4.2【 旋转式》压缩:机,基础
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Ⅰ —。 一般规定》
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本节适!用于工?作转速大于300】0r/min—的旋转式压缩—机基础的设计本节的!条文都是建立在对机!器工作转速大于30!00r/m》in的旋转式—压缩机和部》分汽轮?鼓风机、《发电机基《。础等的工程实例、】测振资料及参考文】献,的研究分析的基础上!制定的故不》适用于下列基础【
【 (《1)旋转式》压缩机当采用大【块式或墙《式基础时其振动荷载!应按现行国家标准】建筑振动荷载—标准GB/》T, 51228—第4:.2节确《定动:力计算和构造可按本!标准第5章的规【定采用;
!。
: (2)往【复式压缩机、容积式!压缩机(包》。括螺杆式及滑片式】压缩机)的》大块式?。或墙:式基:。础可按本《标,。准第5章的规定采】用;:
! (:3)工作转速等于】或,小于3000r/m!i,n的旋?。转式压缩《机基础当采用框架式!。。基,。础,时可按本标准第4.!1,节的规定采用;【
【 (4)钢结】构,基础国外《已有应用国内尚【无实:践,经验
】 旋》转式压缩《机基础设《计时除了具备—基本设计《资料:外尚需要由压—缩机制造厂提供有关!。压缩机性《。能的技术数据和资】料这:是设计压缩机—基础的基本依—据包括①压》缩机组各转动—部件的质量、质心】位置及固《定方:式;②压缩机组各】转,。。动部件?在正常工《作状:。。态下所产生》扰力的数值》、方向、作用—。。点及相对应》的扰频;③同步电】机的短路力》矩及其作用点;【④凝汽器《的真空吸力及其作】用点(仅《适用:。于蒸汽透平压—缩机);⑤压缩机基!础上:各部位的《。安,装荷载及操作—荷载;⑥压缩机基】础模板图包括各部件!几何尺寸、沟槽【、孔洞、地脚螺栓】和预埋件的尺寸和位!置;⑦?二次灌?浆层的厚《度、范?。围及材料等要求;⑧!对压缩机基》础振动、沉降及倾】斜的特殊要》求
! 设计《入员得到压缩机组】条件:后,首先要判断条件【的完整性及合理性并!与制造厂或工艺专】业密切?配合解决有关—问题包括①机器的】名称和转速离—心,式压缩机《组,。通常由多台机器组成!包,括蒸汽机、电动机】、压缩机《、膨胀机、发电【机等一般布置—在同一根轴线上;】若,。原,动机是电动》机,其转速?一般为1《500r/min】或3000r/m】in当?带动高转速》的压缩机时一定【要配置变速》箱此时变《速,箱两侧的机器会分别!布置在?两根轴线上并—工作在不同的转速下!;②逐台确》认,。各机器?、各:转动部件的质量及其!质心:位置:。是否齐全;③对【于厂家提供的扰【力数据设《计人员应结合工程】经验:做必要分析》或可用现行国—家标:准建筑振动荷载标准!GB:/T 51228】提供的计《算公式校核扰力的数!值、方向、作用【。点是否?合理;④厂家—若对基础的容—许振动有特殊—要求时应与现—行国家标准建筑工】程容:许振动标准》GB 5086【8规定的容许值【。进行比较并分—析,其合理性当厂家【的要求过于严苛基础!设计很难满足—时应与厂家进行必要!的,协商
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4.2.1! 当厂房内—设有往复《式机器或其他低频振!动的机器与旋转【式压缩机同时工作时!在机器的布置上需考!虑,到往复式机器基础】或其他低《频机器基础振—动对旋转《式压缩机基础的不利!影响
4!.2.2 》 本:条强调压缩》机基础的设》计应:根据地基土》的,物理特性确定—。地基:方案和基础形式力求!避免基础产》生有害的《。沉降和倾斜》因机器的主轴为多点!支承在?轴承上对基础—的沉降和偏沉—比较敏感与机器连】接的高压《管件由此将产生附加!应,力基础的沉降和【偏沉值一般不易得到!精确的计算结果因】此在:设计时?应认真研究确定地基!处理方?案计算基《础沉:降,时可仅考虑永久【荷载
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?
