大型泵的安裝--堅(jiān)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(yīng)該是第一選擇，樁基適用于更復(fù)雜的泵。本文試著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(yàn)。
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(jié)果顯示，對(duì)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�；炷恋鼗闹鞴逃蓄l率包括：
1.橫向
2.縱向
3.擺動(dòng)
所有的固有頻率都應(yīng)該遠(yuǎn)離泵的運(yùn)轉(zhuǎn)激發(fā)頻率，避免共振，滿足泵地基的振動(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(shè)計(jì)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(yīng)該是所有泵的第一選擇。為防止發(fā)生共振，應(yīng)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(duì)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(jī)或其他驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。通常，對(duì)于這類地基，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(diào)整地基的固有頻率。通過(guò)改變地樁的數(shù)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(diào)橫向固有頻率而過(guò)調(diào)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(duì)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(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)：
1. 對(duì)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(duì)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。換句話說(shuō)，在所有的激發(fā)頻率和固有頻率之間應(yīng)該保留15-20%的余量。在建筑現(xiàn)場(chǎng)，土壤測(cè)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(jiān)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(jié)果，制定兩套復(fù)合的土壤狀態(tài)，分別展示最柔軟的和最堅(jiān)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(shè)計(jì)。地樁的設(shè)計(jì)(地樁直徑、地樁數(shù)量和其他)應(yīng)該優(yōu)化。
關(guān)于泵的地基的注意事項(xiàng)
泵的地基應(yīng)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(zhǎng)達(dá)30年以上)，無(wú)論哪種運(yùn)行模式，地基/安裝系統(tǒng)應(yīng)該滿足下列要求：
1.支撐泵及相關(guān)設(shè)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(tǒng)難以設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(yīng)該是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，墊子、混凝土地基、水泥漿和泵應(yīng)該是一個(gè)整體。如果泵必須安裝在撬裝設(shè)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(yīng)該格外注意。泵的動(dòng)態(tài)壓力和泵-地基系統(tǒng)的重心之間的高度差異應(yīng)該盡量達(dá)到最小。非常粗略的講，對(duì)于小型泵組(<1 MW)，最低的地基高度(厚度)應(yīng)該為0.4米，大型泵組為0.8米。泵的地基基體應(yīng)該與所有的周圍結(jié)構(gòu)機(jī)械的隔離開(kāi)來(lái)。
錯(cuò)誤處理的混凝土可能會(huì)將設(shè)計(jì)強(qiáng)度降低50%之多。正確的做法應(yīng)該是，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持混凝土的濕度和溫度恒定，以便它能夠達(dá)到所需要的壓縮和拉伸強(qiáng)度。
泵的地腳螺栓
地基的地腳螺栓應(yīng)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(qiáng)度。拉伸強(qiáng)度通常是有限的。
有時(shí)，地腳螺栓只拉緊到其抗屈強(qiáng)度的25-30%。完全發(fā)揮效力的地腳螺栓應(yīng)該拉緊到抗屈強(qiáng)度的50-60%(不超過(guò)65%)。地腳螺栓通常應(yīng)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(jié)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(yīng)該拉伸到可能的最大長(zhǎng)度(理想長(zhǎng)度是地腳螺栓長(zhǎng)度的50%)。
地基故障的首要原因是斷裂，斷裂的首要原因是設(shè)計(jì)和安裝錯(cuò)誤的地腳螺栓。地腳螺栓底部的板子或部件應(yīng)該慎重選擇，端頭邊緣最好是圓的，端頭直徑應(yīng)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(zhǎng)的螺栓會(huì)降低蠕變導(dǎo)致的拉力損失，減輕螺栓端頭處的混凝土應(yīng)力。此外，長(zhǎng)螺栓可以將來(lái)自潤(rùn)滑油和化學(xué)品的壓力區(qū)域分離開(kāi)。大型泵(>3 MW)的地腳螺栓長(zhǎng)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(yīng)該避免接觸其上半段長(zhǎng)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(或者類似的東西)。螺栓和凹槽應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離地基的邊(最小250毫米)。
