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摘要:闡述落地式離心泵基礎(chǔ)的一般設(shè)計步驟,總結(jié)此類設(shè)備基礎(chǔ)在設(shè)計中應(yīng)注意的各種問題
關(guān)鍵詞:落地式;泵基礎(chǔ);設(shè)計;
引言
石油化工行業(yè)內(nèi)的離心泵基礎(chǔ)比較常見,根據(jù)安裝位置可分為落地式和樓面式。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式主要可分為鋼筋混凝土塊式和框架式。泵基礎(chǔ)設(shè)計的要點有:基礎(chǔ)強度要求,基礎(chǔ)沉降問題,設(shè)備抗震動問題。離心泵基礎(chǔ)設(shè)計質(zhì)量的好壞,直接影響著離心泵的安裝,運轉(zhuǎn),使用過程。而且離心泵基礎(chǔ)除了承受設(shè)備本身重量和運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的作用力和震動力之外,還要吸收和隔離由于工作時產(chǎn)生的振動,并有防止共振現(xiàn)象發(fā)生的要求。因此,設(shè)計好離心泵基礎(chǔ)基礎(chǔ)對設(shè)備的順利安裝和運行有著重要的意義,在此就以石油化工落地式離心泵基礎(chǔ)為例做簡單介紹。
1設(shè)計落地式離心泵基礎(chǔ)時,一般應(yīng)先取得以下資料
1.1設(shè)備基礎(chǔ)的型號、轉(zhuǎn)速、功率、規(guī)格及輪廓尺寸圖等;
1.2設(shè)備機器的自重,重心及傳至基礎(chǔ)的各種恒、活荷載值,設(shè)備動荷載值及其作用位置和方向;
1.3基礎(chǔ)的初步模板圖、設(shè)備底座的外廓尺寸、基礎(chǔ)頂面的設(shè)計標高、地腳螺栓(或地腳螺栓孔)的位置及規(guī)格;
1.4設(shè)備基礎(chǔ)在生產(chǎn)裝置中的座標定位及鄰近建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)圖;
1.5建設(shè)場地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察資料。
2確定基礎(chǔ)的形式及頂面尺寸
設(shè)備基礎(chǔ)形式一般采用整體現(xiàn)澆鋼筋混泥土塊式基礎(chǔ)。通常泵基礎(chǔ)的頂面尺寸的確定則主要根據(jù)“設(shè)備底座的外廓尺寸”和“地腳螺栓(或地腳螺栓孔)的位置及規(guī)格”兩點共同確定。
1)根據(jù)設(shè)備底座的外廓尺寸,為避免基礎(chǔ)邊緣混凝土不受集中力影響以及保證設(shè)備運行的穩(wěn)定,設(shè)備底座邊緣至基礎(chǔ)頂面邊緣的距離不宜小于100mm。
2)地腳螺栓分直接埋入式(直埋)和預(yù)留孔埋置(預(yù)埋)2種。根據(jù)規(guī)定,螺栓直埋時,其中心線至基礎(chǔ)邊緣距離不應(yīng)小于4d,且不應(yīng)小于100mm(注:d為螺栓直徑,且d>20時不應(yīng)小于150mm)和錨板寬度一半加50mm;螺栓預(yù)埋時,預(yù)留孔邊至基礎(chǔ)邊緣距離不應(yīng)小于100mm。
3確定基礎(chǔ)的埋深及底面尺寸
3.1離心泵基礎(chǔ)底面平均壓力值,應(yīng)符合下式要求:Pk≤ηfaPk——相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時,基礎(chǔ)底面處的平均靜壓力值,kN/m2;η——地基承載力的動力修正系數(shù),一般可取0.8;fa——修正后地基承載力特征值,按GB50007的規(guī)定采用,
3.2基組(包括機器、基礎(chǔ)和基礎(chǔ)上回填土)的總重心與基礎(chǔ)底面形心宜位于同一垂直直線上,如果偏心不可避免時,偏心距與基底邊長(平行于偏心方向)的比值,應(yīng)符合下列要求:
1)當?shù)鼗休d力特征值小于或等于150kPa時,不應(yīng)大于3%;
2)當?shù)鼗休d力特征值大于150kPa時,不應(yīng)大于5%。
3.3考慮到動設(shè)備的動力特性,基礎(chǔ)質(zhì)量應(yīng)大于設(shè)備質(zhì)量的3~5倍。根據(jù)上述3點可基本確定基礎(chǔ)的埋深及底面尺寸。
