2011年6月11日，江蘇無(wú)錫。
一個(gè)重達(dá)2900噸的“大家伙”在無(wú)錫透平葉片有限公司正式投產(chǎn)，它就是迄今為止全球最先進(jìn)、最大規(guī)模的兩臺(tái)螺旋壓力機(jī)之一——3.55萬(wàn)噸高能螺旋壓力機(jī)。
作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)戰(zhàn)略裝備，它是專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)大飛機(jī)和核電汽輪機(jī)的葉片、渦輪盤(pán)的高端裝備。其安裝投產(chǎn)不僅能滿足核電特大葉片的生產(chǎn)需要，也為大型飛機(jī)高性能鍛件的研發(fā)生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
值得一提的是，這臺(tái)巨型機(jī)器能夠在與工件短暫的接觸中以巨大的打擊力成型金屬產(chǎn)品，最大打擊力可達(dá)3.55萬(wàn)噸。可是，巨大的打擊力會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，無(wú)論對(duì)于螺旋壓力機(jī)本身還是對(duì)于周?chē)h(huán)境，都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。
如果采用傳統(tǒng)基礎(chǔ)，在這種軟土地基上，每次打擊的慣性力產(chǎn)生的土壤振動(dòng)都會(huì)波及方圓數(shù)百米的相鄰工廠，而且基礎(chǔ)會(huì)因?yàn)閺?qiáng)大的沖擊力而需要經(jīng)常維修。
就在業(yè)主為振動(dòng)問(wèn)題苦苦求解之時(shí)，隔而固（青島）振動(dòng)控制有限公司的研究團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了他們?yōu)?ldquo;大家伙”量身定制的彈簧阻尼隔振系統(tǒng)和振動(dòng)分析預(yù)測(cè)技術(shù)。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)精密勘測(cè)以及嚴(yán)格的設(shè)計(jì)、安裝、測(cè)試等過(guò)程之后，時(shí)隔一年，科研人員在無(wú)錫透平葉片有限公司現(xiàn)場(chǎng)展示了3.55萬(wàn)噸高能螺旋壓力機(jī)鍛造高溫合金發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)、核電67英寸長(zhǎng)葉片和TA15大型飛機(jī)隔框這三類(lèi)產(chǎn)品的全過(guò)程，同時(shí)還對(duì)其振動(dòng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。結(jié)果顯示，距機(jī)器中心20米處地面測(cè)得的最大振動(dòng)速度單峰值為4.6mm/s，僅相當(dāng)于一臺(tái)2噸模鍛錘常規(guī)基礎(chǔ)的振動(dòng)水平。
如此圓滿的結(jié)果，讓在場(chǎng)所有人都為之振奮。這套大型抗沖擊隔振系統(tǒng)的應(yīng)用不僅避免了對(duì)周?chē)h(huán)境的干擾，還保證了這臺(tái)“大國(guó)重器”的及時(shí)投產(chǎn)和免維護(hù)運(yùn)行，對(duì)國(guó)家核電和航空工業(yè)的關(guān)鍵部件制造起到了關(guān)鍵的保障作用。
然而，這不過(guò)是振動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)裝備領(lǐng)域應(yīng)用的冰山一角。
關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)之命脈
工業(yè)可謂國(guó)之基礎(chǔ)，裝備制造乃國(guó)之重器。工業(yè)裝備制造業(yè)不僅是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度也決定了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度。因此，只有工業(yè)裝備強(qiáng)大，國(guó)家才能真正強(qiáng)盛。
