的人工地震波。試驗時向三根優選軸同時輸入激勵波，人工地震波應有6個強周期波。人造地震加速度時程應在包括樓板反應譜的整個頻段為0.5～34hz，持續時間為30s。如果5hz以下沒有共振點，則要求響應譜在3.5hz以上被包絡。
3．試驗步驟
（1）設備的安裝
安全級應急發電機組樣機的底座和配套集成的控制柜和開關柜分別通過連接鋼板，用螺栓固定在模擬地震振動臺上。安全級應急發電機組樣機及控制柜和開關柜安裝。
（2）傳感器測點布置
安全級應急發電機組樣機上布置有10個三方向的加速度測點，共30個加速度計和3個單向應變測點，共3個應變計。其中，對于加速度測點，水箱頂部的a1測點x、y、z向分別是1、2、3通道；柴油機飛輪上方的a2測點x、y、z向分別是4、5、6通道；柴油機機體上部的a3測點x、y、z向分別是7、8、9通道；控制屏內主控器上部的a4測點x、y、z向分別是10、11、12通道；控制屏頂部的a5測點x、y、z向分別是13、14、15通道；發電機后端中部的a6測點x、y、z向分別是16、17、18通道；發電機組根部的a7測點x、y、z向分別是19、20、21通道；開關柜頂部的a8測點x、y、z向分別是22、23、24通道；開關安裝板上面的a9測點x、y、z向分別是25、26、27通道；振動臺臺面上的a10測點x、y、z向分別是28、29、30通道。對于應變測點，控制屏根部的s1測點是1通道；發電機組根部的s2測點是2通道；開關安裝板上面的s3測點是3通道。測點布置圖（參見圖1）。
圖1 安全級應急發電機組樣機測點布置.
a1-水箱頂部；a2-柴油機飛輪上方； a3-柴油機機體上部；a4、a5-控制 ；a10-振動臺臺面上；a6-發電機后端中部； a7、a8-開關柜頂部； a9-開關安裝板上面 ； s1、s2、s3-開關安裝板上面
（3）臺面輸入波形
用自噪聲隨機波激振測自振頻率。自噪聲激振輸入分別以x、y、z3個方向輸入，頻率范圍為0.5～50hz，激振幅值為0.2g。為得到較高精度的測量值，激振持續時間為180s。自噪聲信號經處理得到試件結構的自振特性。
對振動臺臺面輸入的地震波是按照業主提供的抗震試驗程序中的反應譜生成的。按要求obe和sse的反應譜應取所給不同阻尼比值的反應譜并乘以適當的系數。其中，obe為所給譜幅值×0.65，取阻尼比為2％的反應譜來生成；sse為所給譜幅值×1，取阻尼比4％的反應譜來生成。人造地震加速度時程應包括樓板反應譜的整個頻段0.5～34hz，持續時間為30s。
（4）試驗順序
x、y、z三個方向分別以0.1～50hz自噪聲隨機波輸入，振動持續時間為180s，幅值為0.2g，測量被測設備的自振頻率及阻尼比。
1）第一次obe地震考核試驗；
2）第二次obe地震考核試驗；
3）第三次obe地震考核試驗；
4）第四次obe地震考核試驗；
5）第五次obe地震考核試驗，空載啟動發電機組；
6）第一次sse地震考核試驗，空載啟動發電機組；
被測發電機組在空載啟動時須檢測其電氣性能。
4．試驗結果
（1）被測設備的自振頻率及阻尼比
分別沿x、y、z三個方向用自噪聲輸入進行激振，各響應測點的加速度信號經處理后得到一組頻響函數幅值曲線。試件的自振頻率及阻尼比見表9-5。
表9-5 安全級應急發電機組樣機自振頻率及阻尼比
設備
x向
y向
z向
基頻/hz
阻尼比/％
基頻/hz
阻尼比/％
基頻/hz
阻尼比/％
發電機組
5.882
6.69
8.053
6.486
14.453
5.04
控制開關柜
14.633
6.36
16.201
7.55
44.0486
3.4492
安全級應急發電機組樣機本身剛度較大，但由于底座下加裝減震器后導致整體剛度有所下降。從自噪聲激振并通過數據處理得到的傳遞函數幅值曲線可知，發電機組樣機x向的基頻5.882hz，y向的基頻8.053hz，z向的基頻14.453hz。
（2）x、y和z向obe反應譜及生成的地震波曲線
x向（通道1）、y向（通道2）、z向（通道3）obe反應譜及生成的地震波曲線如圖2所示。
圖2 x、y和z向obe反應譜及生成的地震波曲線圖
從振動臺臺面實際采集記錄的三個方向加速度時程計算出反應譜曲線可看到，obe地震波的實際反應譜已包絡期望反應譜。
（3）x、y和z向sse反應譜及生成的地震波曲線
x向（通道1）、y向（通道2）、z向（通道3）sse反應譜及生成的地震波曲線如圖2所示。
從振動臺臺面實際采集記錄的三個方向加速度時程計算出反應譜曲線可看到，sse地震波的實際反應譜已包絡期望反應譜。
圖3 x、y和z向sse反應譜
康明斯柴油發電機自切換系統
康明斯柴油發電機組冷卻器種類規格及維護保養技巧
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發電機電氣量測量和電壓調節計算
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