高层建筑设备层制冷主机设备减振改造案例

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目前由于建筑地域及城市规划的局限，民用建筑占地面积缩小等影响，导致高层建筑的需求越来越多。由于高层建筑的机电设备尤其中央空调系统运行的技术要求较高，因此高层建筑的机电设备不只是安装在地下室，而是在必需的中间楼层设置设备层。设备层设备运行时振动产生的噪音对住宅、医院、高级餐厅、办公场所等项目使用造成严重的影响；噪音指标是否超标将直接影响相应场所的使用者感受，最终影响该建筑的使用价值。各种振动产生的噪音，影响周围环境、危害人体健康、破坏建筑物、降低设备安装精度、破坏并缩短设备本身的使用寿命，因此设备层设备在安装时应该采取一些必要的工艺方法来抑制及减少设备运行所产生的噪音。现就以某高层建筑机电安装工程为例，对设备层空调制冷主机设备进行减振改造前后的情况进行分析：1 制冷机房及冷水机组概况该高层建筑机电安装工程属于二期续建工程，因一期完成的地下室无预留二期续建工程的机房用地，因此二期续建部分的空调主机房设于 30 层，而 29 层使用功能为餐厅，制冷机房内包含的设备有 2 台 300RT 的螺杆式冷水机组，3 台空调冷冻水泵，3 台空调冷却水泵。水冷螺杆式冷水机组的冷凝器和蒸发器是分体连接，形成两个基础底座，设备四个受力点受力均不同，受力点受力分布情况。设计时未充分考虑设备层设备振动造成的相关影响，忽视了设备层机组减振的重要性，因此原设计方案中只要求冷水机组直接放与设备基础上，主机与基础间放置平面尺寸为 25cm-25cm，厚度 30mm 的橡胶减振垫作为设备减振措施：施工时施工人员对设备的减振也未充分考虑并在安装时采用有效的减振措施，只是根据设计要求进行施工，安装完成后效果：2 改造前设备运行问题分析当螺杆式主机和水泵投入运行时，在机房下的一层（及 29 层餐厅）明显听到主机运行产生的噪音，在两台主机的正下方用噪声机测量为 85dB，远高于餐厅要求的 50～60dB 的标准，现场查勘结合设计、安装主客观条件进行分析如下：⑴根据主机设备分析：本工程选用的是螺杆式冷水机组，该种类型的冷水机组缺点就是运行时会产生较大的振动和噪音；⑵根据设备所处位置结构分析：主机底部受力及其基础位置不在地板结构受力横梁上，基本为地板主要受力。⑶由于主机设备位置基本为楼板承力，主机运行时，设备产生的振动传动到地板，产生固体传动，造成楼板产生共振，楼板振动又使安装于该楼板底部的管线也发生振动，主机、楼板、楼板下管线三者所产生的共振，是导致下一楼层超标噪音产生的主要根源。而 6 台水泵属于变频低噪水泵，产生振动非常小，因此本次振动产，生噪音的根源在于两台冷水机组。3 解决方案及相关工艺要消除由于主机、楼板、楼板下管线三者的振动产生共振导致下层产生噪音，必须从根本上入手，即有效的减少制冷主机的振动所造成一连串的影响。⑴由于该螺杆式制冷机组的蒸发器和冷凝器分离，加装加装减振器时整体提升中间将受受应力影响，因此底座采用工字型钢将两个容器连接成为同一设备基础底座，设备首先安装在加工后的工字钢上。⑵根据现场主机振动的观测，原设计及施工使用橡胶减振垫进行设备减振，首先选择厚度不能满足设备安装要求，另外橡胶减振垫只适用于较轻型且振动频率不高的机械设备，对设于建筑中间设备层的易产生振动的螺杆式冷水机组显然不适用。根据现场情况，施工人员经研究拟在设备基座下增加阻尼式低频钢弹簧减振器，因为该种减振器是采用多种组合弹簧和阻尼材料组成，上下钢板及钢板表面粘贴橡胶防滑垫，该中减振器适用于动力设备低速、扰力较大的大型冷水机组，具有安装灵活、稳定性好、固有效率低、隔振效果显著等优点，以上所述优点证明该阻尼式低频钢弹簧减振器适用于本次设备减振整改。根据制冷机组四个底座基础受力点，蒸发器运行重量为 2500kg 和 2670kg，因此选用 4 个最佳额定负荷为1500kg 的低频钢弹簧减振器，安装于蒸发器的四个基础角位下方，冷凝器运行重量分别为 2968kg 和2035kg，因此选用 2 个最佳额定负荷为 2100kg 的低频钢弹簧减振器，安装于冷凝器的基础中间位置下方。⑶为了安装减振器后设备的水平度易于调整，在减振器下方加装一块与工字钢基础同平面尺寸的钢板，钢板下仍保留未整改前使用的橡胶减振垫，避免基础与地面刚性接触。4 整改后设备运行效果及结论以上设备减振改造完成后，重新运行测试：⑴设备满负荷启动运行后，在阻尼低频钢弹簧减振器的作用下，设备振动明显减弱；⑵设备与楼板间的固体传动基本消失，楼板已无明显振动，下层板顶的管线无发生共振情况；⑶下层（29 层餐厅）正对制冷主机位置用噪音计测量，噪音值为 48dB，满足餐厅 50～60dB 的噪音标准。⑷根据满负荷运行现场观察效果和实际测量的数据显示，该设备减振设置合理，符合设备运行的要求，能大大减低设备运行振动产生的一系列影响，使噪音达标，最终满足用户的使用要求。5 改造工程经济成本分析⑴如该工程的设备层冷水机组在一次安装时能充分考虑设备的减振，投入的减振器及其相关辅件主材及安装费为 59650 元；⑵由于需要进行二次改造，由于需要在设备基座下安装减振器，必须将设备提升一定高度，因此设备的提升需要进行将与设备连接的部分管道、阀门、支吊架进行拆除，待安装增加的减振实施后再恢复安装，该工程量大，难度更大，还需进行相关成品保护，以上的相关拆装费用为 101543 元；⑶由此可见，如设计、施工时有充分的预见性，在一次安装时对设备设置有效的减振设施，就可以节约二次改造中使用的 101543 元额外成本。6 减振技术的推广和应用高层建筑中设备层的设备减振措施往往在安装阶段被忽视，当在安装完成进入系统调试阶段才发现设备振动给建筑功能使用诸多不良影响，届时再进行设备减振整改，不但对工程进度将造成延误，还增加二次改造的支出费用成本，并且对一次安装完成的成品在二次整改过程中存在损坏风险。因此，在进行设备层施工时，必须对空调、给排水系统的机械设备的减振设施的合理选用应予以高度重视，设备安装前必须明确设备运行发生振动的频率情况，结合现场设备安装位置的建筑结构受力情况正确选用减振材料。本文案例的螺杆式制冷主机减振改造属于成功的减振整改案例，其设备减振材料的选用和减振安装技术工艺可为类同个案及在建高层建筑设备层内设备安装作为参考和借鉴案例。