4?.2.3 》。 压缩机基》础一般应与建筑物基!础分:离其原因之一—是考:。虑到:动力基础《的振动能量经常不断!地影响厂房基—础及厂房结构使厂房!结,构产生附力口应力降!低厂房结构的安【。全储备;其》二是压缩机》。基础与厂房基础的】荷载相差悬》殊从而产《生不:均匀沉降而相互影】响;其三是为—使压缩机基础受【力明确要求压缩【机基础与相邻的【厂房操?作平台脱开旨在【减少压缩机振动【对,厂房结构和仪—表的影响
【
4.2—.,4 由于辅助设备!安,放于楼?层与底层之间故旋转!式压缩机基础—一般设计成独立【的空间?框架式?结构它占地面积【。少构:件尺寸经济》、安全利《。于,设备管道的安装【、操作?和检修框《架式结构顶板应有足!够的质量和》刚度:。;当满足承载—力和稳定性的要求】时宜通过《优化柱?截面尺寸调整基础】动力特性;底板【的,尺寸应根《据构造?要求和?地基土?的性质确定》并,应具有足《够的:刚,度在:计算时可简化为嵌】。固于底板上的框架式!结,构由顶板(横—梁、纵梁)》及柱:子、:底板:组成正交结》构体系它与软件的计!算假定比较接近而】且,基础各构件受力简】。单明确故目前仍采用!空间正交框架的动】力分析程序》这种结构《形式可通《过改变?构件的截面尺寸主】要是柱子尺寸—调,整基:础的自频来得到【良好的动力特性框】架,式基础设计时构件尺!寸的确定十分重要顶!板宜厚柱子宜柔【底板宜刚以》达,到,优,化设计的《目的
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4.2.!6 基础可不做动!力计算?的,。条件是在保证—机组:正常:运转的条件下—结,合多年来的》设计:施工、实测和—研究:的经验而制定的
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【Ⅱ 振动计—算
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4.2《.7 理论分【析框架式压缩机基】则是一个无限自由度!的空间结构采—。用空间?多自由?度体系分析从计【算简图?和理论研究观—察比较接近基础的理!想振动状态
【
》 但是由—于存在着许多参数的!不准确性、》假,设的:差异:性,使得理想《的数学模型和精确运!算结果最终仍—未能反映实际—具体表?现在扰力的取值、荷!载分:布的任意性忽略【了机座、机壳和管道!的刚度(实际上它】们与基础共》同整体?。。工作)强劲》的,。顶板计算中未—。按深梁考虑机器【的主轴?并非刚性《混凝土的动弹性模】量与静弹性模量的差!异,以及阻尼随频率变】化等因素
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? 即使存》在上述?问题但空间》多自由度计算在理】。论方面仍能够比较】逻,辑地:分析:基,。础振动模式由—于在计算时考虑了】机器工作转》速,±25%范围—内的扫频计算—即对工作转》。速±25%以内【的自频做《共振计算《并,将所得的最》大振幅作为计算振】幅一般计算值均大于!。实测值可满足工【程要求
《
》 : :地基的弹《性对框架式基—础的:振,动有一定的影响【其影:响是降低了基础的自!频对低频机器—基础(例如转速在1!000r/mi【n及以下《)影响较大对高频机!器基础影响较小【使基础自频远离【于机器工作转—速其结?果是偏安全的为【减少计算《工,作,量故可不考虑地基弹!性的影响
》
】 ,因,。混凝土的弹性模量对!结,构自频影响较小故】在动力?计算时可不考虑【其受动态的影—响按混凝土强度等级!查有关钢筋混凝【土,的规:定即可?。
】 在?动力计算中采—用了振型《分解法求解阻尼系】数采用E.C—。.索:罗金滞变阻尼理【论,为了使?各个振型能完全【。。分解对?于,钢筋混?凝土框架式基础取】阻尼比为一常数【。即0.0625
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4.—2.:8 本条规定针】对基础承受多组不】同频率的扰》力作用时计算x、y!、z三个方向总【振动速度的组合原则!
! 旋转式压》缩机组一《般有多组不同频率的!扰力同时作用—在基础上这》些不同频率的扰力】值和相位《都是随机量》所计算的这些—扰,力,值均为压缩机在正常!运行:状态时最大的扰力】值从概率分析各【扰,力同时?达到最大值的概【率是极?小的而且扰力的相】位是随?机的各?扰力的方《向完:。全相:。同的概率也是极【少的假定扰》力值:在一定区间内—发生:变化:相位在0°~36】0°之间变化—根据概率理论分析比!较可能出现的最【大动位?移(即这《些扰力产生》的动位移幅值—)是平方和的平方】根
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》
Ⅲ 承载力验!。算
《
《。
4.2.10【 :本条:为进行承《载,力计算时荷》载标:准值及荷载分项系数!的确定原则
【
》 ?为保证压缩机基【础的安全使用—适当地提高基础的安!全度根据《国外工程公》司提供的荷载条件】要求在进行框—架式结构《的承:载力计算时要求将】安装在?基础上的机组、辅助!设备及?管道等重量的荷【载,分项系数取》为,1.5