自建國(guó)以來(lái)，特別是改革開(kāi)放之后，中國(guó)逐步建立起了門(mén)類(lèi)齊全、具有相當(dāng)規(guī)模和一定技術(shù)水平的裝備制造業(yè)體系。不過(guò)，早期的工業(yè)裝備基礎(chǔ)比較簡(jiǎn)單，大部分配以大塊式基礎(chǔ)，不需要考慮基礎(chǔ)的彈性，基礎(chǔ)不會(huì)發(fā)生共振，只要具有足夠大的質(zhì)量就行，也無(wú)需考慮環(huán)保擾民等問(wèn)題。
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的工業(yè)現(xiàn)代化也得到快速發(fā)展，大型工業(yè)裝備的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越龐大，越來(lái)越復(fù)雜，工作時(shí)產(chǎn)生的激振力也越來(lái)越大，振動(dòng)控制方面的需求日益增長(zhǎng)。
在大型發(fā)電裝備領(lǐng)域，過(guò)去40年里，我國(guó)火電機(jī)組單機(jī)容量從1970年的200MW發(fā)展到2000年的1000MW，蒸汽參數(shù)由亞臨界發(fā)展到超臨界，現(xiàn)在甚至到了超超臨界；核電機(jī)組單機(jī)容量則由300MW發(fā)展到到1700MW。機(jī)組容量越來(lái)越大，軸系越來(lái)越長(zhǎng)，振動(dòng)控制要求也越來(lái)越高。
在大型鍛壓裝備方面，雖然鍛壓生產(chǎn)總是需要壓力或沖擊力，但是以前的裝備額定噸位低、沖擊力小、設(shè)備尺寸小，工廠土地寬敞，周?chē)鷽](méi)有人員和設(shè)備防干擾要求，沒(méi)有振動(dòng)控制方面的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和要求，設(shè)備基礎(chǔ)只要足夠大、足夠結(jié)實(shí)就行。
可是隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，鍛壓裝備的額定噸位、沖擊力、裝備尺寸越來(lái)越大，而土地變得越來(lái)越珍貴，設(shè)備之間的距離和設(shè)備與廠界的間距越來(lái)越小，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越與國(guó)際接軌，導(dǎo)致很多鍛壓裝備如不采取振動(dòng)控制措施，幾乎就無(wú)法使用。
在大型精密加工機(jī)床方面，比如廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、造紙等行業(yè)的大型數(shù)控軋輥磨床，主要是用來(lái)磨削精密軋輥，用于軋制高精度薄板、薄膜和箔等高精度材料。隨著工業(yè)發(fā)展的需要，這些大型軋輥磨床的磨削直徑變得越來(lái)越大，長(zhǎng)度也越來(lái)越長(zhǎng)，其磨削精度目前已經(jīng)發(fā)展到了1μm級(jí)，磨床長(zhǎng)度達(dá)30米，工作時(shí)對(duì)環(huán)境振動(dòng)控制的要求也日趨“苛刻”。
如果沒(méi)有現(xiàn)代化的振動(dòng)控制技術(shù)，周?chē)?chē)、吊車(chē)和叉車(chē)的一舉一動(dòng)都可能會(huì)在軋輥上留下記錄，所磨出的軋輥和軋制出的產(chǎn)品就會(huì)像唱片一樣，帶著磨削時(shí)周?chē)h(huán)境振動(dòng)的波紋。
如果說(shuō)工業(yè)裝備制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱，那么將大型裝備振動(dòng)控制技術(shù)看作是工業(yè)裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)一點(diǎn)也不為過(guò)，畢竟它承載著關(guān)系整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的生命線裝備、支柱產(chǎn)業(yè)裝備和工作母機(jī)。其質(zhì)量的高低不僅影響到數(shù)不勝數(shù)的行業(yè)，甚至還會(huì)影響到整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和工業(yè)升級(jí)換代的實(shí)現(xiàn)。
自主創(chuàng)新 后來(lái)居上
然而，這樣一項(xiàng)關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的重要技術(shù)，在我國(guó)的起步并不早。
我國(guó)工業(yè)裝備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的理論體系主要源自前蘇聯(lián)。20世紀(jì)70年代，有限元分析技術(shù)開(kāi)始傳入國(guó)內(nèi)，但是由于受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制，其在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較為罕見(jiàn)。僅有少數(shù)幾個(gè)小型專(zhuān)用有限元軟件在電力設(shè)計(jì)院內(nèi)使用，而工程設(shè)計(jì)主要還是按照經(jīng)典力學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算與設(shè)計(jì)。
1996年，我國(guó)頒布了《動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50040-96），規(guī)范對(duì)常規(guī)動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定、構(gòu)造要求和靜、動(dòng)力計(jì)算都有具體規(guī)定。然而關(guān)于動(dòng)力計(jì)算，規(guī)范僅對(duì)擾力取值及振動(dòng)控制限值作了規(guī)定，對(duì)影響設(shè)備運(yùn)行的其它基礎(chǔ)動(dòng)力特性，特別是汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)控制設(shè)計(jì)方面，幾乎是一片空白。
這一時(shí)期，大型工業(yè)裝備振動(dòng)控制設(shè)計(jì)，如大型鍛造裝備，壓力機(jī)，大型精密、超長(zhǎng)等裝備基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)主要為大塊式常規(guī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即僅從構(gòu)造、強(qiáng)度、承載力方面考慮，無(wú)法進(jìn)行基礎(chǔ)的詳細(xì)動(dòng)力計(jì)算，更不用說(shuō)采用振動(dòng)控制系統(tǒng)。
其設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)在于保證裝備的正常工作，還談不上振動(dòng)預(yù)測(cè)或振動(dòng)控制，也顧及不到對(duì)周?chē)恼駝?dòng)影響，最多是用隔振溝、沙墊層、隔振樁來(lái)隔一隔、擋一擋，作用十分有限。裝備工作產(chǎn)生的振動(dòng)波無(wú)法在短距離內(nèi)衰減，振動(dòng)仍然會(huì)傳遞到周?chē)h(huán)境，影響人們的正常工作和生活，因?yàn)檎駝?dòng)擾民而發(fā)生環(huán)保糾紛的事件層出不窮。
為此，設(shè)計(jì)人員又不得不讓鍛壓裝備與廠界“保持距離”，但是這又會(huì)造成工廠搬遷費(fèi)用和土地資源的巨大浪費(fèi)。而那些大型精密、超長(zhǎng)裝備的基礎(chǔ)（如軋輥磨床基礎(chǔ)）因無(wú)法考慮基礎(chǔ)的動(dòng)力特性，難以發(fā)揮其本來(lái)的精度，不僅影響使用，還往往會(huì)造成裝備資源“大材小用”。
除了大型工業(yè)裝備振動(dòng)控制設(shè)計(jì)的落后，振動(dòng)控制產(chǎn)品的研發(fā)也不盡如人意。
上世紀(jì)末，我國(guó)能夠設(shè)計(jì)制造小型橡膠隔振器、彈簧隔振器或彈簧阻尼隔振器。但是，彈簧隔振器一般沒(méi)有阻尼。雖然有的配有摩擦阻尼，有的利用橡膠提供阻尼，但阻尼比較小，大多在10%以下，很不穩(wěn)定，而且一般只在豎直方向具有阻尼。
不僅如此，產(chǎn)品承載力大多在50 kN以下，往往只能用于小型回轉(zhuǎn)設(shè)備和沖壓設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、水泵、沖床、空壓機(jī)等等，根本無(wú)法在大型工業(yè)裝備上應(yīng)用。
然而同期，國(guó)外大型裝備基礎(chǔ)振動(dòng)控制技術(shù)的研究，特別是彈簧隔振基礎(chǔ)由于發(fā)展較早，應(yīng)用已比較成熟，例如工業(yè)領(lǐng)域中的鍛造裝備、精密超長(zhǎng)裝備隔振，軌道交通領(lǐng)域中的鋼彈簧浮置板隔振等。
技術(shù)水平上的巨大“鴻溝”讓中國(guó)振動(dòng)控制領(lǐng)域的科研人員清醒地認(rèn)識(shí)到，通過(guò)學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)固然可以縮小技術(shù)上的“落差”，不過(guò)這樣的學(xué)習(xí)既需要付出成本，也并不一定能學(xué)到最新的技術(shù)，因?yàn)榭赡軙?huì)“被人牽著鼻子走”。
技術(shù)依附是沒(méi)有出路的。一個(gè)國(guó)家一旦在技術(shù)來(lái)源上主要依靠技術(shù)引進(jìn)，就會(huì)在核心關(guān)鍵技術(shù)上受制于人。這就如同跛足的巨人，無(wú)法闊步前行。要實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕，填平技術(shù)水平上的巨大“鴻溝”，實(shí)現(xiàn)“彎道超車(chē)”，唯有依靠自主創(chuàng)新，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)。
思深方益遠(yuǎn)，謀定而后動(dòng)。進(jìn)入新世紀(jì)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在加速推進(jìn)，為中國(guó)振動(dòng)控制技術(shù)創(chuàng)新的迎頭趕超提供了歷史機(jī)遇。
時(shí)至今日，在大型工業(yè)裝備領(lǐng)域，我國(guó)已研制出一系列振動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品，創(chuàng)新出了一套適合中國(guó)國(guó)情的大型工業(yè)裝備振動(dòng)控制系統(tǒng)的施工工藝和方法，徹底改變了我國(guó)大型裝備高端振動(dòng)控制產(chǎn)品此前依賴進(jìn)口、而且罕有應(yīng)用的狀況，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)空白，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖。
2014年，由中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)和隔而固公司等單位完成的“工業(yè)工程振動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。國(guó)外同行也對(duì)中國(guó)振動(dòng)控制領(lǐng)域的自主創(chuàng)新力表示認(rèn)同。
德國(guó)著名振動(dòng)學(xué)專(zhuān)家、柏林工業(yè)大學(xué)史迪勒教授曾指出，“大型沖擊裝備的振動(dòng)預(yù)測(cè)和控制非常困難……這一項(xiàng)目建立的基于實(shí)測(cè)參數(shù)修正模型的預(yù)測(cè)方法提供了一種新的很有效的沖擊設(shè)備環(huán)境振動(dòng)預(yù)測(cè)方法。”
國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)國(guó)際地震安全中心委員、俄羅斯動(dòng)力機(jī)器專(zhuān)家科斯塔勒夫則表示：“項(xiàng)目取得的這些成就讓我感到非常欽佩”。
短短十余年，我國(guó)大型裝備振動(dòng)控制技術(shù)就從研究示范發(fā)展到大規(guī)模普及應(yīng)用，在航空航天、國(guó)防軍工、核電站、高端裝備制造等領(lǐng)域都能看到它的“身影”，有力地保障了我國(guó)大飛機(jī)、核電站等重大項(xiàng)目的建設(shè)和投產(chǎn)，促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)裝備的現(xiàn)代化發(fā)展。
以應(yīng)用規(guī)模、技術(shù)創(chuàng)新能力、核心技術(shù)掌握等方面來(lái)衡量，我國(guó)大型振動(dòng)控制技術(shù)和應(yīng)用水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，彌補(bǔ)并超越了曾經(jīng)落后40年的巨大差距。
