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3000r!/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3000r—/min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: 5122》8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300【0r/min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:;
《
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(4)】钢结构基础国—。外已有应用国内尚无!实,践经验
《
,
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—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?150?0r/min或30!00r/min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 ?51:228?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 50868!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
—
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
】
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
】。。
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
!。
Ⅱ《 振动计算
】
》
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±2《5%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》。1000《r,/,min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
《
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—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0.062—5
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°~360°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
】
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 206—74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
》
—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=η【rF 《 —(,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
《
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? 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?/10?~1/12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
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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!
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4.2.1!3 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G】B 5?001?0和建筑抗震设计规!范GB? 50011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
《