【壓縮機網】1、壓縮機基礎振動的影響及允許振動范圍

　　1.1基礎振動對機器的影響

　　機器設備運行的過程中會產生振動，但是不同型號的機器設備在不同的工作狀態下所產生的振動是不相同的。可由機器設備在運行時的振動大小來判斷機器本身的質量等級。如果機器設備的振動較大，根本沒有辦法正常的工作，機器設備的振動可以根據機器的表面以及軸承和安裝等處的振動得以反映和表征。要考慮到機器的振動是否影響機器的工作性能、機器在工作時是否安全、機器設備里邊的主要零部件是否能夠承受因為振動而產生的壓力，機器設備本身所帶有的重要儀器能否正常的工作。

　　1.2基礎允許振動范圍

　　根據《動力機器基礎設計規范》GB50040-96，活塞式壓縮機基礎頂面的允許振動為：活塞式壓縮機基礎振幅值的標準主要是以機器運行良好為依據，而不是以人的生理影響為標準，因為操作人員不是長期在壓縮機基礎上工作，而是巡回操作。
　　n<或=300r/min的活塞式壓縮機采用振幅控制，基礎頂面控制點的z*大振動線位移步應大于0.2mm；>n>300r/min的活塞式壓縮機采用速度控制，基礎頂面控制點的z*大振動速度不應大于6.3mm/s。計算振幅為一、二階振幅疊加，并用等效圓頻率來控制。

　　2、基礎振動對地基土的影響

　　2.1土的動強度和動變形

　　2.1.1土的動強度特性

　　土的動強度是指土在一定動荷作用次數下，產生某個指定的破壞應變所需要的動應力。顯然，破壞應變和振次的數值不同，相應的動強度也就不同。土的動強度特征主要反映在速率效應和循環效應兩個方面。不同的動荷作用速率和不同的循環作用次數，動強度也不同。

　　2.1.2土動強度受影響的主要原因

　　（1）土性。土的粒度和密實度以及結構性和含水量等等方面的原因造成對動強度的影響。

　　（2）靜應力狀態。土動強度受靜應力狀態的應力水平和動靜應力組合的影響。

　　（3）動荷。動荷的大小和循環次數以及頻率、波形、動荷引起的剪應力方向對土動強度造成影響。

　　2.1.3土的動變形

　　土的動變形是指動載荷作用下土體產生附加變形，一般有以下兩種情況：一是動荷作用下土體產生振動壓密；二是在動荷作用下土地發生強度破壞，產生殘余變形，稱為“震陷”。振動壓密多發生在較松散的無粘性土中；震陷一般發生在軟粘性土中。土的動變形與土的初始密度、天然濕度、初始靜應力狀態、動荷作用次數以及振動持續時間等因素有關。

　　2.1.4地基土的動承載力

　　地基可能會受到動荷載作用的影響，產生強度的破壞，有可能會附加變形，因此產生基礎沉陷、滑移或者轉動。理論上來說相對繁瑣，動承載力包括動荷特性、動荷持續時間等等。所以大部分都運用將動荷所產生的慣性力引入靜力平衡方程中進行分析，屬于“擬動力法”。結合前面所描述，按照《動力機器基礎設計規范》進行大型壓縮機地基基礎設計時，采用地基承載力的動力折減系數來考慮動荷載下地基承載力的降低，并引入地基土的動沉陷影響系數。

　　3、基礎振動對人體影響

　　在不同的環境里，振動對人體影響可分為以下兩種情況。

　　3.1從勞動保護角度考慮

　　全身振動通過物理效應和生物學效應會對人體的骨骼、肌腱、循環系統、消化系統、神經系統、呼吸系統及新陳代謝等多方面造成影響和危害。

　　3.2從環境保護角度考慮

　　環境振動傳達至居民處，其強度小于，甚至遠小于作業環境中操作工人所在處的振動強度，不至于危害居民身體健康，但居民的正常生活將會受到不同程度的干擾。

　　4、壓縮機基礎的振動控制方法

　　大型壓縮機基礎設計時，為了減小基礎的振動速度和位移，應盡可能減小基礎的高度，使基礎平面對稱布置，且盡可能減小壓縮機主撬的重心與機組總重心之間的距離，以減小機器振動引起的總扭矩和回轉力矩。

　　4.1調整基礎的剛度

　　4.1.1調整基礎的底面積

　　若保持基礎的質量不變，增大基礎的底面積，則基礎的剛度增大，提高基礎的固有頻率。

　　4.1.2調整基礎的高度

　　若保持基礎的質量不變，增大基礎的底面積，則基礎的剛度增大，提高基礎的固有頻率。

　　4.1.3調整地基的水平剛度

　　若在基礎周邊布置一排斜樁，可以增大基礎（地基土）的水平剛度。在基礎底面增設毛石混凝土墊層，但墊層與基礎混凝土分開澆筑，則可以只增大基礎（地基土）的剛度，而不增加基礎的質量，從而提高基礎的固有頻率。

　　4.2調整基礎的參振質量

　　4.2.1采用聯合基礎

　　一般情況下，采用聯合基礎時基礎的質量和剛度同時增大，但基礎抗彎剛度和慣性距增長的幅度遠遠高于基礎質量增長的幅度。因此，聯合基礎的固有頻率通常高于單獨基礎。對于低頻率振動的機器，可采用聯合基礎提高基礎的固有頻率以避開共振區。

　　4.2.2利用混凝土地坪和“土釘樁”的作用

　　主要是提高基礎的抗壓剛度和轉動剛度，兩者都可以顯著減小基礎的振動速度和位移，但由于基礎參振質量的增加，必須根據動力計算分析和試驗結果來確定對基礎自振頻率的影響。
 
　　4.3基礎隔振與減震設計

　　4.3.1基礎隔振設計

　　對機器自身振動較大或周圍環境對機器振動控制要求較高的情況，可以對基礎采用隔振設計。隔振基礎必須設計成雙層基礎，上層基礎與機器鏈接，下層基礎放置在地基土上，上、下層基礎之間設置隔振彈簧。其作用是通過設置隔振彈簧，減小上部機器傳給下層基礎的擾力，從而減小機器振動對地基土的影響。

　　4.3.2減震設計

　　基礎減震設計是在隔振基礎的基礎上設置阻尼器，改變機器和上部基礎振動的阻尼比，以減少機器自身的振動。其他類型的震動設備，也可借鑒以上方法降低震動危害。

　　5 結語

　　一般氣田集氣站和天然氣中央處理廠中的大型天然氣壓縮機都是該類站中的核心設備，大部分都是使用曲柄連桿式和往復活塞式壓縮機。因為旋轉時會產生不平衡的質量慣性力也就是離心力，由活塞往復運動產生質量慣性力，所以就出現了振動的現象。機器設備和人的身體以及所在地基都會因為振動而受到不好的影響，必須采取相應的措施，控制設備的振動在能夠接受的范圍內。

　　參考文獻
　　[1]張學軍，大型工業天然氣壓縮機站分布式監控系統[J]，化工自動化及儀表，2010,(01:)05-108
　　[2]李俊山，天然氣壓縮機可靠性分析[J]，西南石油學院，2005.(05)56-123.

來源：■文/中國石油長慶油田分公司第三采氣廠 陳喜軍