大型机房设备管道的综合布置及隔振技术应用

中国建筑第八工程局有限公司上海公司 上海 200433

1 工程概况

某工程项目冷冻机房有4台离心式冷水机组、6台冷却水泵、6台冷冻水泵、以及水处理设备、定压补水设备、控制柜等，管道口径均为φ500 mm、φ600 mm。

2 设计要求

随着社会的发展，对环境保护的要求也越来越高，由动力设备的管道引起的振动和噪声向外传递而影响环境的情况也得到普遍的重视，同时，大型设备机房内设备、管道等排布复杂，设计要求合理进行设备、管道排布，既要满足外观观感，又要满足设备、管道检修空间，本工程结合BIM技术优化设备、管道排布，在此基础上，通过合理选型计算，选择合适的弹性支吊架体系，实现机房内设备、管道排布合理、观感质量优、噪声控制好的效果[1,2]。

1）针对典型的设备机房进行合理布局，对冷冻机、水泵、控制柜、大型管道、阀门等布置进行优化，适用性强。

2）机房内管道采用橡胶减振垫，避免空调水管道振动通过支吊架传递至楼板。

3）将设备机房内设备、管道的减振体系结合在一起，使设备、管道更好地协同运行，达到更好的减振效果。

4）利用BIM技术，对设备机房内的设备、管道进行综合协调和排布，并将设备、管道综合排布和减振体系结合在一起，在满足功能的同时，使机房内整体排布美观，表观效果非常好。

3 主要技术难点及解决途径

3.1 水泵进出口处水管弹性支座的选型

解决途径：计算水泵进出口处水管的静压、动压，结合水泵泵体的减振底座的弹性模量，综合计算，选取合适的管道弹性支座。

3.2 冷冻机组进出口处水管弹性支座的选型

解决途径：计算冷冻机进出口处水管的静压、动压，结合冷冻机本体的减振底座的弹性模量，综合计算，选取合适的管道弹性支座。

管道支座施工完毕后，进行灌水试运行，复核弹性支座体系的合理性。

3.3 管道吊架弹性支架的选型

解决途径：计算地下室管道系统灌水后的总质量、运行时动荷载，结合支架的排布定位，选取合适的减振管托。此外，大管道隔振效果评价涉及到管道振动传递及流体运动的双重作用，即受输流管道流固耦合振动以及水泵激发频率的影响，在振动形式上很难定量、定性表达。故采取现场灌水，模拟正式运行环境进行试运行，现场进行噪声、振动测试，复核减振效果。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

工程流程如图1所示。

4.2 操作要点

图1 工艺流程

1）绘制机房内综合管线图，建立BIM模型（图2、图3）。

2）支架定位。与建筑结构进行协调，确定支吊架的形式与位置，原则上主支架须设置在梁上。

图2 BIM模型及设备布置示意

图3 综合管线布置示意

4.3 支吊架、减振设备的定位与初步选型

4.3.1 隔振支吊架的形式选择

GZ型管道橡胶隔振座采用上下哈夫隔振座，固有频率（10±2）Hz，不同外径的动力管道可固定在中间，能隔离振动和噪声的传递，安装在支撑架或吊架上既安全可靠（GZ型产品上座配有加强钢环板），也可以省去传统安装中的抱箍、木托等材料。

4.3.2 弹簧减振的形式选择

卧式泵采用BT3型可调节弹簧减振器（图4），减振器最大工作载荷时的额定变形量为50 mm，极限载荷均不小于160%的最大工作载荷。

图4 弹簧减振器

4.4 计算选型

4.4.1 支吊架的计算选型

根据选定的支吊架形式及管道情况进行支吊架受力计算。以冷却水、冷冻水4管道（φ530 mm×2趟+φ630 mm×2趟）共用支架为例，选用16#槽钢作横担和竖担，强度满足要求（图5）。

