活塞式压缩机基础的设计与构造要求

1、第35卷第1期当代化工V ol.35,N o.1 2006年2月C ontem porary Chemical Industry February,2006石化设计活塞式压缩机基础的设计与构造要求徐晓强(中国石油集团工程设计有限责任公司抚顺分公司,辽宁抚顺113006摘要:对大型活塞式压缩机基础设计目前多采用专业设计软件,对设计计算的注意事项进行了重点论述,而对构造要求则结合相关资料及设计经验进行了详细论述,力求设计成品更加准确,可靠。关键词:活塞式压缩机;压缩机基础;基础设计;基础构造;基础施工中图分类号:T Q051.21文献标识码:A文章编号:16710460(200601005304在

2、石化企业装置中,经常遇到动力基础的设计问题,动力基础包括大块式动力基础,墙式基础和构架式基础。活塞式压缩机基础中,多为大块式钢筋混凝土基础。在抚顺石油化工公司石油三厂120万ta加氢装置加氢厂房中,洗涤剂化工厂氢气联网工程压缩机厂房中,均有活塞式压缩机基础,且均为大块式基础。活塞式压缩机机组主要由电动机和压缩机组成,还包括一些辅助设备。电动机和压缩机都由定子和转子两部分组成,其中定子固定在土建基础上,一般用地脚螺栓将机器底座固定在土建基础上,机组的转动部分即转子是引起基础振动的主要原因。对活塞式压缩机基础进行设计及计算,其目的就是要把基础的振动控制在允许范围内,使基础的振动不影响机器的正常工作

3、。文章通过多年积累的实际设计经验,试图对活塞式压缩机基础的设计问题及设计方法做一些总结及通俗的论述,以供今后类似的基础设计作为参考。1压缩机基础的计算方法活塞式压缩机基础的动力计算方法主要有两种,即共振法和振幅法1。共振法的设计要求基础的自振频率一定要与机器的工作频率有正负20%差值,以免机组工作时发生共振,振幅法的设计要求基础的振幅值不许超过允许值。我国设计规范是以振幅法进行计算的。采用振幅法对于基础的振动性有直观的描述,可以用实测手段进行检验。基础的振幅小,基础的动力性能就好。设计基础时,还要考虑共振的影响。一般应避开机器轴承临界转速的10%。2设计基础时应取得的资料2(1机器制造厂或工艺

4、设计应提供有关机器性能方面的资料。机器型号及外轮廓图,机器钢底座截面尺寸;机器容量、功率、转数及最大工作转速;机器重量及重心位置,机器转动部分的重量(包括驱动机、变速机及压缩机及其分布;机器轴系的临界转速;电机短路力矩及凝汽器的真空吸力;附属设备及主要管道(包括保温层的重量及其作用点。(2机器制造厂或工艺设计应提供的工艺设收稿日期:2006201221修订日期:2006201225作者简介:徐晓强(1966-,男,吉林白城人,工程师,1988年毕业于抚顺大学工民建专业,在CPE抚顺分公司多年从事土建设计,现从事工程管理工作。电计条件及对压缩机基础设计的要求,厂房内的

5、设备布置图,包括压缩机组、辅助设备以及主要管道的配管图;曲柄连杆机构运动所产生的第一谐波及第二谐波的不平衡扰力和扰力距;操作平台位置,支承方式和作用于压缩机基础上的静力荷载布置图,即安装荷载;主要热力管道布置及隔热层表面湿度;压缩机基础外形尺寸的限制和基础外轮廓图;各种沟槽,孔洞的位置及尺寸;基础地脚螺栓及其预埋件的类型,位置尺寸和构造要求;二次灌浆层的厚度及要求。(3工程地质勘察资料包括地基压缩层厚度内各层土的物理力学性质及地下水的变化和对基础的侵蚀影响。(4压缩机基础周围的建(构筑物及其基础的尺寸和埋置深度。(5压缩机基础附近厂房内各种地沟(如电缆 工艺及暖风管沟等的布置及各部尺寸。(6压