也許，自主創(chuàng)新的道路并不平坦，但是“自主創(chuàng)新之路不能不走”的信念卻不容動(dòng)搖。
填補(bǔ)空白 奏響行業(yè)最強(qiáng)音
在大型工業(yè)裝備領(lǐng)域中，大型回轉(zhuǎn)裝備（如大型汽輪發(fā)電機(jī)組）的基礎(chǔ)振動(dòng)控制一直處于振動(dòng)控制的“金字塔”頂端，代表著一個(gè)國(guó)家工業(yè)裝備振動(dòng)控制領(lǐng)域的最高水平。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)汽輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量由30萬(wàn)千瓦發(fā)展到100萬(wàn)千瓦，百萬(wàn)千瓦級(jí)汽輪發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)達(dá)50米以上、自重可達(dá)3000多噸，加上基礎(chǔ)臺(tái)板總重最高可達(dá)8000多噸。這樣的龐然大物，其汽機(jī)基礎(chǔ)最大振動(dòng)容許值卻僅為0.02mm或2.8mm/s，這對(duì)汽機(jī)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，汽輪機(jī)組基礎(chǔ)的振動(dòng)控制成為了通往“金字塔”頂端的關(guān)鍵技術(shù)。
迎難而上，砥礪前行。中國(guó)振動(dòng)控制領(lǐng)域的科研人員不懼挑戰(zhàn)，敢啃“硬骨頭”，敢于“涉險(xiǎn)灘”。
傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)是由汽機(jī)臺(tái)板、立柱、中間平臺(tái)和底板組成，屬于空間框架，振動(dòng)模態(tài)豐富，不易避開(kāi)共振頻率，立柱和中間平臺(tái)的振動(dòng)往往會(huì)影響汽機(jī)臺(tái)板的振動(dòng)。
針對(duì)這一實(shí)際情況，科研人員另辟蹊徑，在立柱與臺(tái)板底面之間設(shè)置了大型彈簧阻尼隔振器，使振動(dòng)得到隔離，立柱及以下可按照靜力基礎(chǔ)考慮，而臺(tái)板則與立柱以下動(dòng)力學(xué)解耦，模態(tài)得到簡(jiǎn)化，容易避開(kāi)工作轉(zhuǎn)速附近的共振模態(tài)，問(wèn)題便迎刃而解。
嶺澳二期核電站便是第一個(gè)“吃螃蟹”的核電項(xiàng)目。這是我國(guó)第一個(gè)采用半速汽輪發(fā)電機(jī)組的核電站。從嶺澳二期核電站開(kāi)始，在我國(guó)建設(shè)的所有百萬(wàn)千瓦以上大容量的核電站都采用了半速汽輪發(fā)電機(jī)組。
2005年，我國(guó)準(zhǔn)備在廣東嶺澳建設(shè)兩臺(tái)1000MW核電半速機(jī)組，汽輪發(fā)電機(jī)組引進(jìn)的是法國(guó)的Alstom Arabelle機(jī)型。盡管Alstom Arabelle核電半速機(jī)組在歐洲的核電站已經(jīng)運(yùn)行多年，但在國(guó)內(nèi)，當(dāng)時(shí)所有的電力設(shè)計(jì)院都沒(méi)有接觸過(guò)半速機(jī)組，更不用說(shuō)設(shè)計(jì)半速機(jī)組的基礎(chǔ)。
不僅如此，半速機(jī)組基礎(chǔ)的固有頻率易與機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速產(chǎn)生共振。對(duì)于研究團(tuán)隊(duì)而言，這無(wú)疑是巨大的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)大量的工程調(diào)研和理論分析以及多次專(zhuān)家論證，最終選擇了彈簧隔振基礎(chǔ)。
當(dāng)機(jī)組運(yùn)行后，技術(shù)人員對(duì)嶺澳二期機(jī)組彈簧隔振基礎(chǔ)進(jìn)行了五個(gè)階段的振動(dòng)實(shí)測(cè)：頂臺(tái)板振動(dòng)速度僅為1.17mm/s，遠(yuǎn)低于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)2.8mm/s優(yōu)區(qū)（Ａ區(qū)）的上限。
