基于之江实验室平台对我国工程振动控制技术的应用与研究

基于之江实验室平台对我国工程振动控制技术的应用与研究

陈永波

浙江省建工集团有限责任公司

摘要：之江实验室是由浙江省政府、浙江大学、阿里巴巴集团共同举办,具有独立法人资格的混合所有制事业单位，以创建国家实验室为发展目标，依托浙江大学和阿里巴巴集团为主要研究力量，落户于杭州未来科技城的中国（杭州）人工智能小镇。之江实验，空调机房。方案采用针对地下室的北航超高灵敏度惯性测量装置、北航超高灵敏度极弱测量装置、浙大重力仪、浙大加速度和极弱力大科学装置实验室提供防微工程振动控制技术研究中心 之江实验室-大科学装置 6#号楼国机集团工程振动控制技术研究中振基础平台方案。本方案只针对6#楼内空调机房空调机组、附属暖通管道，以及楼外地下室动力站房的离心式冷水机组、燃气真空热水机组、卧式单级单吸离心泵、室外冷却塔动力设备进行减隔振处理以保证6#楼精密实验室的正常运行。配备有对振动要求极为严格的精密设备，为了保证这些设备正常运行，除了对其产生振动影响的动力设备振源采取减隔振措施外，还需为这些精密设备配备防微振性能卓越的基础平台。本方案具有调节水平功能和保证水平基准功能，该产品解决了市场中绝大多数隔振器无法保证统一安装高度的难题，不论设备重量如何，均可保证所有设备安装面为同一水平基准　

关键词：橡胶垫减振器；钢制弹簧减振器；橡胶减振器；剪应变；水平等效刚度；温度

1 项目概况

之江实验室是由浙江省政府、浙江大学、阿里巴巴集团共同举办,具有独立法人资格的混合所有制事业单位，以创建国家实验室为发展目标，依托浙江大学和阿里巴巴集团为主要研究力量，落户于杭州未来科技城的中国（杭州）人工智能小镇。之江实验室一期工程，建设单位为杭州南湖小镇投资开发有限公司，建设地点位于浙江省杭州市余杭区。大科学装置6#楼建筑共五层，地上4层，地下1层局部有夹层，建筑整体高度22.7米，建筑面积为地上16516.9m2、地下5581.9m2。建筑结构形式为钢筋混凝土框架结构，建筑结构安全等级为二级，设计使用年限50年，抗震设防烈度为6度，防火设计耐火等级为地上二级、地下一级大科学装置6#楼由地下室和三个辅楼组成，地下室的精密实验室对振动要求非常严格，然而位于6#楼辅楼二层空调机房的空调机组及楼内附属的暖通风管，位于6#楼室外地下室的动力站房的动力设备产生的振动均会对楼内的精密实验室产生振动影响。本方案只针对6#楼内空调机房空调机组、附属暖通管道，以及楼外地下室动力站房的离心式冷水机组、燃气真空热水机组、卧式单级单吸离心泵、室外冷却塔动力设备进行减隔振处理，

　　图1楼地下室精密实验室布局图

2 动力设备减振产品方案

2.1 常规减隔振产品

常规减隔振产品主要包括：橡胶垫减振器、钢制弹簧减振器、橡胶减振器。

（1）橡胶垫减振器是一种常见减振器，易于安装价格低廉，但是减振效果差、易受温度、油质、臭氧、曝光及化学溶剂侵蚀的影响,造成性能变化及老化、易松驰、寿命较短等。

（2）钢制弹簧减振器一种常用减振器，静态压缩量大，固有频率低，低频隔振性能好，但是该减振器本身阻尼很小，在共振时传递比非常大；高频时钢丝会传递振动;容易产生摇摆运动，减低了减振效率。

2.2环境振动情况

根据现场提供的资料显示，实验室采用的设备对低频比较敏感，要求起始隔振频率为1Hz,在2.5～3Hz的振动衰减需达到-20dB。因此，本方案建议采用主动隔振方式进行精密设备的隔振。后期还将对现场开展环境振动测试及相应的数值模拟进行，对现有的隔振方案再进一步优化，确保实验室所用的精密设备达到最优的隔振效果。

2.3方案设计

根据目前现有的资料，本方案初步选用主动隔振器作为核心隔振装置。主动隔振器的特点是对前馈和反馈数据进行分析与判断，输出的控制信号通过作动器将预判的振动进行隔离。当设备的重心高度与隔振平台外形尺寸之比满足一定的比例

3 动力设备减振方案
3.1 空调机组减隔振方案
3.1.1 方案设计
根据空调机组的重量、外形尺寸、运行频率等信息，对该设备进行了初步的减隔振设计，即在空调机组的型钢底座下配置 GWT-E 系列油液阻尼减振器，可达到设备减振的要求（如 3.1 图所示）。

图 3.1 空调机组减隔振方案图

3.1.2 减隔振效果仿真分析
（1）有限元分析模型（如图 3.2 所示）

图 3.2 空调机组简化分析有限元模型

（2）模态分析结果

图 3.3 一到四阶振型

（3）时程分析结果（如图5.22～5.24所示）

4、方案设计

根据目前现有的资料，本方案初步选用主动隔振器作为核心隔振装置。主动隔振器的特点是对前馈和反馈数据进行分析与判断，输出的控制信号通过作动器将预判的振动进行隔离。当设备的重心高度与隔振平台外形尺寸之比满足一定的要求时，主动隔振平台无需增加配重或仅需配置较少配重，本方案采用的主动隔振平台如下图

4.1所示。

图4.1防微振平台方案图

4.2隔振效果评价

该主动防微振基础平台水平和垂向的传递率曲线如图4.2所示：

由图2（红色与绿色曲线为主动隔振前馈和反馈后的振动传递率曲线）可判断，该主动防微振基础平台在3Hz时的减振效率＞-20dB。

　参考文献：
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