大型动力压缩机基础设计和优化

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1、大型动力压缩机基础设计和优化　　摘要：大型动力压缩机基础的设计，在当今工业生产中经常遇到，其基础结构类型主要有三种，即大块式基础、框架式基础和墙式基础，且一般以钢筋混凝土为组成材料。本文主要以大块式基础为例进行阐述。关键词：压缩机；基础设计；优化中图分类号：TB652文献标识码：A引言压缩机机组主要由电动机和压缩机及一些辅助设备组成，压缩机运转时会产生较大的不平衡惯性力，这种不平衡惯性力会引起地基及基础的振动，过大的地基及基础的振动会产生一系列的不良影响，因此我们对压缩机基础进行设计和计算的目的就是要把基础的

2、振动控制在允许的范围内，使基础的振动不影响机器的正常工作。为了保证基础的振动在设备允许的范围内，避免共振，我们通常采用固有频率较高的大重量基础块，也就是大块式基础。本文主要对大块式基础的设计进行了论述。一、设计资料7（1）机器制造厂提供的机器资料。a．机器的型号、规格、功率、转速及轮廓配置图，包括机器底部形状、高程、大小及埋设螺栓的位置和大小。b．压缩机的重量、位置及方向，包括重心位置。c．压缩机组的附属设备及主要管道的自重、作用点及固定方式。d．压缩机的动力大小、位置方向，包括正常运转的不平衡力和非正常状态

3、引起的短路力等。e．机器厂家提供的运转频率，建议的基础轮廓图，以及机器厂家规定的机器容许最大振幅或振动速度。f．与设备有关的预留沟槽，孔洞的位置及大小。二次灌浆的厚度及要求。（2）工程地质资料。a．地基压缩层厚度内的土壤种类、基本性质、压缩性、剪力强度及地下水的变化和对基础的侵蚀影响等。b．地基土的动态性质，包括土的动态剪力模数，剪力波速及动态波生比。c．地基承载力。（3）设计前要了解压缩机基础临近的设备或者建(构)筑物的基础尺寸和埋置深度，了解其对振动灵敏程度的限制。（4）隔振系统。如果基础要采用隔振系统来

4、解决本身振动向外传递或阻止外来振源对本基础的影响，则还要收集以下资料:a．了解所采用隔振器的工作原理，隔振器承载力的上限和下限。b．垂直向及水平向的弹簧系数。c．阻尼特性。d．各种影响因素，包括时间、温度、疲劳等。二、基础尺寸的初步确定基础尺寸应根据收集的资料，并考虑机器周围的相互影响确定。设计时除了满足静力和动力分析外，还要满足其他相关部门的检查校核。基础在初步确定时可以遵循以下原则:7（1）基础应搁置在承载力良好的地基上，如承载力不满足要求，可以对基础进行改良或采取措施进行地基处理。若基础底部位于地下水位

5、以下，应考虑振动传递的可能性，必要时采取打桩或隔振系统减少对周围的影响。（2）基础各部分要满足刚度要求。一般来说，基础板厚度不应小于其长度的1/10及其宽度的1/5，若尺寸明显的存在不合理，可以做相应的调整。（3）基础垂直转轴的宽度，应考虑机器挠力造成的基础横摆的影响。特别是浅基础，应具有足够的宽度维持其稳定性。（4）基础平面尺寸除了必须满足厂家的要求外，其边缘还应大于机器底座向外延伸至少50mm，且要满足钢筋混凝土保护层的最小要求。（5）基础应避免与其他结构物或者是地坪相连，应设置伸缩缝，以隔绝振动的传递。

6、三、静力分析与动力分析1、静力分析（1）依据机器厂商提供的资料，进行静力分析，使基础能够满足抵抗施加在其上的荷载。7（2）根据地基的强度和机组(包括压缩机和基础上的机器、附属设备、填土)重力，验算地基的承载力。支撑基础板的土壤或基桩承载力，操作状态下不得超过土壤长期容许承载力的50%或基桩长期容许承载力的75%;突发状态及地震状态不可超过土壤短期容许承载力的50%或基桩短期容许承载力的75%。（3）要注意基础沉降量验算，使其符合机器厂商和相关专业设计的要求。设计时应严格控制因地质差异或基础系统偏心所造成的差异

7、沉降，应避免基础的长期沉降，必要时应对地基进行处理。浅基础的形心最好与基础系统的重心重合。2、动力分析动力分析是用来评估机器在运转下，基础系统的自然频率是否与机器的运转频率发生共振，及因不平衡力所引起的振幅是否在允许的范围内，避免不允许的振动传递到周围环境。（1）大块式基础分析时，将基础块视为刚体，其力学模型采用质量—弹簧—阻尼器体系。将机组作为单质点，应考虑6个自由度(即竖向、横移、纵移、横摆、纵摆和扭转)。（2）不平衡力的确定。机器的不平衡力应由机器厂商提供，若厂商没有提供不平衡力，则可以根据相应的规范或

8、标准计算。（3）动力分析时应考虑基础系统的质量包括机器、管线、基础和参与振动的附属设备。7（4）弹簧。根据基础的不同形式，采用不同的方法计算弹簧常数。例如浅基础应根据基础尺寸、埋深、土体动态剪力模数及动态波生比等，采用弹性半空间理论分析土体各个自由度的弹簧常数;桩基础依据桩身材料、长细比、桩的受力状态和地层状况等估算各自由度的弹簧常数。（5）阻尼。不同的基础形式有不同的阻尼常数，动力分析时，不考虑阻