天然氣壓縮機基礎(chǔ)振動危害及處理方法

陳喜軍

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗 017300）

1 壓縮機基礎(chǔ)振動的影響及允許振動范圍

1.1 基礎(chǔ)振動對機器的影響

機器設備會在運行的過程中產(chǎn)生振動，但是不相同型號的機器設備在不同的工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的振動是不相同的?？捎蓹C器設備的本身在運行時的振動大小來判斷機器本身的質(zhì)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(jù)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(chǎn)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(chǔ)允許振動范圍

根據(jù)《動力機器基礎(chǔ)設計規(guī)范》GB50040-96，活塞式壓縮機基礎(chǔ)頂面的允許振動為：活塞式壓塑機基礎(chǔ)振幅值的標準主要是以機器運行良好為依據(jù)，n<或=300r/min的活塞式壓縮機采用振幅控制，基礎(chǔ)頂面控制點的最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(chǔ)頂面控制點的最大振動速度不應大于6.3mm/s.計算振幅為一、而階振幅疊加，并用等效圓頻率來控制。

2 基礎(chