徐先強

【摘要】在冶金行業(yè)中，動力設(shè)備處于核心地位，對冶金的效率和質(zhì)量具有重要的影響。冶金行業(yè)動力設(shè)備的類型比較豐富，在使用的過程中都會產(chǎn)生比較大的振動，會給設(shè)備的使用安全帶來不良的影響。筆者致力于冶金動力設(shè)備設(shè)計數(shù)十年，本文在動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，從動力設(shè)備的擾力類型、頻率的計算和固有頻率的調(diào)整等方面對動力設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計進行了分析，以期為同行產(chǎn)生一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】動力設(shè)備；基礎(chǔ)設(shè)計；流程；關(guān)鍵點

動力設(shè)備以安裝工藝為標準可以分為兩種，分別是：基礎(chǔ)地面動力設(shè)備與樓面結(jié)構(gòu)動力設(shè)備。但是無論哪種設(shè)備在運行的過程中都會產(chǎn)生比較大的振動，會引發(fā)一系列的問題，比如：設(shè)備無法正常運行、墻體開裂、設(shè)備的地腳螺栓脫離地面、影響吊車運行等[1]。這一問題的解決措施就是使用科學的方法對動力設(shè)備的基礎(chǔ)進行設(shè)計。筆者結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，對動力設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計進行如下分析，以期為動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計的完善產(chǎn)生一定的參考價值。

一.動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計流程

第一，以樣本與規(guī)范為基礎(chǔ)對基礎(chǔ)設(shè)備的外形進行確定；第二，以設(shè)備樣本為基礎(chǔ)對設(shè)備靜力荷載分布、擾力大小、擾力方向和擾力頻率進行明確；第三，對基組總重心的規(guī)范性與基礎(chǔ)地面形心偏心距的規(guī)范性進行核實；第四，對基礎(chǔ)的自振頻率進行計算，盡量避免其在共振區(qū)工作，但是在實際的工作過程中，讓其完全脫離共振區(qū)是不實際的，只能通過合理的計算讓其盡量的遠離共振區(qū)。第五，對基礎(chǔ)振幅進行計算，對其范圍的規(guī)范性進行檢驗。第六，對框架式基礎(chǔ)和墻式基礎(chǔ)，要對結(jié)構(gòu)在動力作用下承受的能力進行計算，如不符合要求，要對其進行修改。

二.擾力類型分析

設(shè)備類型不同，擾力形式也不同。以設(shè)備擾力與水平面的關(guān)系進行劃分，可以將其劃分為四種類型，分別是：垂直往復(fù)振動、繞垂直軸扭轉(zhuǎn)振動、水平往復(fù)振動、繞水平軸扭轉(zhuǎn)振動[2]。如果設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，上述擾力形式也會發(fā)生耦合現(xiàn)象，比如設(shè)備出現(xiàn)水平往復(fù)振動擾力，其偏心有可能就會發(fā)生水平扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動。在耦合作用下，各個方向上的擾力與頻率及各個類型的擾力與頻率會相應(yīng)的增加，設(shè)備振動頻率的分布范圍會擴展，設(shè)計難度也會相應(yīng)的增加。因此，在對動力設(shè)備進行基礎(chǔ)設(shè)計時，要盡量避免耦合現(xiàn)象的出現(xiàn)。

三.頻率計算

動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計中對于頻率的計算可以分為兩種，其一是實測，其二是理論計算。在實際的設(shè)計過程，利用實測數(shù)據(jù)進行對比分析得出的結(jié)果的可靠性比較高。但是實際的設(shè)計過程中，對于頻率計算的主要方法還是理論計算。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和有限元的應(yīng)用，計算速度與計算結(jié)果的精度都有了很大程度的提升，在很大程度上解決了動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計中的計算問題。但是，頻率的理論計算值與實測值往往會有很大的誤差，其誤差一般在20%左右，有的時候卻可以達到35%[3]。為了有效的減小誤差，在頻率計算的時候要對計算參數(shù)的意義進行真正的理解，比如：當設(shè)備的擾力圓頻率比基組豎向的固有頻率小的時候，要盡量少考慮基礎(chǔ)埋深與地面對基礎(chǔ)剛度產(chǎn)生的影響；當設(shè)備的擾力圓頻率比基組豎向的固有頻率大的時候，要盡量充分考慮基礎(chǔ)埋深與地面對基礎(chǔ)剛度產(chǎn)生的影響。

四.固有頻率調(diào)整

為了將動力設(shè)備的振動控制到最小，就要對其固有頻率進行調(diào)整。一般情況下，動力設(shè)備的基礎(chǔ)有三種形式，其一是大塊式基礎(chǔ)；其二是框架式基礎(chǔ)；其三是墻式基礎(chǔ)。但是不管動力設(shè)備的基礎(chǔ)是那種類型，其固有頻率的調(diào)整原理都一樣，計算公式為：ω= = δ（公式一），即以動力設(shè)備的質(zhì)量與剛度為基礎(chǔ)，對其進行調(diào)整。

比如對于大塊式基礎(chǔ)的動力設(shè)備，對其固有頻率的調(diào)整方法如下。由于大塊式基礎(chǔ)與理想的剛體比較接近，因此在計算的時候只對地基變形進行考慮即可，也就是將地基剛度等同于基組剛度。在對地基剛度進行計算的時候使用抗壓剛度系數(shù)Cz進行計算，其物理意義技術(shù)地基表面的單位面積上出現(xiàn)均勻單位壓陷時需要的力，其單位是KN/m3。由公式一計算可得基組的固有頻率ω= ，其中s是基地的面積。由此可見，為了有效的避開共振區(qū)，如果擾頻比較低，就要將ω適當?shù)奶岣?，此時，在對動力設(shè)備進行基礎(chǔ)設(shè)計時，要將其底面積擴大，將埋深變淺；如果擾頻比較高，就要將ω適當?shù)慕档?，此時，在對動力設(shè)備進行基礎(chǔ)設(shè)計時，要將其底面積縮小，將埋深變深。

一般情況下，壓縮機基礎(chǔ)在調(diào)頻方面都具有一定的代表性，活塞式壓縮機的轉(zhuǎn)速一般在1000轉(zhuǎn)/分鐘以下，在此基礎(chǔ)上，要想將基組的固有頻率提高，就要將埋深減小。如果壓縮機的轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)/分鐘以上，為了將基組的固有頻率降低，就要將基地和相鄰廠房的基礎(chǔ)保持同水平。

結(jié)語

在實際的工作中，因動力基礎(chǔ)設(shè)備振動過大引發(fā)的生產(chǎn)事故不在少數(shù)，因此，完善動力設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計，對維護生產(chǎn)安全具有重要的意義。動力設(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)計比較復(fù)雜，在計算的過程中會出現(xiàn)很多不確定因素，這些因素的處理比較復(fù)雜。為了基礎(chǔ)設(shè)計的科學性，在計算取值的時候要留有一定的余地。在對動力設(shè)備的基礎(chǔ)進行設(shè)計的時候，首先要對其擾力類型進行明確；其次要對通過理論聯(lián)系實際的方式對頻率進行計算；最后要結(jié)合實際的運行效果對固有頻率進行調(diào)整。

參考文獻

[1]陳寶貴.動力設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計的幾點體會[J].城市建設(shè)理論研究，2014，（15）：32-34.

[2]趙琳琳，宋向波，徐梁杰等.淺談動力基礎(chǔ)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（2）：21-23.

[3]王軍.冶金工廠動力設(shè)備基礎(chǔ)的振動問題探討[J].重型機械，2011，（3）：69-71.