大型機(jī)房設(shè)備管道的綜合布置及隔振技術(shù)應(yīng)用

中國(guó)建筑第八工程局有限公司上海公司 上海 200433

1 工程概況

某工程項(xiàng)目冷凍機(jī)房有4臺(tái)離心式冷水機(jī)組、6臺(tái)冷卻水泵、6臺(tái)冷凍水泵、以及水處理設(shè)備、定壓補(bǔ)水設(shè)備、控制柜等，管道口徑均為φ500 mm、φ600 mm。

2 設(shè)計(jì)要求

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來(lái)越高，由動(dòng)力設(shè)備的管道引起的振動(dòng)和噪聲向外傳遞而影響環(huán)境的情況也得到普遍的重視，同時(shí)，大型設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備、管道等排布復(fù)雜，設(shè)計(jì)要求合理進(jìn)行設(shè)備、管道排布，既要滿足外觀觀感，又要滿足設(shè)備、管道檢修空間，本工程結(jié)合BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)備、管道排布，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)合理選型計(jì)算，選擇合適的彈性支吊架體系，實(shí)現(xiàn)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備、管道排布合理、觀感質(zhì)量?jī)?yōu)、噪聲控制好的效果[1,2]。

1）針對(duì)典型的設(shè)備機(jī)房進(jìn)行合理布局，對(duì)冷凍機(jī)、水泵、控制柜、大型管道、閥門等布置進(jìn)行優(yōu)化，適用性強(qiáng)。

2）機(jī)房?jī)?nèi)管道采用橡膠減振墊，避免空調(diào)水管道振動(dòng)通過(guò)支吊架傳遞至樓板。

3）將設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備、管道的減振體系結(jié)合在一起，使設(shè)備、管道更好地協(xié)同運(yùn)行，達(dá)到更好的減振效果。

4）利用BIM技術(shù)，對(duì)設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備、管道進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)和排布，并將設(shè)備、管道綜合排布和減振體系結(jié)合在一起，在滿足功能的同時(shí)，使機(jī)房?jī)?nèi)整體排布美觀，表觀效果非常好。

3 主要技術(shù)難點(diǎn)及解決途徑

3.1 水泵進(jìn)出口處水管彈性支座的選型

解決途徑：計(jì)算水泵進(jìn)出口處水管的靜壓、動(dòng)壓，結(jié)合水泵泵體的減振底座的彈性模量，綜合計(jì)算，選取合適的管道彈性支座。

3.2 冷凍機(jī)組進(jìn)出口處水管彈性支座的選型

解決途徑：計(jì)算冷凍機(jī)進(jìn)出口處水管的靜壓、動(dòng)壓，結(jié)合冷凍機(jī)本體的減振底座的彈性模量，綜合計(jì)算，選取合適的管道彈性支座。

管道支座施工完畢后，進(jìn)行灌水試運(yùn)行，復(fù)核彈性支座體系的合理性。

3.3 管道吊架彈性支架的選型

解決途徑：計(jì)算地下室管道系統(tǒng)灌水后的總質(zhì)量、運(yùn)行時(shí)動(dòng)荷載，結(jié)合支架的排布定位，選取合適的減振管托。此外，大管道隔振效果評(píng)價(jià)涉及到管道振動(dòng)傳遞及流體運(yùn)動(dòng)的雙重作用，即受輸流管道流固耦合振動(dòng)以及水泵激發(fā)頻率的影響，在振動(dòng)形式上很難定量、定性表達(dá)。故采取現(xiàn)場(chǎng)灌水，模擬正式運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行試運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行噪聲、振動(dòng)測(cè)試，復(fù)核減振效果。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

工程流程如圖1所示。

4.2 操作要點(diǎn)

圖1 工藝流程

1）繪制機(jī)房?jī)?nèi)綜合管線圖，建立BIM模型（圖2、圖3）。

2）支架定位。與建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)，確定支吊架的形式與位置，原則上主支架須設(shè)置在梁上。

圖2 BIM模型及設(shè)備布置示意

圖3 綜合管線布置示意

4.3 支吊架、減振設(shè)備的定位與初步選型

4.3.1 隔振支吊架的形式選擇

GZ型管道橡膠隔振座采用上下哈夫隔振座，固有頻率（10±2）Hz，不同外徑的動(dòng)力管道可固定在中間，能隔離振動(dòng)和噪聲的傳遞，安裝在支撐架或吊架上既安全可靠（GZ型產(chǎn)品上座配有加強(qiáng)鋼環(huán)板），也可以省去傳統(tǒng)安裝中的抱箍、木托等材料。

4.3.2 彈簧減振的形式選擇

臥式泵采用BT3型可調(diào)節(jié)彈簧減振器（圖4），減振器最大工作載荷時(shí)的額定變形量為50 mm，極限載荷均不小于160%的最大工作載荷。

圖4 彈簧減振器

4.4 計(jì)算選型

4.4.1 支吊架的計(jì)算選型

根據(jù)選定的支吊架形式及管道情況進(jìn)行支吊架受力計(jì)算。以冷卻水、冷凍水4管道（φ530 mm×2趟+φ630 mm×2趟）共用支架為例，選用16#槽鋼作橫擔(dān)和豎擔(dān)，強(qiáng)度滿足要求（圖5）。

圖5 機(jī)房冷卻水、冷凍水4管共用支架方案

4.4.2 管道隔振吊架的選型

根據(jù)合同技術(shù)規(guī)范以及國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求，針對(duì)不同的設(shè)備特點(diǎn)、不同的管道設(shè)置形式，確定設(shè)備、管道的減振形式。如φ600 mm冷卻水管的橡膠隔振座為GZ-600型，同理，φ500 mm冷凍水管的橡膠隔振座為GZ-500型，均滿足要求。