嶺澳二期工程的大獲全勝，使汽輪發(fā)電機(jī)組彈簧隔振基礎(chǔ)在4×1000MW紅沿河核電站，2×1160MW田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組等一系列后續(xù)的工程中得以廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)新建的38臺(tái)核電機(jī)組中，已有28臺(tái)機(jī)組采用彈簧隔振基礎(chǔ)，已運(yùn)行的機(jī)組基礎(chǔ)振動(dòng)水平均處于優(yōu)區(qū)（Ａ區(qū)）。
在豐碩成果的面前，研究團(tuán)隊(duì)并未就此放慢腳步，開(kāi)拓與創(chuàng)新仍在繼續(xù)。
在裝備制造業(yè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)無(wú)法生產(chǎn)一些大型裝備的零部件，在一定程度上是受到各種大型沖擊設(shè)備技術(shù)水平的局限，尤其是各種大型鍛壓設(shè)備。之前提到的3.55萬(wàn)噸高能螺旋壓力機(jī)，或許已讓你印象深刻。
這類(lèi)設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊振動(dòng)和噪聲，不僅會(huì)影響設(shè)備本身、提高故障率，而且對(duì)周?chē)h(huán)境及人員也會(huì)帶來(lái)不利的影響。汽車(chē)制造廠的車(chē)身沖壓線亦不例外。
車(chē)身沖壓，換句話說(shuō)就是用壓力機(jī)將鋼板沖壓成車(chē)身形狀，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊和壓力，導(dǎo)致周?chē)倜追秶鷥?nèi)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
一汽解放汽車(chē)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“一汽”）車(chē)身廠里就有這樣的車(chē)身沖壓線。其中最大的一條是額定壓力為2050噸的俄制壓力機(jī)，沖壓工作時(shí)產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)很大，附近的測(cè)量設(shè)備（三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等）根本無(wú)法正常工作。
更嚴(yán)重的是，車(chē)間三樓辦公室辦公桌上的水杯在振動(dòng)的作用下居然可以自動(dòng)滑落到地面。壓力機(jī)水平振動(dòng)的主頻與三樓樓板固有頻率產(chǎn)生的共振，已經(jīng)嚴(yán)重影響到辦公人員的日常工作。
這條壓機(jī)生產(chǎn)線的振動(dòng)問(wèn)題困擾著這個(gè)汽車(chē)行業(yè)“老大”達(dá)數(shù)十年。
面對(duì)這一“攔路虎”，尹學(xué)軍團(tuán)隊(duì)大膽提出將沖壓線整體隔振改造的設(shè)想。這意味著要將總重上千噸的6臺(tái)壓力機(jī)由原來(lái)的剛性基礎(chǔ)原地置換到彈簧基礎(chǔ)上。這在國(guó)內(nèi)從未有過(guò)，國(guó)外也僅有類(lèi)似報(bào)道，沒(méi)有資料借鑒。
然而科研人員們敢想敢干。他們?cè)O(shè)計(jì)了專(zhuān)用的鋼梁基礎(chǔ)和鋼彈簧阻尼隔振器，并制定了詳細(xì)的隔振改造工藝，包括鋼梁基礎(chǔ)切割加腿、頂升、放置彈簧隔振器、調(diào)平、高壓油管柔性改造、恢復(fù)導(dǎo)軌等。
短短10天，全球范圍內(nèi)首條壓機(jī)整線的振動(dòng)改造工作完成。壓機(jī)線重新開(kāi)動(dòng)后，原來(lái)地動(dòng)山搖似的振動(dòng)不見(jiàn)了，壓力機(jī)平穩(wěn)地工作，地面振動(dòng)速度僅有1.57mm/s，鄰近辦公樓里面也感覺(jué)不出沖壓線是否工作，這竟讓習(xí)慣了振動(dòng)感覺(jué)的“一汽”集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)略感“不適應(yīng)”。
如今，幾乎中國(guó)所有新上的汽車(chē)生產(chǎn)線都采用了這項(xiàng)隔振技術(shù)。