】
?。 操作活荷载【和安装活荷》载应由工艺专业【提出也可按本标准】。给出的数《值或按照现行行业】标,准化:工、石?化建(构)筑物荷载!。设计规定HG/T】。 20674确定】
! 凝汽器的真空吸力!是由于凝汽器内【。蒸,汽的冷凝《形成真空与大气间产!生压:差,所致当凝《汽器:与汽轮机为柔性连接!时(用波纹管或【其他形式的补偿器)!。该,。力以拉?力作用于压》缩机基础上》;,若为刚性连接时真空!吸,力则形成《。为系统的内力不作用!于基础上真》空吸:力仅存在于冷凝式】汽轮机或中间抽汽】式汽:轮,机作:驱动机且凝汽器与】汽轮:机为柔性连接—时仅用?于压缩机基础的承】载力:计算
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若旋】转式压?缩机由同步》电机驱?动当同步电机突【然短路时由》于,定,子,与转:子之间的相互作用会!产生短路力矩—该荷:载为偶然荷》载其动力系数μ【=2将短路力矩乘以!动力系数即简化【为静力?荷载短路力矩应由制!造,厂提供或可按本标】准的公式计算—
《
? ,。 在做基础的【承载力计算时除上】述静力荷载外尚【应考虑动《力荷载的作用该【荷载:是,由转子不平衡所产】生的扰力引起的【又称为当量静力荷】载现有的《一些资料中当量【静力荷载计算—的表达形式》大致相同一般是将】转子的不《平,衡扰力乘以》疲劳系数和动力系数!将它转化为一—个等效静力荷载但】其中系数的取—值,差异较?大其表达式为
】
N=ηrF! 】。(1)
【
,
式中N当量静力】荷载:;
:
【 η动力【放大:系数;
《
【 《r一疲劳系数;【
《
《 F扰力
】
4.2】.11 》。按空间多自由度【体系计算《当其:一方向的《主振型出现》时其他两个方向的分!量一般?都很小而其》动,。荷载已将正常运【行时的?扰力增大了》已有较大的安全【储备因?。此,当一个方向》。取,最大动荷《载时其他方向的分】量可以略去无论【竖向、横向》、纵向都可以不进行!叠加组合《。即各:项,的当量静《力荷载只考虑单向】作用:
【 偶然组合时】的短:路力矩、《地震组合时地震【作用:的出现是以》正常运行为标准的而!动力荷载是以压缩】机极限不平衡为【标准计算出》来的较正常运行【不平衡增大》。了,故将当量静力荷【载乘以?1/4的《荷载:组合:值系数
】
?Ⅳ 构造》要求
】
4.2.—12 为使结【构简单施《工,方便基础底板宜采】。用矩形平《板但不排除为—支,承其附属《设备而使底板—局部突出的情况【根据基础的》具体情况经方案比】较认为?采用梁板式或井式】板具有明显的优越性!。时仍可?采用所以本标准【中没:。有对这两种形式加以!排除和限制
!
: ? 规定底板最小厚】度的目的是保证【底板:具有一定的刚—度以减?小基础不《均匀沉?降和降?低基础顶板的振动】。德国动力设备基【础设计标《。准DIN4024】.1要?求旋转式压缩机框架!式基础底板厚—。度约为?底板长度《的,1/10近》年,来石油化《工行:业的生产能力不【。断增大压缩机组【的规模、体》积、重量也大—为增加另外目前【压缩机组趋》向于用一台原动机】带动压缩《机、:电动机、膨胀机【等多台机《器这样基础》。底,板的纵?向,。尺寸:。也会增大故》。本标准对《底板厚度《的限制?稍有放宽《取底板长度1/1】0~1/1》2经工程实践检验】也,能达到?足够的刚度》当底板的厚度设【计得太?薄时则会导致—刚度不足《
》
关于柱】子截:面考:虑此:类机组的机》器自重、转》子重、转速的—变化范围较大—故没有规《定,。柱子:。。截面的上《限但从基础的动力】特性来?看加大柱子截面【不一定有利柱子【柔一些反而》对减小?上,部振:动有利所以基础设】计者应该明确在满足!。强度、?稳定性要求的前提】下,宜适当减少柱—子,刚度设计《成柔性柱
【
【基础顶?板应有足够的刚度】和质量厚度不宜小于!其净跨度的1/4】。~1/5《
】 总之对于此类】压缩机基础设计的底!板、:柱、顶板的截面尺】寸其要?点是使压缩机基础】的,动力特性适应压缩机!较高的工作转速【
《
4.2.—13 通过大量】工程实例分析根据】多年:工程实践统计—和现行国家标准混凝!土结构设《计规:范GB 5》00:10和建筑抗震【设计规范《GB 5001【1的构造要求本条文!给出了底板》、柱、顶《板的:配筋要求具体—设计时配筋》率大小应综合考虑】振动荷载《、地震作用以—及板厚?比等因素确定—
《
: 顶板中的暗!。梁或明梁与柱—子,构,成纵、横向框架由于!扰力值?及,其方向是《随机的因此框—架梁截面应上、下对!称配筋并《需具有可靠的锚【固长度
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》采取各种措》施固定顶板》上,的,螺栓或?螺,栓套管?使其:位置准确不致施工时!因振捣混凝》土造成移《位是压?缩机安装的必要条件!顶板中的钢筋、螺栓!。或螺栓套《管,的直径都比较大且】纵横交?。错应在?设计中精确放—样避免?。施工困难
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