4.4.3 設(shè)備減振器選型

根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、電機(jī)功率等參數(shù)，在確定減振形式的基礎(chǔ)上計(jì)算、選取具體的減振設(shè)備。以本項(xiàng)目冷凍機(jī)房冷卻水泵的減振器為例，水泵設(shè)備型號(hào)為L(zhǎng)F-80123/30 kW，轉(zhuǎn)速為1 450 r/min，質(zhì)量為581 kg，設(shè)計(jì)減振臺(tái)座質(zhì)量為768 kg，減振體系總質(zhì)量1 754 kg（含30%安全系數(shù)）。

選用減振器：

1）每臺(tái)選用6只：1754/6≈292 kg/只（即單只載荷）。

2）減振器型號(hào)：選取彈簧減振器規(guī)格為BT3-300。

4.5 設(shè)備基礎(chǔ)、預(yù)留預(yù)埋施工

根據(jù)機(jī)房BIM模型，精確定位設(shè)備基礎(chǔ)，放線施工。在施工設(shè)備基礎(chǔ)的同時(shí)配合土建預(yù)留預(yù)埋減振器底座。控制設(shè)備基礎(chǔ)的位置偏差及尺寸偏差在20 mm以內(nèi)。

4.6 設(shè)備減振器及浮動(dòng)支座、管道減振器安裝

1）減振器安裝前要檢查混凝土基礎(chǔ)（機(jī)架座）的平整度在±3 mm內(nèi)。

2）減振器安裝時(shí)，先卸下固定螺栓，把可調(diào)螺栓向下螺緊在減振器頂部。

3）安裝時(shí)，把減振器上下固定螺栓孔分別對(duì)準(zhǔn)設(shè)備基礎(chǔ)預(yù)埋孔與浮動(dòng)支座固定孔，將設(shè)備浮動(dòng)支座放在減振器上，再將減振器底座與設(shè)備基礎(chǔ)地腳螺栓固定，將設(shè)備浮動(dòng)支座與減振器頂部用固定螺栓固定。

4）檢查設(shè)備及設(shè)備浮動(dòng)支座是否水平，遇不平時(shí)，在低處一側(cè)用調(diào)整螺栓調(diào)高至水平，再把浮動(dòng)支座用固定螺栓擰緊。

5）浮動(dòng)支座的質(zhì)量要求：基座質(zhì)量應(yīng)在設(shè)備質(zhì)量的1.5～2.0倍之間。

6）浮動(dòng)支座尺寸要求：厚度需大于長(zhǎng)度的1/12，但不超過(guò)300 mm。基座長(zhǎng)度應(yīng)比水泵長(zhǎng)度長(zhǎng)1/3，彎頭立于基座上。寬度應(yīng)比水泵寬度寬20 cm以上。

7）調(diào)整減振器調(diào)節(jié)彈簧，使浮動(dòng)支座在設(shè)備正常使用時(shí)，減振器使浮動(dòng)支座脫離基礎(chǔ)頂面50 mm范圍。

4.7 設(shè)備安裝、管道安裝及減振器調(diào)整

利用專用水平運(yùn)輸平臺(tái)完成水泵的水平運(yùn)輸，運(yùn)輸中要將水泵牢固地固定在專用水平運(yùn)輸車上，并選擇平坦的運(yùn)輸路線完成水泵的運(yùn)輸[3,4]。

安裝前要將減振彈簧調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整到合適位置，安裝后調(diào)整彈簧的高度，保證水泵的靜態(tài)撓度達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求。

在設(shè)備進(jìn)出口處的支架同步安裝時(shí)，應(yīng)該確保設(shè)備進(jìn)出口的管道閥門不會(huì)壓在設(shè)備的進(jìn)出口法蘭頸部處，以免造成法蘭損壞。

水泵的平面位置和標(biāo)高允許偏差為±10 mm，安裝的地腳螺栓應(yīng)垂直、緊固，且與設(shè)備底座接觸緊密。

墊鐵組放置位置正確、平穩(wěn)、接觸緊密，每組不超過(guò)3塊。

整體安裝的水泵，縱向水平偏差不應(yīng)大于0.1‰，橫向水平偏差不應(yīng)大于0. 20‰。解體安裝的水泵縱、橫向安裝水平偏差均不應(yīng)大于0.05‰。水泵與電動(dòng)機(jī)采用聯(lián)軸器連接時(shí)，聯(lián)軸器兩軸芯的允許偏差、軸向傾斜不應(yīng)大于0.2‰，徑向位移不應(yīng)大于0.05 mm。小型整體安裝的管道水泵不應(yīng)有明顯偏斜。

減振器與水泵及水泵基礎(chǔ)應(yīng)連接牢固、平穩(wěn)、接觸緊密。

5 結(jié)語(yǔ)

采用本工藝后，系統(tǒng)運(yùn)行較好，噪聲符合要求，確保了施工質(zhì)量和安全。機(jī)房整體布置美觀、檢修空間寬敞，設(shè)備、管道減振效果良好。

隨著城市的發(fā)展，建筑將向智能化、綜合化不斷發(fā)展，設(shè)備機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備、管道將更加復(fù)雜，業(yè)主對(duì)大樓的隔振、隔聲要求也將越來(lái)越高。在有限的空間里合理布置管道、設(shè)備，在此基礎(chǔ)上做好設(shè)備、管道的隔振、隔聲施工，并利用BIM技術(shù)將兩者有機(jī)結(jié)合，這是傳統(tǒng)工藝的再創(chuàng)新，在未來(lái)的設(shè)備機(jī)房施工過(guò)程中有著廣泛的應(yīng)用前景[5,6]。