4基組總重心及動力計算
4.1基組總重心,應(yīng)按下列公式計算:x0=∑i=1nmi?xi∑inmiy0=∑i=1nmi?yi∑inmiz0=∑i=1nmi?zi∑inmix0——基組總重心的橫坐標,m;xi——分別為基礎(chǔ)、電機及泵的重心橫坐標,m;y0——基組總重心的縱坐標,m;yi——分別為基礎(chǔ)、電機及泵的重心縱坐標,m;z0——基組總重心的豎向坐標,m;zi——分別為基礎(chǔ)、電機及泵的重心豎向坐標,m;mi——基礎(chǔ)、電機、泵及附件的質(zhì)量,kg。
4.2當?shù)鼗休d力特征值不小于80kPa、電機功率不大于560kW且離心泵基礎(chǔ)的質(zhì)量不小于機器質(zhì)量三倍時,可不做動力計算。
4.3當基礎(chǔ)需作動力計算時,基礎(chǔ)的允許振幅,應(yīng)符合下表規(guī)定?;A(chǔ)的允許振幅[A]轉(zhuǎn)速,r/mim1000≥n>750750>n≥500n<500[A],mm0.080.120.16(當n>1000r/min時,允許振幅[A]可根據(jù)制造廠要求確定,或取0.08mm)
4.4當基礎(chǔ)需作動力計算時,基礎(chǔ)的最大振動速度不應(yīng)大于6.3mm/s。
4.5基礎(chǔ)的振動線位移、最大振動速度,應(yīng)按GB50040的規(guī)定計算。
5基礎(chǔ)的構(gòu)造要求
5.1設(shè)備基礎(chǔ)一般為無筋整體現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ),素混凝土的強度等級不得低于C15,鋼筋混凝土的混凝土不得低C20,墊層一般采用C15,以上取值還應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別等滿足國家設(shè)計規(guī)范的要求。
5.2在凍土地區(qū),建在室外的泵基礎(chǔ)的地基,應(yīng)采取防凍脹措施。
5.3基礎(chǔ)防腐。設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)腐蝕性介質(zhì)的情況采取必要的防腐措施,一般情況下,可以采取刷冷底子油或環(huán)氧煤瀝青等方式,可靈活選擇。
5.4基礎(chǔ)頂面的二次澆灌層,厚度宜為30mm~50mm,材料宜采用高強無收縮二次灌漿料。當采用高強無收縮二次灌漿料時,其強度不宜低于:1天為20MPa,3天為40MPa,28天為50MPa,并具有較好的流動性。當采用細石混凝土時,其強度等級應(yīng)比基礎(chǔ)混凝土強度等級提高一級。
5.5自制地腳螺栓下端宜采用直鉤型式,直鉤長度不應(yīng)小于地腳螺栓直徑的4倍;埋置深度L不應(yīng)小于地腳螺栓直徑的20倍,且不應(yīng)小于300mm。
5.6基礎(chǔ)的地腳螺栓的材質(zhì)除有特殊要求外,應(yīng)采用未經(jīng)加工的Q235-B鋼。
5.7地腳螺栓預(yù)留孔底至基礎(chǔ)底面的距離,不應(yīng)小于100mm;地腳螺栓底端至預(yù)留孔底的距離,不應(yīng)小于50mm。
6結(jié)論
綜上所述,設(shè)備基礎(chǔ)需要考慮多方面的因素,而最終確定一個比較合理經(jīng)濟的方案,此外,設(shè)備基礎(chǔ)的設(shè)計還應(yīng)考慮基礎(chǔ)的不均勻沉降,設(shè)備振動比較大時,還應(yīng)做詳細的動力計算,在此不做詳述,可參照相關(guān)規(guī)范進行動力設(shè)計。
參考文獻:
[1]SHT3057-2007,石油化工落地式離心泵基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]
[2]GB50040-1996,動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]
[3]韓立平,常見機泵類設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計簡介,純堿工業(yè),2008
作者:趙凱 單位:鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司