近日，青岛鸿瑞电力咨询有限公司完成的摩洛哥努奥二期200MW抛物槽式光热电站荣获中国电力规划设计协会颁发的优秀工程设计一等奖。
工程设计涵盖的内容很广很复杂，随着当前太阳能热发电项目蓬勃发展，对于太阳能热发电项目中一些重要的、独有的建筑物的研究也逐渐深入。
熔盐泵基础及上部平台结构是太阳能热发电站特有的结构形式，而对这种结构的设计和研究仍处于起步阶段，针对熔盐泵基础的设计和平台的动力分析的相关文献更是凤毛麟角。为了填补这方面的空白，青岛鸿瑞电力咨询有限公司工程师马其森、龚娟以某200MW槽式太阳能热发电站中熔盐泵基础及上部钢结构平台为例，总结归纳了太阳能热发电站中熔盐泵基础及上部钢结构平台设计中的要点及难点，从静力分析角度定性讨论了熔盐泵基础的设计；利用动力分析方法，提取了熔盐泵支撑点处的刚度矩阵，提供了平台地震反应谱，并对熔盐泵支撑点处的动速度进行了控制。
1 工程背景
该槽式太阳能热发电站所在地为戈壁地貌；场地平整、开阔，无建筑物或高压线；场区地势较为平坦，地势由北向南降低，坡度约为1%。本期工程装机容量为200 MW，采用槽式导热油技术。根据项目需要，该项目所有设计均采用美国标准规范。
2 研究对象
在槽式太阳能热发电站中，导热液体为主要的吸热材料。导热液体通过槽式抛物镜集热后，作为加热源向发电机提供蒸汽。为解决夜间持续发电的问题，导热液体的部分热量通过热交换器传递给回路中循环的熔盐。该热量存储在热熔盐罐中，以便在日落之后释放，可使设备运行时间延长约6～15 h。熔盐泵将熔盐从熔盐罐中抽出，并使熔盐在回路中进行循环，其作为整个储-换热过程中的动力源，可被形象地比喻为储-换热系统的心脏。
由于需要存储大量的热量，熔盐罐的体积和高度相对其他罐体都大，因此，熔盐泵的管嘴很长且扬程较大。
a. 结构外形
b. 吊装
图1 熔盐泵的结构外形和吊装情况（图片来源：苏尔寿公司）
熔盐泵需要给熔盐循环提供较强的动力，因此，熔盐泵设备本身具有较强的动力特征；与此同时就要求熔盐泵基础及上部钢结构平台必须要给设备提供足够的稳定性，以保证设备的长时间正常运行。本文研究的主要内容即熔盐泵基础及上部钢结构平台的结构设计。
3 结构选型
熔盐泵基础及上部钢结构平台紧靠熔盐罐，因布置需要，整个熔盐泵基础及上部钢结构平台需在热交换器和熔盐罐之间，因此，可供结构布置的空间并不充裕——熔盐罐与热交换器之间的距离不足9m。
图2 熔盐区域局部布置平面图
图3 熔盐泵基础及上部钢结构平台的三维效果图
（注：图中下部黄色为混凝土筒体基础，顶部蓝色为钢结构平台杆件。）
4 基础形式
根据项目地勘信息，整个盐区承载力可以达到500 MPa。因此，熔盐泵基础考虑采用独立扩展基础，基础底板平面尺寸近似为6.7 m×16.7 m的矩形。由于熔盐罐布置的原因，需要对熔盐泵基础进行切角，以避免与熔盐罐基础碰撞，具体的平面形状如图4 所示。
图4 熔盐泵基础平面图( 单位：mm)
熔盐泵基础及上部钢结构平台这种结构体系在常规电厂项目中难以遇到，全新的结构体系使得设计几乎无现成的经验可以借鉴。从方案选择上来看，熔盐泵基础及上部钢结构平台可以从工艺布置上进行优化，从而使基础的最终形状、体量达到优化。混凝土筒体按照下图布置，在结构上更加合理。
图5 混凝土筒体的合理结构布置平面图
5 平台动力分析要点
平台刚度矩阵：在本项目中，熔盐泵属于重要的动力设备，厂家要求提供平台尤其是熔盐泵支撑点处的刚度矩阵，用以熔盐泵的设计校准。提取方法可以由SAP2000直接提取，或者单位荷载法提取。
平台地震反应谱：熔盐泵上部钢结构平台地震反应谱主要用于熔盐泵设备的设计，以确定平台的地震效应，确保熔盐泵在地震工况下的安全。本项目中厂家需要平台地震反应谱，由土建结构设计提供。
熔盐泵上部钢结构平台地震反应谱由SAP2000 直接提取，其提取步骤为：1) 对熔盐泵基础及上部钢结构平台施加一定数量的人工地震波；2) 得到熔盐泵上部钢结构平台上关键点的地震响应；3) 由一系列地震响应得到平台地震反应谱。
平台动速度：平台动速度的激励力来自于熔盐泵在运行中转子的不平衡重力产生的扰力。通常通过以下指标控制扰力产生的平台振动：1) 控制平台动位移。在结构动力计算中，这是常用的一项指标，尤其在汽轮发电机基座设计中，国标要求对动位移进行控制。2) 控制平台动速度。类似的振动设备厂家经常提出动速度的要求，在振动设备的支撑结构中比较常见。3) 控制平台动加速度。动加速度与动位移和动速度是同一系列的，众所周知，三者存在求导的关系。在本项目中，厂家提出了控制动速度的要求，其限值为3.5 mm/s。
6 论文结语
熔盐泵基础及上部钢结构平台是太阳能热发电站结构设计中的关键和重要结构。本文对熔盐泵基础及上部钢结构平台中的基础设计及平台动力分析的重点进行了阐述。与汽轮发电机基座的设计相同，作为动力设备支撑结构，熔盐泵基础及上部钢结构平台需要进行动力设计，且动力设计的结果需要符合设备厂家的要求，并应满足动力设备基础的设计规范。
从厂家提供的结构要求来看，熔盐泵基础及上部钢结构平台的动力设计仍遵循动力设备基础设计的基本要求，主要目标仍是控制熔盐泵上部钢结构平台的动位移、动速度或动加速度，保证在动力设备运行的情况下，熔盐泵上部钢结构平台不发生较大的动位移，从而保证设备的稳定运行。
项目实践过程中，设备厂家要求控制的是动速度，这一点与我国规范中限制动位移的要求类似：动位移与动速度为导数关系。但从设计统一的角度来看，针对太阳能热发电站中的熔盐泵基础及上部钢结构平台，我国应尽快建立统一的动力计算规范。从规范的一致性考虑，熔盐泵基础及上部钢结构平台的动力分析最终应使用动位移作为限制标准。
由于目前同类结构的研究仍处在起步阶段，因此，本文中针对熔盐泵基础及上部钢结构平台的动力分析对今后类似结构的动力设计具有指导意义。今后应在积累足够的项目经验且成熟后，形成统一的设计规范。
图：努奥二期光热电站
注：本文章转载自《太阳能》，不代表本网观点立场。