6、缩机基础附近对振动敏感的设备、仪器、仪表的布置及其对振动的要求。3压缩机基础的构造要求1(1基础外形尺寸应按制造厂提供的图纸和工艺提出的辅助设备布置 配管条件等资料进行确定,基础形式一般为大块式,当机器操作平台位于二层楼面标高时,宜采用墙式。基础形式,应简单规整,并力求对称 质量分布均匀;墙式基础的构造形式,应避免应力集中,加强整体刚度。(2大块式或墙式基础,宜设计成处于共振前工作状态,应尽量降低基础高度,增大底板面积,减少基础质量。(3压缩机基础与厂房结构或其他构筑物基础分开。当基础埋置深度相同时,其净距不宜小于100mm。机器基础的振动如对临近的人员、机器基础、精密仪器和建筑物等可能产生影

7、响时,应调整平面布置或采取隔振措施。(4基础的埋置深度,应根据场地的工程地质 冻结深度水文条件、基础的构造要求、相邻建(构筑物的相互影响等因素确定。(5基础宜设置在土层比较均匀的中低压缩性土层上,如遇软弱地基或其他特殊地基时应采取适当的处理措施。选择地基动力参数时,应力求接近实际,并按下列原则取值:当机器的扰力圆频率小于机组竖向固有圆频率时,基础的埋置深度和地面对地基刚度影响宜少考虑。当机器的扰力圆频率大于机组竖向固有圆频率时,基础的埋置深度和地面对地基刚度影响宜充分考虑。(6机组(包括机器 基础和基础底板上的附属设备及填土的固有圆频率和机器的扰力圆频率相差宜在25%以上。(7基础的设计,宜考

8、虑有改变固有圆频率的可能性。基础材料的选用应符合下列原则:基础应采用混凝土或钢筋混凝土,混凝土的强度等级不宜低于C20,垫层混凝土强度等级为C15。机器底座范围内的二次灌浆层应采用强度等级不低于C25的微膨胀混凝土或其他高强无收缩灌浆材料。钢筋可采用级、级钢筋,不得采用冷加工钢筋。基础底板悬臂长度:混凝土底板,不宜大于板的厚度;钢筋混凝土底板,竖向振动为主时,不宜2.5倍板厚;水平振动为主时,不宜3.0倍板厚。机器底边缘至基础边缘的距离不应100 mm。预埋螺栓及螺栓孔至基础边缘尺寸,应符合下列规定:a.螺栓孔边缘至基础边缘的距离:当螺栓直径36mm时,不得100mm;当螺栓直径36 mm时,

9、不得150mm;螺栓中心至基础边缘的最小距离不应4倍螺栓直径,若不满足要求时,应采取加强措施。b.预埋螺栓底部至基础底面距离不应50 mm,如为预留孔,则孔底至基础底面距离不应 100mm。45当代化工第35卷第1期地脚螺栓埋置深度,按下列规定确定:a.按机器制造厂提供的螺栓长度;b.无锚板的标准地脚螺栓不得20d(d为螺栓直径;c.锚板式地脚螺栓不得15d;d.构造螺栓不得40m3的块体基础或1m时,可将垂直钢筋的一半伸到底板底部,其余钢筋在底板厚度的12处切断。开孔或切口600mm时,应沿孔或切口周围配置直径12mm,间距200mm的钢筋。(9体积为2040m3大块式基础,应在基础顶面配置

10、直径10mm,间距200mm的钢筋网。(10重要的或对沉降敏感的机器基础,应设置永久沉降观测点。(11当压缩机基础体积过大,一次浇灌混凝土确有困难时,可在底板顶表面设置一道施工缝,并在底板顶与上部基础相接处增设 10300 500mm的垂直插筋,呈梅花形布置,上下各锚固30d。施工缝处预留主筋的搭接长度可取48d。4压缩机基础的计算压缩机基础的计算方式可分为手工计算和计算机软件计算两种方式。4.1手工计算手工计算包括扰力计算、静力计算、动力计算;扰力计算:水平扰力(一谐扰力,二谐扰力计算、垂直扰力(一谐扰力,二谐扰力计算、回转力矩和扭转力矩计算;静力计算:基组重心的核算,地基承载力验算和基础局

