大型泵的安裝--堅實(shí)的地基和地腳螺栓

　　混凝土地基和樁基是大型泵最常用的兩種地基。而混凝土地基應該是第一選擇，樁基適用于更復雜的泵。本文試著(zhù)為讀者提供大型泵的地基和地腳螺栓的相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗。

　　泵主要有兩種地基選擇：混凝土地基和樁基。這份動(dòng)態(tài)研究結果顯示，對于某些大型泵，樁基有時(shí)是唯一能夠提供足夠的頻率分離避免共振的選擇�；炷�土地基的主固有頻率包括：

　　1.橫向

　　2.縱向

　　3.擺動(dòng)

　　所有的固有頻率都應該遠離泵的運轉激發(fā)頻率，避免共振，滿(mǎn)足泵地基的振動(dòng)極限。泵組有時(shí)會(huì )同時(shí)產(chǎn)生低頻激發(fā)和高頻激發(fā)。在地基的設計中，低頻范圍(3000 rpm以下)比高頻范圍(4000 rpm以上)更關(guān)鍵。

泵的地基

　　混凝土地基方案應該是所有泵的第一選擇。為防止發(fā)生共振，應該嘗試各種方法在地基的固有頻率和泵的激發(fā)頻率之間產(chǎn)生足夠的頻率分離。通過(guò)增加占地面積可以提高地基的固有頻率，而增加地基的重量可以降低固有頻率。

　　在相對較硬的底座上的混凝土地基的固有頻率可能在30-50赫茲(1800-3000 rpm)，通常接近于一些常用泵、電機或其他驅動(dòng)器的運轉頻率。通常，對于這類(lèi)地基，在增大縱向固有頻率的同時(shí)不可能不增大橫向固有頻率。但是，樁基比混凝土地基更容易控制，可以個(gè)別調整地基的固有頻率。通過(guò)改變地樁的數量及其直徑，可以增大固有的縱向和搖擺頻率，同時(shí)保持橫向固有頻率不變。

　　樁基可以微調橫向固有頻率而過(guò)調縱向和搖擺固有頻率(這一點(diǎn)可能是某些特殊泵的要求)。

　　對于關(guān)鍵的大型動(dòng)力泵(1 MW以上)，建議下列關(guān)于動(dòng)力學(xué)和地基設計的標準：

　　1. 對于地基的中心，振動(dòng)限制范圍通常為0.3-1 mm/s。

　　2. 在地基表面(或地基螺栓的位置)，通常采用的振動(dòng)限制范圍是1-2 mm/s。

　　3. 對于軸承殼，振動(dòng)限制范圍可能指定為2-4 mm/s。

　　以上提到的限制僅適用于不會(huì )發(fā)生共振(或不會(huì )發(fā)生疲勞故障)的場(chǎng)合。換句話(huà)說(shuō)，在所有的激發(fā)頻率和固有頻率之間應該保留15-20%的余量。在建筑現場(chǎng)，土壤測試得到的土壤剪切模量可能有很大的差異。

　　如果土壤比較堅硬(或比較柔軟)，可能會(huì )增大(或降低)固有頻率，因此有可能會(huì )發(fā)生共振。最好的辦法是綜合兩種結果，制定兩套復合的土壤狀態(tài)，分別展示最柔軟的和最堅硬的土壤狀態(tài)。靈敏度分析有助于確定最終的泵的地基的設計。地樁的設計(地樁直徑、地樁數量和其他)應該優(yōu)化。

　　關(guān)于泵的地基的注意事項

　　泵的地基應該足夠大，正確施工并保持良好的狀態(tài)。最重要的原則之一是混凝土的重量大約是動(dòng)態(tài)泵(離心泵或軸流泵)重量的三倍。在泵的使用期間(可能長(cháng)達30年以上)，無(wú)論哪種運行模式，地基/安裝系統應該滿(mǎn)足下列要求：

　　1.支撐泵及相關(guān)設備。

　　2.將振動(dòng)及其產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)壓力通過(guò)地基(和土壤)有效傳輸出去，降低或消除這些振動(dòng)的有害影響。

　　泵的地基和安裝系統難以設計和實(shí)施的主要問(wèn)題就是“振動(dòng)”。振動(dòng)能量通過(guò)地基以波的形式進(jìn)出地基，從而被土壤吸收。但是泵和地基的整體結構如果發(fā)生斷裂、破損或分離將會(huì )阻礙振動(dòng)波的傳輸。

　　地基應該是一個(gè)整體結構，墊子、混凝土地基、水泥漿和泵應該是一個(gè)整體。如果泵必須安裝在撬裝設備上，最好采用下面兩種方案：

　　■在撬裝底座的頂端使用地腳螺栓。

　　■用合適的水泥漿填充撬裝底座的空隙。

　　地基的尺及其重心應該格外注意。泵的動(dòng)態(tài)壓力和泵-地基系統的重心之間的高度差異應該盡量達到最小。非常粗略的講，對于小型泵組(<1 MW)，最低的地基高度(厚度)應該為0.4米，大型泵組為0.8米。泵的地基基體應該與所有的周?chē)�結構機械的隔離開(kāi)來(lái)。

　　錯誤處理的混凝土可能會(huì )將設計強度降低50%之多。正確的做法應該是，在足夠長(cháng)的時(shí)間內保持混凝土的濕度和溫度恒定，以便它能夠達到所需要的壓縮和拉伸強度。

泵的地腳螺栓

　　地基的地腳螺栓應該具有足夠大的尺寸和足夠多的材料。地腳螺栓將地基和泵夾在一起。它們的目的是防止地基和泵之間的移動(dòng)或分離。分離將會(huì )阻礙振動(dòng)從地基完全傳輸至土壤。為了減輕振動(dòng)，最好的辦法就是盡量增大地腳螺栓的拉伸強度。拉伸強度通常是有限的。

　　有時(shí)，地腳螺栓只拉緊到其抗屈強度的25-30%。完全發(fā)揮效力的地腳螺栓應該拉緊到抗屈強度的50-60%(不超過(guò)65%)。地腳螺栓通常應該有一半是嵌入墊子的。地腳螺栓與將墊子和地基連接在一起的鋼筋相結合，有助于將地基和泵保持在一起。被拉伸的地腳螺栓部分應該拉伸到可能的最大長(cháng)度(理想長(cháng)度是地腳螺栓長(cháng)度的50%)。

　　地基故障的首要原因是斷裂，斷裂的首要原因是設計和安裝錯誤的地腳螺栓。地腳螺栓底部的板子或部件應該慎重選擇，端頭邊緣最好是圓的，端頭直徑應該是螺栓直徑的3-4倍，這樣混凝土上的拉伸力就會(huì )從螺栓中被進(jìn)一步推出。

　　較長(cháng)的螺栓會(huì )降低蠕變導致的拉力損失，減輕螺栓端頭處的混凝土應力。此外，長(cháng)螺栓可以將來(lái)自潤滑油和化學(xué)品的壓力區域分離開(kāi)。大型泵(>3 MW)的地腳螺栓長(cháng)度最好大于0.5米。

　　地腳螺栓套筒或頂蓋是一直都推薦使用的。波紋地腳螺栓套筒是最佳選擇。螺栓應該避免接觸其上半段長(cháng)度之上的環(huán)氧灰漿。為此，螺栓的上半段需要包裹一層膠帶或者覆蓋一層管道絕緣泡沫(或者類(lèi)似的東西)。螺栓和凹槽應該盡量遠離地基的邊(最小250毫米)。