来源：快猛电池 发布日期：2026-05-13 14:04:51

摘要：地震作为不可抗拒的天然灾祸，会对设备设备、建筑物造成极大的影响和损害，一起对社会活动的正常工作带来不可磨灭的影响。四川地区是我国地震的多发区，近年来接连发生了汶川地震、雅安地震、九寨沟地震，给当地的生产活动、人员安全造成必定的损伤，特别是汶川地震，是我国几十年来最大的天然灾难。当电力设备受损时，应急柴油发电机组是一种牢靠发电设备，能够及时的保证用电的供给。依据相关的安全法规要求，为保证所有的抗震设备能接受运行基准地震载荷，应首先进行抗震判定，这样保证在地震发生时和地震后其均能实行安全功用。本文对包含公共底架、齿轮箱、发电机和柴油机在内的柴油发电机组进行抗震剖析，树立有限元模型，并对其进行抗震判定。依据相关标准和标准对柴油发电机组各部件进行强度校核和应力判定，最终判定在地震载荷下柴油发电机组的结构完整性。

关键词：应急柴油发电机；抗震规划；有限元

我国位于欧亚地震带与环太平洋地震带之间，地震断裂带比较活跃，受菲律宾海板块、印度板块和太平洋板块的揉捏。我国地震带首要分布在东南沿海地区、华北地区、西北地区、西南地区、台湾地区和23条地震带上，四川归于西南地区地震带，近年来屡次发生地震灾祸。2008年5月12日四川省汶川发生8.0级特大地震，给川西地区带来极大的伤亡丢失。地震导致四川省电网瞬时丢失3978MW负荷，占到了悉数供电量的31.8%。播送电视台是重要用电保证单位，当地震发生时，假使外部供电体系呈现毛病，会影响电视信号的传播，为保证电视台的及时安全供电，应急柴油发电机组是必不可少的自备发电设备。

本文介绍了选用剖析办法对播送电视企业中的自备柴油发电机组进行抗震判定。对包含公共底架、齿轮箱、发电机和柴油机在内的杂乱结构进行抗震核算，树立有限元模型，为了准确地评价柴油发电机组在地震载荷下的结构完整性，依据相关标准和标准对柴油发电机组各部件进行了强度校核和应力判定。

1.应急柴油发电机组

作为四川播送电视台的应急供电首要设备之一，其应急供电体系选用2台柴油发电机组驱动。在播送电视台供电发生毛病的景象下，要镇定剖析处理，通过设置柴油发电机组上的沟通发电机向柴油机的冷却和通风设备与机房供电，以保证发电机机组的运行独立性和牢靠性。柴油发电机组归于抗震类别I类，安全为3级的设备。

以TBD604BI_6型柴油机为例，该发电柴油机组选用六缸、直列、四冲程、中间冷却及涡轮增压结构。发电机、齿轮箱、柴油机及其附件装置在公共底架上，公共底架由钢板与型钢焊接而成，悉数钢结构。选用高弹性联轴器连发电机、齿轮箱和柴油机之间的结构，公共底架与柴油机之间设置了4个绷簧隔振器。

2.限元模型

采ANSYS程序树立有限元模型来剖析柴油发电机组抗震效果。选用Shell63(三维板壳单元)模仿公共底架，其由钢板与型钢焊接而成。柴油机机体、涡轮增压器、油底壳、汽缸盖、活塞、主轴承盖、滑油滤清器、滑油冷却器、燃油滤清器、离心滤清器、空气冷却器等柴油机部件具有反常杂乱的结构，所以选用板壳单元简化地对其外形尺寸进行模仿，为了使各部件的重量与实际相一致，要调整板壳单元厚度参数。一起选用相同的办法模仿齿轮箱和发电机。

选用Beam188(高阶三维粱单元)来模仿柴油机通气管、排气管、进气总管、曲轴等线性部件。公共底架的地脚螺栓，柴油机各部件之间的衔接螺栓，以及公共底架、齿轮箱、发电机与柴油机之间的衔接螺栓，悉数选用耦合节点或Beam4(三维梁单元)的办法进行模仿。选用Mass21(结构质量单元)对柴油机飞轮的重量进行模仿。此外，选用Combin14(绷簧阻尼单元)模仿公共底架与柴油机之间的隔振器。

图1至图4是柴油发电机组的有限元模型。其有限元模型共有节点24140个，单元23931个。

图1柴油发电机组有限元模型图2齿轮箱有限元单元网格图

图3柴油机有限元模型图4发电机有限元单元网格图

3.抗震剖析

应急柴油发电机组的抗震剖析包含了地震载荷效果下的谱剖析、结构的模态剖析和自重载荷效果下的静态剖析。谱剖析使用SPRS(单点反响谱剖析)的办法。模态剖析使用SUBSP(子空间迭代)法，提取10阶模态。如表1和表2所示，为SSE地震反响谱，使用于谱剖析核算中。