11、部构件的承载力验算;动力计算:进行基础的动力计算时,应确定基础上的扰力和扰力矩的方向和位置,并计算基础顶面最大振动线位移和最大振动速度;因手算复杂,花费时间长,结果易出错,所以不再采用。4.2用计算机软件计算常用的压缩机基础计算机软件采用中国石化集团公司建筑设计技术中心站的BMC AD大块式动力基础设计程序。软件功能如下:能在输入相关的数据条件下完成基础的静力,动力计算;软件的静力计算:地基强度验算、基础偏心值验算、基础碰撞等的验算;软件的动力计算:各种动力参数、振动线位移、速度、频率等的计算;绘图功能:绘制基础模板图、基础配筋图等;总之,通过进行系统计算,可以快捷形成各种计算结果文件和图形输

12、出。5压缩机基础的施工要求3压缩机基础在石油化工装置中属于重要的设备基础,应精心设计,精心施工,确保一次试车成功,为整套装置投产创造条件。一般基础施工时,有下列要求:(1基础施工时不宜留施工缝,尽力避免基础整体使用不利因素。(2基础应避免在冬季施工。冬季施工不仅会影响施工质量而且会造成施工费用大幅度增加,若必须在冬季施工时,混凝土标号应提高一级,且不许掺加氯盐,并采取可靠冬季施工措施。(3基础施工过程中必须认真填写施工记录。(4在良好的养生条件下,设备安装必须在混凝土浇灌28d以后进行。(5基础在二次浇灌前必须将其表面上松动的混凝土及附着物铲除并清刷干净。(6压缩机基础应在机器到货并与设计图纸

13、552006年2月徐晓强:活塞式压缩机基础的设计与构造要求核对无误后方可施工。(7基础沉降观测4。压缩机基础在长期动荷作用下,可能会发生不均匀沉降而影响生产,为及时发现问题和便于判断,在基础上要设置沉降观测点,并按下列几个阶段进行沉降观测:基础底板施工完毕后;基础全部施工完毕后;机器安装完毕后;试运转期间;投产后如发现有问题时。6结语通过以上论述可以看出,动力基础的设计和计算是比较复杂的,目前在计算机软件发展较为完善的条件下,应该进行电算。进行施工图设计时,要注意构造设计的一些问题,并严格进行施工质量的监督和控制。参考文献1G B50040-1996,动力机器基础设计规范S2SH3091-19

14、98,石油化工压缩机基础设计规范S3G B50007-2002,建筑地基基础设计规范S4G B50010-2002,混凝土结构设计规范SDesign and Structure R equirements of Piston CompressorXU Xiao 2qiang(China Petroleum Engineering C o.,Ltd Fushun Branch C om pany ,Fushun 113006,China Abstract :Professional design s oftware was used in calculating the foundation o

15、f the large piston com press or .The design notes are em phasized in the report.I t gives detail report about structure requirements through related documents and design experients for the veracity and reliability of design products.K ey w ords :foundation ;design ;struture requirements(上接第42页生原因和防腐

16、措施,都是基于单一腐蚀机理而言的。在工程的实际应用过程中,往往同时存在两种或两种以上的腐蚀机理,所以在不锈钢的选材时要充分考虑各类腐蚀的综合影响结果,合理选材。参考文献1宋涛哲.腐蚀电化学研究方法M.北京:化学工业出版社,1988,76-792傅积和.化纤化工设备防腐蚀M.北京:纺织工业出版社,1985,11-173周静妤.防腐技术M.北京:化学工业出版社,1988,17-474冈毅民.中国不锈钢腐蚀手册M.北京:冶金工业出版社,1992,189-229中石化规划院,1990,141-1426左景伊.腐蚀数据手册M.北京:化学工业出版社,1985:19-297史美堂.金属材料及热处理M.上海:

17、上海科学技术出版社,1985:31-33Corrosion Type and I nfluence F actor of Stainless SteelHE Cai 2hong ,WANG Shi 2hongAbstract :The stainless steel has a g ood characteristic of inoxidizability in the comm on situation.But in a special operating condition ,the spot corrosion ,crevice corrosion ,stress corrosion and intercrystalline corrosion will be occurred in the mate 2rial.The stress corrosion and intercrystalline corrosion are very risky to the engineering.The corrosive principles of corro 2sions and the stain