當(dāng)然，振動(dòng)控制技術(shù)在大型工業(yè)裝備領(lǐng)域的“大顯身手”絕不止于此。在三峽水電站等多個(gè)水電站水輪機(jī)組平臺(tái)隔振上的應(yīng)用，保證了水電站的安全運(yùn)行；在太陽(yáng)宮燃?xì)怆姀S等十幾個(gè)城市燃?xì)怆姀S的機(jī)力冷卻大型風(fēng)機(jī)隔振上的應(yīng)用，解決了“城市電廠”墻體固體聲超標(biāo)的難題；大型高頻動(dòng)力吸振器的研制則成功解決了像秦山核電站中間平臺(tái)這一類(lèi)的振動(dòng)難題，拓寬了國(guó)內(nèi)外大型高頻TMD的應(yīng)用極限。
逐個(gè)擊破 為設(shè)備“消聲”
在交通噪聲之外，大型工業(yè)設(shè)施的機(jī)器設(shè)備所帶來(lái)的噪聲同樣是人們無(wú)法擺脫的噩夢(mèng)。
設(shè)備在工作時(shí)由于回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或沖擊，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。其中，通過(guò)空氣直接傳播的噪聲被稱(chēng)為一次噪聲；振動(dòng)通過(guò)設(shè)備基礎(chǔ)—地基—土壤向周?chē)鷤鞑�，形成地面環(huán)境振動(dòng)，從而引發(fā)建筑物樓板和墻壁振動(dòng)所發(fā)出的結(jié)構(gòu)噪聲是二次噪聲。
為了控制這些振動(dòng)和噪聲污染，人們可謂使出了渾身解數(shù)：墊枕木、橡膠墊，挖防震溝……但一直收效甚微。
隨著現(xiàn)代化噪聲控制措施的誕生，一些常用且切實(shí)可行的降噪措施陸續(xù)得到認(rèn)可并廣泛應(yīng)用。其中最具代表性的當(dāng)屬?gòu)椥愿粽窕A(chǔ)和隔聲設(shè)備。
北京太陽(yáng)宮燃?xì)獍l(fā)電廠作為奧運(yùn)配套工程之一，是一座先進(jìn)的熱冷電聯(lián)供的高效節(jié)能環(huán)保電廠。由于電廠位于北京四環(huán)以內(nèi)，因此按照北京市環(huán)保部門(mén)的要求，全部法定廠界噪聲必須達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》I類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。
為此，在設(shè)計(jì)之初，工程師特地采用了當(dāng)前較為先進(jìn)的低噪聲節(jié)水型冷卻塔，在塔的進(jìn)出口采用消聲降噪裝置，并在冷卻塔外建設(shè)了帶有建筑外觀的、厚度為200mm的混凝土隔聲墻�？墒屡c愿違的是，工程實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隔聲墻外噪聲值依然超標(biāo)。
為了找出隔聲墻外噪聲超標(biāo)和風(fēng)機(jī)平臺(tái)處噪聲振動(dòng)突出的原因并徹底解決問(wèn)題，工程師們對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)平臺(tái)的部位進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試。
幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，噪聲來(lái)源終于被發(fā)現(xiàn)：原來(lái)，風(fēng)機(jī)平臺(tái)附近的隔聲墻在風(fēng)機(jī)減速器的激勵(lì)下出現(xiàn)了主頻為298Hz的強(qiáng)迫振動(dòng)，與墻體輻射噪聲峰值中心頻率315Hz較好吻合，出現(xiàn)明顯的固體傳聲現(xiàn)象。
無(wú)論是什么原因引發(fā)的振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)的源頭都來(lái)自電機(jī)和減速機(jī)，解決隔聲墻振動(dòng)的最有效方法就是對(duì)電機(jī)和減速機(jī)采取隔振和阻尼減振措施，將振動(dòng)的傳遞徹底切斷。
對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始對(duì)噪聲源逐個(gè)擊破：一方面在電機(jī)底座下墊彈性元件并鎖緊，隔離50Hz的倍頻和298Hz的高頻振動(dòng)；另一方面，采用隔振器為減速機(jī)隔振，并裝備帶有延長(zhǎng)臂的鋼框架，以盡量減少減速機(jī)在電機(jī)扭矩作用下的扭轉(zhuǎn)角。噪聲問(wèn)題終于迎刃而解。
除了彈性隔振系統(tǒng)，隔聲棚、隔聲罩、隔聲屏以及隔聲門(mén)窗等“武器”也頻頻亮相于大型工業(yè)設(shè)施中。
