制振合金材料在核電站運用

盧小青++王志偉++姜濤

摘 要：阻尼是指任何振動系統(tǒng)在振動中，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動幅度逐漸下降的特性，以及此一特性的量化表現(xiàn)，阻礙物體的相對運動。并把運動能量轉(zhuǎn)化為熱能或者其他可以耗散能量的一種內(nèi)耗作用。阻尼合金按其原理可分為：復(fù)相型、強磁型、位錯型和孿晶型。制振合金屬于孿晶型合金，其原理對制振合金的孿晶施加外力發(fā)生彈性變形，如增大外力至其無法承受便會生成孿晶，在此基礎(chǔ)上再增加外力，其孿晶便會成長、擴(kuò)張，甚至在其他位置生成新的孿晶，當(dāng)外力解除時，孿晶便自動縮小直至消失。外力正是受到孿晶這樣的運動而得以受阻，因而能量得以消耗，達(dá)到減振的效果。

關(guān)鍵詞：制振合金；阻尼；核電站

1 振動給核電站帶來影響

核電廠運行時會產(chǎn)生許多振動和噪聲，其中很大一部分來源于風(fēng)機(jī)、泵、電機(jī)、空調(diào)機(jī)組等轉(zhuǎn)動設(shè)備，其產(chǎn)生的振動和噪聲往往會對基礎(chǔ)及其他設(shè)備產(chǎn)生危害，隔絕或減弱這些振動對提高核電廠運行安全性和環(huán)境友好性有著重要的意義。目前核電廠使用的風(fēng)機(jī)、泵、空調(diào)機(jī)組等設(shè)備大多使用彈簧隔振器進(jìn)行隔振，由于彈簧是柔性低阻尼的，可以隔離一定振動，但其強度不大，當(dāng)核電廠遭遇地震等事故時容易損壞，對設(shè)備結(jié)構(gòu)造成影響，從而給核電站的安全運行帶來安全隱患。因此采用制振合金材料作為振動源構(gòu)件，可以有效地解決機(jī)械制造相關(guān)工程領(lǐng)域中的振動和噪聲問題，確保核電站安全運行。

2 制振合金性能分析

2.1 制振合金物理特性

制振合金易進(jìn)行成型加工和切削加工，可進(jìn)行車床加工、鉆孔加工、熱軋和冷軋等。不僅可以制成厚板和薄板，甚至還能制成毫米單位尺寸的細(xì)線和箔，可制成0.1mm直徑的細(xì)線和0.05mm的箔。具體物理特性見下表：

2.2 制振合金的阻尼特性

制振合金特性為阻尼高，損失因子（Q-1（×10-2））達(dá)到了6.37～7.96%之間，衰減在頻率范圍為<0.01Hz到超聲波的MHz的廣泛范圍內(nèi)均能起作用。良好的加工性能可以制成各種各樣的形狀和結(jié)構(gòu)形式滿足不同使用場合。

從圖1、圖2兩張圖片可以明顯看出用制振合金材料制成的彈簧的阻尼性能要高于普通彈簧。

3 核電站運用的場合

3.1 泵減振/隔振運用

之前的泵和基座連接采用螺栓剛性連接，泵的轉(zhuǎn)動造成的振動會傳遞給基座，影響其他的相關(guān)設(shè)備。如果其他設(shè)備的造成的振動也會傳遞給泵，造成相互影響，有可能會產(chǎn)生共振。解決方案在泵和基座之間加入制振合金制成的特殊的隔/減振組件， 依據(jù)泵轉(zhuǎn)速、頻率、質(zhì)量等參數(shù)，將制振合金設(shè)計成具有阻尼特性的設(shè)備支座，可將振動轉(zhuǎn)換成壓縮或彎曲負(fù)荷，同時也將振動能量轉(zhuǎn)化成熱能，確保設(shè)備運行的平穩(wěn)性。

3.2 風(fēng)機(jī)減振/隔振運用

之前的風(fēng)機(jī)和基座連接采用彈簧組件隔/減振連接，阻尼效果不是太好，造成風(fēng)機(jī)運行時噪音很大，影響環(huán)境和其他設(shè)備運行。為了更好解決振動和噪音的問題，采用制振合金制成的特殊結(jié)構(gòu)的零部件作為風(fēng)機(jī)底部支撐。

4 結(jié)束語

采用制振合金材料制成的特殊結(jié)構(gòu)組件能很好地解決核電站噪音和振動問題。在考慮核電站減振因素時可以充分考慮該材料帶來阻尼優(yōu)勢。

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