大型泵的安裝--堅(jiān)實(shí)的地基和地腳螺栓

2013-09-05 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

　　混凝土地基和樁基是大型泵最常用的兩種地基。而混凝土地基應(yīng)該是第一選擇，樁基適用于更復(fù)雜的泵。本文試著為讀者提供大型泵的地基和地腳螺栓的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

　　泵主要有兩種地基選擇：混凝土地基和樁基。這份動態(tài)研究結(jié)果顯示，對于某些大型泵，樁基有時(shí)是唯一能夠提供足夠的頻率分離避免共振的選擇�；炷恋鼗闹鞴逃蓄l率包括：

　　1.橫向

　　2.縱向

　　3.擺動

　　所有的固有頻率都應(yīng)該遠(yuǎn)離泵的運(yùn)轉(zhuǎn)激發(fā)頻率，避免共振，滿足泵地基的振動極限。泵組有時(shí)會同時(shí)產(chǎn)生低頻激發(fā)和高頻激發(fā)。在地基的設(shè)計(jì)中，低頻范圍(3000 rpm以下)比高頻范圍(4000 rpm以上)更關(guān)鍵。

泵的地基

　　混凝土地基方案應(yīng)該是所有泵的第一選擇。為防止發(fā)生共振，應(yīng)該嘗試各種方法在地基的固有頻率和泵的激發(fā)頻率之間產(chǎn)生足夠的頻率分離。通過增加占地面積可以提高地基的固有頻率，而增加地基的重量可以降低固有頻率。

　　在相對較硬的底座上的混凝土地基的固有頻率可能在30-50赫茲(1800-3000 rpm)，通常接近于一些常用泵、電機(jī)或其他驅(qū)動器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。通常，對于這類地基，在增大縱向固有頻率的同時(shí)不可能不增大橫向固有頻率。但是，樁基比混凝土地基更容易控制，可以個別調(diào)整地基的固有頻率。通過改變地樁的數(shù)量及其直徑，可以增大固有的縱向和搖擺頻率，同時(shí)保持橫向固有頻率不變。

　　樁基可以微調(diào)橫向固有頻率而過調(diào)縱向和搖擺固有頻率(這一點(diǎn)可能是某些特殊泵的要求)。

　　對于關(guān)鍵的大型動力泵(1 MW以上)，建議下列關(guān)于動力學(xué)和地基設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)：

　　1. 對于地基的中心，振動限制范圍通常為0.3-1 mm/s。

　　2. 在地基表面(或地基螺栓的位置)，通常采用的振動限制范圍是1-2 mm/s。

　　3. 對于軸承殼，振動限制范圍可能指定為2-4 mm/s。

　　以上提到的限制僅適用于不會發(fā)生共振(或不會發(fā)生疲勞故障)的場合。換句話說，在所有的激發(fā)頻率和固有頻率之間應(yīng)該保留15-20%的余量。在建筑現(xiàn)場，土壤測試得到的土壤剪切模量可能有很大的差異。

　　如果土壤比較堅(jiān)硬(或比較柔軟)，可能會增大(或降低)固有頻率，因此有可能會發(fā)生共振。最好的辦法是綜合兩種結(jié)果，制定兩套復(fù)合的土壤狀態(tài)，分別展示最柔軟的和最堅(jiān)硬的土壤狀態(tài)。靈敏度分析有助于確定最終的泵的地基的設(shè)計(jì)。地樁的設(shè)計(jì)(地樁直徑、地樁數(shù)量和其他)應(yīng)該優(yōu)化。

　　關(guān)于泵的地基的注意事項(xiàng)

　　泵的地基應(yīng)該足夠大，正確施工并保持良好的狀態(tài)。最重要的原則之一是混凝土的重量大約是動態(tài)泵(離心泵或軸流泵)重量的三倍。在泵的使用期間(可能長達(dá)30年以上)，無論哪種運(yùn)行模式，地基/安裝系統(tǒng)應(yīng)該滿足下列要求：

　　1.支撐泵及相關(guān)設(shè)備。

　　2.將振動及其產(chǎn)生的動態(tài)壓力通過地基(和土壤)有效傳輸出去，降低或消除這些振動的有害影響。

　　泵的地基和安裝系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)和實(shí)施的主要問題就是“振動”。振動能量通過地基以波的形式進(jìn)出地基，從而被土壤吸收。但是泵和地基的整體結(jié)構(gòu)如果發(fā)生斷裂、破損或分離將會阻礙振動波的傳輸。

　　地基應(yīng)該是一個整體結(jié)構(gòu)，墊子、混凝土地基、水泥漿和泵應(yīng)該是一個整體。如果泵必須安裝在撬裝設(shè)備上，最好采用下面兩種方案：

　　■在撬裝底座的頂端使用地腳螺栓。

　　■用合適的水泥漿填充撬裝底座的空隙。

　　地基的尺及其重心應(yīng)該格外注意。泵的動態(tài)壓力和泵-地基系統(tǒng)的重心之間的高度差異應(yīng)該盡量達(dá)到最小。非常粗略的講，對于小型泵組(<1 MW)，最低的地基高度(厚度)應(yīng)該為0.4米，大型泵組為0.8米。泵的地基基體應(yīng)該與所有的周圍結(jié)構(gòu)機(jī)械的隔離開來。

　　錯誤處理的混凝土可能會將設(shè)計(jì)強(qiáng)度降低50%之多。正確的做法應(yīng)該是，在足夠長的時(shí)間內(nèi)保持混凝土的濕度和溫度恒定，以便它能夠達(dá)到所需要的壓縮和拉伸強(qiáng)度。

泵的地腳螺栓

　　地基的地腳螺栓應(yīng)該具有足夠大的尺寸和足夠多的材料。地腳螺栓將地基和泵夾在一起。它們的目的是防止地基和泵之間的移動或分離。分離將會阻礙振動從地基完全傳輸至土壤。為了減輕振動，最好的辦法就是盡量增大地腳螺栓的拉伸強(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度通常是有限的。

　　有時(shí)，地腳螺栓只拉緊到其抗屈強(qiáng)度的25-30%。完全發(fā)揮效力的地腳螺栓應(yīng)該拉緊到抗屈強(qiáng)度的50-60%(不超過65%)。地腳螺栓通常應(yīng)該有一半是嵌入墊子的。地腳螺栓與將墊子和地基連接在一起的鋼筋相結(jié)合，有助于將地基和泵保持在一起。被拉伸的地腳螺栓部分應(yīng)該拉伸到可能的最大長度(理想長度是地腳螺栓長度的50%)。

　　地基故障的首要原因是斷裂，斷裂的首要原因是設(shè)計(jì)和安裝錯誤的地腳螺栓。地腳螺栓底部的板子或部件應(yīng)該慎重選擇，端頭邊緣最好是圓的，端頭直徑應(yīng)該是螺栓直徑的3-4倍，這樣混凝土上的拉伸力就會從螺栓中被進(jìn)一步推出。

　　較長的螺栓會降低蠕變導(dǎo)致的拉力損失，減輕螺栓端頭處的混凝土應(yīng)力。此外，長螺栓可以將來自潤滑油和化學(xué)品的壓力區(qū)域分離開。大型泵(>3 MW)的地腳螺栓長度最好大于0.5米。