辛宇

北京石油化工工程有限公司西安分公司

活塞式壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計方法

辛宇

北京石油化工工程有限公司西安分公司

在石油化工企業(yè)的日常生產(chǎn)過程，會較多的用到活塞式壓縮機，因為其具有結(jié)構(gòu)相對簡潔，使用壽命更長，且能夠較好的實現(xiàn)大容量輸出及高壓輸出等優(yōu)點。雖然活塞壓縮機具有諸多的優(yōu)點，但也具有一定的缺點，如振動大、噪聲相對大些、輸出有脈沖等等。因此要在活塞式壓縮機的設(shè)備過程中就盡最大可能的優(yōu)化設(shè)計方案，避免或盡量避免以上缺點為活塞式壓縮機正常工作的影響。在日常的活塞式壓縮機基礎(chǔ)的設(shè)計工作，通常會運用專業(yè)化的設(shè)計軟件來完成其相關(guān)設(shè)計。本文中主要針對活塞式壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計方法進行了詳細的分析及論述，以期為相關(guān)的設(shè)計工作提供有價值的參考。

活塞式壓縮機；基礎(chǔ)設(shè)計方法；分析研究

活塞式壓縮機在工作中通常是由氣缸、腸子閥以及做往復(fù)運動的活塞的共同作用來完成相應(yīng)的工作任務(wù)的?；钊麎嚎s機組通常以電動機、壓縮機為主要部件，這兩部分是由定子與轉(zhuǎn)子構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子工作時引起的振動使得活塞式壓縮機產(chǎn)生基礎(chǔ)性振動。在進行活塞式壓縮機基礎(chǔ)進行相關(guān)參數(shù)計算及設(shè)計時，最主要的目的就是使其振動得到有效的控制，從而保證活塞式壓縮機的工作不受振動的影響，使所設(shè)計的活塞式壓縮機更加可靠，降低故障發(fā)生機率，增加使用壽命。

一、壓縮機基礎(chǔ)的計算方法

共振法和振幅法是活塞式壓縮機較為常見的計算方法，在設(shè)計過程中，使用共振法為了避免共振現(xiàn)象的發(fā)生，自振頻率要與機器的工作頻率之間存在±20%左右的差值，而用振幅法設(shè)計是要將振幅值控制在允許的范圍之內(nèi)。我國壓縮機動力計算規(guī)范是基于振幅法制定的。因為該方法更加直觀，并可通過實測的方法進行設(shè)計方案合理性檢驗?；A(chǔ)振幅越小，動力性能越好。

二、壓縮機基礎(chǔ)的構(gòu)造要求

1.在進行壓縮機基礎(chǔ)外該設(shè)計時，其尺寸通常要根據(jù)制造單位所出據(jù)的相關(guān)圖紙及工藝要求等相關(guān)資料來設(shè)計，其基礎(chǔ)形式通常是大塊式，如若機器操作平臺需置于二樓，應(yīng)選取墻式。此外，在基礎(chǔ)形式設(shè)計中，應(yīng)盡量遵循結(jié)構(gòu)簡，質(zhì)量對稱，不出現(xiàn)應(yīng)力集中，提高剛度。

2.所設(shè)計的壓縮機基礎(chǔ)需區(qū)別于廠房等其它形式的建筑物，如這些建筑物地基與壓縮機基礎(chǔ)埋置嘗試十分接近時，那么各結(jié)構(gòu)之間應(yīng)距離應(yīng)控制在100毫米以上。當壓縮機振動影響到其工作范圍內(nèi)的人員或機器等時，需調(diào)整其擺放方位或進行隔振處理。

3.壓縮機基礎(chǔ)最好選擇置于均勻土層上，且最好為中低壓縮性土層，當工作地為軟弱地基時，需進行一定的地基處理工作。同時，應(yīng)盡量選取更符合實際情況的地基動力參數(shù)，選取原則如下：當機器的擾力圓頻率小于機組豎向固有圓頻率時，基礎(chǔ)的埋置深度和地面對地基剛度影響宜少考慮。

4.在進行基礎(chǔ)設(shè)計時，不可忽略固有圓頻率發(fā)生變更問題。在確定基礎(chǔ)材料時應(yīng)優(yōu)先考慮以下問題：用于基礎(chǔ)建造的原料盡量選用鋼筋混凝土或混凝土形式，且混凝土強度應(yīng)大于C20，用于墊層的混凝土等級為C15。基礎(chǔ)底板懸臂長度：混凝土底板，不宜大于板的厚度；鋼筋混凝土底板，豎向振動為主時，不宜＞2.5倍板厚；水平振動為主時，不宜＞3.0倍板厚。機器底邊緣至基礎(chǔ)邊緣的距離不應(yīng)＜100mm。