图5 机房冷却水、冷冻水4管共用支架方案

4.4.2 管道隔振吊架的选型

根据合同技术规范以及国家相关规范要求，针对不同的设备特点、不同的管道设置形式，确定设备、管道的减振形式。如φ600 mm冷却水管的橡胶隔振座为GZ-600型，同理，φ500 mm冷冻水管的橡胶隔振座为GZ-500型，均满足要求。

4.4.3 设备减振器选型

根据设备的运行质量、转速、电机功率等参数，在确定减振形式的基础上计算、选取具体的减振设备。以本项目冷冻机房冷却水泵的减振器为例，水泵设备型号为LF-80123/30 kW，转速为1 450 r/min，质量为581 kg，设计减振台座质量为768 kg，减振体系总质量1 754 kg（含30%安全系数）。

选用减振器：

1）每台选用6只：1754/6≈292 kg/只（即单只载荷）。

2）减振器型号：选取弹簧减振器规格为BT3-300。

4.5 设备基础、预留预埋施工

根据机房BIM模型，精确定位设备基础，放线施工。在施工设备基础的同时配合土建预留预埋减振器底座。控制设备基础的位置偏差及尺寸偏差在20 mm以内。

4.6 设备减振器及浮动支座、管道减振器安装

1）减振器安装前要检查混凝土基础（机架座）的平整度在±3 mm内。

2）减振器安装时，先卸下固定螺栓，把可调螺栓向下螺紧在减振器顶部。

3）安装时，把减振器上下固定螺栓孔分别对准设备基础预埋孔与浮动支座固定孔，将设备浮动支座放在减振器上，再将减振器底座与设备基础地脚螺栓固定，将设备浮动支座与减振器顶部用固定螺栓固定。

4）检查设备及设备浮动支座是否水平，遇不平时，在低处一侧用调整螺栓调高至水平，再把浮动支座用固定螺栓拧紧。

5）浮动支座的质量要求：基座质量应在设备质量的1.5～2.0倍之间。

6）浮动支座尺寸要求：厚度需大于长度的1/12，但不超过300 mm。基座长度应比水泵长度长1/3，弯头立于基座上。宽度应比水泵宽度宽20 cm以上。

7）调整减振器调节弹簧，使浮动支座在设备正常使用时，减振器使浮动支座脱离基础顶面50 mm范围。

4.7 设备安装、管道安装及减振器调整

利用专用水平运输平台完成水泵的水平运输，运输中要将水泵牢固地固定在专用水平运输车上，并选择平坦的运输路线完成水泵的运输[3,4]。

安装前要将减振弹簧调节螺栓调整到合适位置，安装后调整弹簧的高度，保证水泵的静态挠度达到技术规范要求。

在设备进出口处的支架同步安装时，应该确保设备进出口的管道阀门不会压在设备的进出口法兰颈部处，以免造成法兰损坏。

水泵的平面位置和标高允许偏差为±10 mm，安装的地脚螺栓应垂直、紧固，且与设备底座接触紧密。

垫铁组放置位置正确、平稳、接触紧密，每组不超过3块。

整体安装的水泵，纵向水平偏差不应大于0.1‰，横向水平偏差不应大于0. 20‰。解体安装的水泵纵、横向安装水平偏差均不应大于0.05‰。水泵与电动机采用联轴器连接时，联轴器两轴芯的允许偏差、轴向倾斜不应大于0.2‰，径向位移不应大于0.05 mm。小型整体安装的管道水泵不应有明显偏斜。

减振器与水泵及水泵基础应连接牢固、平稳、接触紧密。

5 结语

采用本工艺后，系统运行较好，噪声符合要求，确保了施工质量和安全。机房整体布置美观、检修空间宽敞，设备、管道减振效果良好。

随着城市的发展，建筑将向智能化、综合化不断发展，设备机房内的设备、管道将更加复杂，业主对大楼的隔振、隔声要求也将越来越高。在有限的空间里合理布置管道、设备，在此基础上做好设备、管道的隔振、隔声施工，并利用BIM技术将两者有机结合，这是传统工艺的再创新，在未来的设备机房施工过程中有着广泛的应用前景[5,6]。