活塞式壓縮機基礎設計方法

辛宇

北京石油化工工程有限公司西安分公司

活塞式壓縮機基礎設計方法

辛宇

北京石油化工工程有限公司西安分公司

在石油化工企業的日常生產過程，會較多的用到活塞式壓縮機，因為其具有結構相對簡潔，使用壽命更長，且能夠較好的實現大容量輸出及高壓輸出等優點。雖然活塞壓縮機具有諸多的優點，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備過程中就盡最大可能的優化設計方案，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的設計工作，通常會運用專業化的設計軟件來完成其相關設計。本文中主要針對活塞式壓縮機基礎設計方法進行了詳細的分析及論述，以期為相關的設計工作提供有價值的參考。

活塞式壓縮機；基礎設計方法；分析研究

活塞式壓縮機在工作中通常是由氣缸、腸子閥以及做往復運動的活塞的共同作用來完成相應的工作任務的。活塞壓縮機組通常以電動機、壓縮機為主要部件，這兩部分是由定子與轉子構成，其中轉子工作時引起的振動使得活塞式壓縮機產生基礎性振動。在進行活塞式壓縮機基礎進行相關參數計算及設計時，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，使所設計的活塞式壓縮機更加可靠，降低故障發生機率，增加使用壽命。

一、壓縮機基礎的計算方法

共振法和振幅法是活塞式壓縮機較為常見的計算方法，在設計過程中，使用共振法為了避免共振現象的發生，自振頻率要與機器的工作頻率之間存在±20%左右的差值，而用振幅法設計是要將振幅值控制在允許的范圍之內。我國壓縮機動力計算規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計方案合理性檢驗。基礎振幅越小，動力性能越好。

二、壓縮機基礎的構造要求

1.在進行壓縮機基礎外該設計時，其尺寸通常要根據制造單位所出據的相關圖紙及工藝要求等相關資料來設計，其基礎形式通常是大塊式，如若機器操作平臺需置于二樓，應選取墻式。此外，在基礎形式設計中，應盡量遵循結構簡，質量對稱，不出現應力集中，提高剛度。

2.所設計的壓縮機基礎需區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埋置嘗試十分接近時，那么各結構之間應距離應控制在100毫米以上。當壓縮機振動影響到其工作范圍內的人員或機器等時，需調整其擺放方位或進行隔振處理。

3.壓縮機基礎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，應盡量選取更符合實際情況的地基動力參數，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.在進行基礎設計時，不可忽略固有圓頻率發生變更問題。在確定基礎材料時應優先考慮以下問題：用于基礎建造的原料盡量選用鋼筋混凝土或混凝土形式，且混凝土強度應大于C20，用于墊層的混凝土等級為C15。基礎底板懸臂長度：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。機器底邊緣至基礎邊緣的距離不應＜100mm。

5.墻式基礎和體積＞40m3的塊體基礎或＜40m3的帶有懸臂式底板的塊體基礎，應沿四周，頂面和底面配置鋼筋網，其基礎鋼筋可按下列規定配置：塊體基礎的側面，頂面設置鋼筋網，直徑為10～14mm，間距為200～300mm；墻式基礎墻面鋼筋網，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過程中具有十分重要的地位時，要依據演出觀測點設置原則及實際工作情況，在活塞式壓縮機基礎周圍安置沉降觀測點，對基礎進行永久沉降觀測。

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

三、壓縮機基礎設計的計算

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、回轉力矩和扭轉力矩計算；靜力計算：基組重心的核算，地基承載力驗算和基礎局部構件的承載力驗算；動力計算：進行基礎的動力計算時，應確定基礎上的擾力和擾力矩的方向和位置，并計算基礎頂面最大振動線位移和最大振動速度；因手算復雜，花費時間長，結果易出錯，所以不再采用。擾力計算：水平擾力、垂直擾力、回轉力矩和扭轉力矩計算；靜力計算：基組重心的核算，地基承載力驗算和基礎局部構件的承載力驗算；動力計算：進行基礎的動力計算時，應確定基礎上的擾力和擾力矩的方向和位置，并計算基礎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

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

結語：

綜上所述，本文通過對活塞式壓縮機基礎設計中的相關參數的計算方法及設計方法的分析和探討，達實現了對活塞式壓縮機基礎設計方法的歸納和總結。在這一設計工作中，相應的動力基礎設計和計算，比較復雜，且難度較大，在計算過程當中應嚴格把握計算方法，并較好的利用高水平的現代化計算手段，從而更好的完成相關設計內容。此外，在進行具體的活塞式壓縮機施工圖設計時，要對較易出現問題的結構多加注意，并進行適時的監督及復核工作，從而完成整體的高質量活塞式壓縮機設計，使設計產品更好的滿足工程需求。

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