沙洲電廠一期工程兩臺(tái)600MW燃煤發(fā)電機(jī)組于2006年投產(chǎn)運(yùn)行，并已通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。但隨著發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的加長(zhǎng)，產(chǎn)生的噪聲對(duì)東廠界及廠界外少數(shù)住宅產(chǎn)生了影響。為控制噪聲污染、改善環(huán)境、實(shí)行必要的環(huán)境保護(hù)，電廠決定對(duì)影響廠界及廠界外住宅的噪聲源設(shè)備或場(chǎng)所進(jìn)行必要的噪聲治理。
發(fā)電機(jī)組鍋爐風(fēng)機(jī)和磨煤機(jī)作為火力發(fā)電廠主要的噪聲源之一，具有噪聲級(jí)高、輻射面大、噪聲隨距離衰減慢、噪聲治理難度高、噪聲治理工程量大的特點(diǎn)。考慮到這些層面，減振工程師們決定首先對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)噪聲進(jìn)行治理。
通過(guò)采用隔聲棚、隔聲罩等噪聲治理措施，技術(shù)人員成功使隔聲棚外1米處的平均噪聲級(jí)降低至80dB以下，4臺(tái)風(fēng)機(jī)的噪聲對(duì)東廠界處的影響可基本滿足《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類(lèi)區(qū)規(guī)定。
攻堅(jiān)克難 永無(wú)止境
在自主創(chuàng)新的道路上，機(jī)遇和挑戰(zhàn)總是并存的。每當(dāng)遇到傳統(tǒng)技術(shù)無(wú)法解決的問(wèn)題時(shí)，就是自主創(chuàng)新、挑戰(zhàn)自我的好時(shí)機(jī)。
然而，機(jī)遇總是垂青有準(zhǔn)備的人，只有見(jiàn)微知著，未雨綢繆，才能在激烈競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。十幾年來(lái)，中國(guó)“振控人”的努力與堅(jiān)持推動(dòng)了我國(guó)工業(yè)裝備領(lǐng)域振控技術(shù)的迅速崛起。如今，我國(guó)自主研制的各類(lèi)工業(yè)裝備振控技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)逐漸應(yīng)用到全國(guó)各省市和各行業(yè)，成為發(fā)電、汽車(chē)、精密設(shè)備等行業(yè)不可或缺的支撐技術(shù)。無(wú)論是西電東送，還是南水北調(diào)，在諸多國(guó)家重大項(xiàng)目中都能看到振控技術(shù)“活躍的身影”。
面對(duì)今天的成績(jī)，中國(guó)“振控人”并不自滿，而是將更多的精力投入到新產(chǎn)品和新技術(shù)的研發(fā)上。因?yàn)樗麄兩钌疃�，只有敢于�?chuàng)新，才能贏得主動(dòng)。
當(dāng)前，結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)展大勢(shì)，國(guó)家提出了《中國(guó)制造2025》，又一次為中國(guó)隔振技術(shù)的未來(lái)發(fā)展指明了新的前進(jìn)方向。
“隨著新設(shè)備的不斷出現(xiàn)，工業(yè)裝備朝著大型化、智能化方向的發(fā)展，對(duì)于裝備的工業(yè)環(huán)境也提出了全新的要求。在這種情況下，我們必須要不斷研發(fā)新的技術(shù)才能滿足新的市場(chǎng)要求。”隔而固（青島）振動(dòng)控制有限公司多年從事工業(yè)裝備隔振技術(shù)研發(fā)工作的副總經(jīng)理王偉強(qiáng)告訴《科學(xué)新聞》。
還有一些研究人員從振控技術(shù)的通用性角度考慮，認(rèn)為目前很多針對(duì)不同大型工業(yè)設(shè)備的隔振技術(shù)和產(chǎn)品都是量身定制的，不具備通用性。以后的研究應(yīng)圍繞探索各種類(lèi)型振控技術(shù)的通用性展開(kāi)。
創(chuàng)新永無(wú)止境。回首中國(guó)工業(yè)裝備領(lǐng)域振控技術(shù)的崛起之路，正是一條矢志不渝的自主創(chuàng)新之路。而如今，這種自主創(chuàng)新精神已流淌在以科技服務(wù)社會(huì)、心懷百姓福祉的中國(guó)“振控人”的血脈之中，并化為堅(jiān)不可摧的前進(jìn)動(dòng)力，激勵(lì)著他們迎浪前行�！