5.墻式基礎(chǔ)和體積＞40m3的塊體基礎(chǔ)或＜40m3的帶有懸臂式底板的塊體基礎(chǔ)，應(yīng)沿四周，頂面和底面配置鋼筋網(wǎng)，其基礎(chǔ)鋼筋可按下列規(guī)定配置：塊體基礎(chǔ)的側(cè)面，頂面設(shè)置鋼筋網(wǎng)，直徑為10～14mm，間距為200～300mm；墻式基礎(chǔ)墻面鋼筋網(wǎng)，豎向鋼筋直徑為12～16mm，水平向鋼筋直徑為10～14mm，間距為200～300mm。

6.當壓縮機的沉降較為敏感或機器本身有生產(chǎn)過程中具有十分重要的地位時，要依據(jù)演出觀測點設(shè)置原則及實際工作情況，在活塞式壓縮機基礎(chǔ)周圍安置沉降觀測點，對基礎(chǔ)進行永久沉降觀測。

7.如果按照設(shè)計要求設(shè)計的壓縮機基礎(chǔ)體積很大時，要想完成基礎(chǔ)建造，僅進行一次混凝土澆灌，是不能滿足設(shè)計要求的，可通過在底板表面設(shè)置施工縫，且在底板頂與上部基礎(chǔ)銜接處加設(shè)重直插筋。

三、壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計的計算

1.手工計算

手工計算包括擾力計算、靜力計算、動力計算；擾力計算：水平擾力、垂直擾力、回轉(zhuǎn)力矩和扭轉(zhuǎn)力矩計算；靜力計算：基組重心的核算，地基承載力驗算和基礎(chǔ)局部構(gòu)件的承載力驗算；動力計算：進行基礎(chǔ)的動力計算時，應(yīng)確定基礎(chǔ)上的擾力和擾力矩的方向和位置，并計算基礎(chǔ)頂面最大振動線位移和最大振動速度；因手算復(fù)雜，花費時間長，結(jié)果易出錯，所以不再采用。擾力計算：水平擾力、垂直擾力、回轉(zhuǎn)力矩和扭轉(zhuǎn)力矩計算；靜力計算：基組重心的核算，地基承載力驗算和基礎(chǔ)局部構(gòu)件的承載力驗算；動力計算：進行基礎(chǔ)的動力計算時，應(yīng)確定基礎(chǔ)上的擾力和擾力矩的方向和位置，并計算基礎(chǔ)頂面最大振動線位移和最大振動速度。

2.用計算機軟件計算

常用的壓縮機基礎(chǔ)計算機軟件采用中國石化集團公司建筑設(shè)計技術(shù)中心站的BMCAD大塊式動力基礎(chǔ)設(shè)計程序。軟件功能如下：能在輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)條件下完成基礎(chǔ)的靜力，動力計算；軟件的靜力計算：地基強度驗算、基礎(chǔ)偏心值驗算、基礎(chǔ)碰撞等的驗算；軟件的動力計算：各種動力參數(shù)、振動線位移、速度、頻率等的計算；繪圖功能：繪制基礎(chǔ)模板圖、基礎(chǔ)配筋圖等；總之，通過進行系統(tǒng)計算，可以快捷形成各種計算結(jié)果文件和圖形輸出。

結(jié)語：

綜上所述，本文通過對活塞式壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計中的相關(guān)參數(shù)的計算方法及設(shè)計方法的分析和探討，達實現(xiàn)了對活塞式壓縮機基礎(chǔ)設(shè)計方法的歸納和總結(jié)。在這一設(shè)計工作中，相應(yīng)的動力基礎(chǔ)設(shè)計和計算，比較復(fù)雜，且難度較大，在計算過程當中應(yīng)嚴格把握計算方法，并較好的利用高水平的現(xiàn)代化計算手段，從而更好的完成相關(guān)設(shè)計內(nèi)容。此外，在進行具體的活塞式壓縮機施工圖設(shè)計時，要對較易出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)多加注意，并進行適時的監(jiān)督及復(fù)核工作，從而完成整體的高質(zhì)量活塞式壓縮機設(shè)計，使設(shè)計產(chǎn)品更好的滿足工程需求。

[1]陳宗華，谷傳綱，舒信偉.基于CFD技術(shù)的離心壓縮機徑向進氣室結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計[J].機械工程學(xué)報.2010(14).

[2]張鵬.基于振動信號分析的往復(fù)式壓縮機狀態(tài)監(jiān)測與評估技術(shù)[D].東北石油大學(xué)2011.

[3]張洋洋.基于多Agent技術(shù)的往復(fù)式壓縮機在線智能診斷系統(tǒng)研究[D].大連理工大學(xué)2012.