表1垂直方向的SSE楼面反响谱

表2水平方向的SSE楼面反响谱

3.1模态剖析

表3为应急柴油发电机组核算模型的前10阶固有频率。

表3柴油发电机组核算模型固有频率

3.2应力判定

表4是在一般的地震载荷效果下，柴油机、发电机、齿轮箱和公共底架上发生的最大薄膜加弯曲应力()，和最大薄膜应力。表5显现了齿轮箱与公共底架、发电机与公共底架以及支座与柴油机的衔接螺栓上发生的最大剪切应力、最大拉伸应力以及最大拉伸加弯曲应力()。柴油机连杆上发生的最大弯曲应力为6.39MPa。曲轴上发生的最大剪切应力为2.94MPa，最大薄膜应力为0.27MPa。

依据机械工程手册推荐的办法对连杆和曲轴进行强度校核。并结合自重发生的应力，依照压力容器标准第Ⅲ卷及ASME锅炉，对柴油机、发电机、齿轮箱和公共底架各部件进行了应力判定。判定成果标明在地震载荷效果下，柴油机连杆和曲轴、衔接螺栓、公共底架能够坚持结构的完整性，具有杰出的强度和刚度。

表4柴油发电机组中各部件的应力核算成果

表5柴油发电机组中衔接螺栓的应力核算成果

3.3剖析对比

为了更好的剖析对比，将柴油发电机组的有限元模型，与静力系数法剖析得到的成果比较较，并别离扩展1阶、前3阶、前5阶、前7阶和前10阶模态进行谱剖析。

由不同模态数扩展下的谱剖析应力核算成果所知，活塞薄膜加弯曲应力值在第1阶模态扩展下的谱剖析中偏小，其余的四种景象中模态数扩展下的谱剖析应力核算成果大致相同，需求留意的是前7阶和前10阶模态数下得到完全一致的核算成果。这能够充分地阐明核算所扩展的模态数决议了谱剖析求解的精度，模态扩展数越大，其精度越高。所以在进行谱剖析时，为了使模态数足够地表征结构的响应特性，将反响谱所决议的频率范围悉数覆盖，需求选取足够的扩展模态数。对比静力系数法和谱剖析得到的应力核算成果，谱剖析的核算成果要小于静力系数法剖析所得到的核算成果。静力系数法剖析与谱剖析比较而言更简略，其不需求将结构的自振频率确认。但其也有必定的缺点，由于该办法相对来说比较保存，将要求部件上的反响谱的最大峰值乘以质量值再乘以静力系数才干得到该部件的地震力。谱剖析能获得更为精确的成果，特别当静力系数法剖析的核算成果与规定的要求不相符时。

4.结束语

(1)该机械部件相对与惯例机械产品，在判定设备的抗震效果时，其要求比较特殊。对于应急柴油发电机组中的公共底架、齿轮箱、发电机和柴油机，在抗震判守时无法选用试验办法对整机进行，由于其受外形尺寸和自身结构的约束，所以选用了剖析办法树立有限元模型。

(2)依据相关的标准法规对柴油发电机组各部件之间、公共底架的衔接螺栓进行应力判定，对柴油机机体、发电机、齿轮箱和公共底架以及其他部件进行强度校核。判定成果显现在地震载荷效果下，柴油发电机组能够保证结构的完整性，各部件具有杰出的强度和刚度。

(3)别离扩展应急柴油发电机组有限元模型的1阶、前3阶、前5阶、前7阶和前10阶模态，之后谱剖析的核算成果与静力系数法剖析作比较。结论是静力系数法剖析相对保存，但也更简略。谱剖析核算所扩展的模态数决议了其求解的精度，两者成正比。

(4)四川广电中心在制造发电机房根底土建时，是依据机房规划方案及根底土建图纸，在建筑规划人员或装置工程师的指导下进行的。装置时特别留意了根底底部减振层及四周的隔振的处理；浇筑的混凝土的强度必须接受机组动载的1.5倍；依据图纸欲留出地角螺栓孔的准确方位，进行二次浇筑。机组基层为夯实层，中间层为减震层。夯实层和中间层的制造由建筑专业人员进行确认。上层为混凝土根底，用不低于450号的混凝土浇筑而成。根底四周应留有减震层，减震层上部用密封材料密封。根底浇筑通过维护期后再装置机组，机组内有减振体系，可有效减轻振动的传递，另外在机组与地上的触摸方位放置橡胶减振器，把机组的机械振动减到最低。

(5)四川广电中心目前使用的两台由杭州美好机电拼装生产的型号为XFP1100的柴油发电机组，2010年建成投入使用，其抗震原剖析与TBD604BI_6型柴油机相似。因此，当地震导致四川播送电视台外部供电受到影响时，两台自备应急柴油发电机组的效果就能够体现出来。实践标明，经历了雅安地震、九寨沟地震的洗礼，四川广电中心应急柴油发电机组能够保证其结构的完整性，能够为四川播送电视台的安全播出供电。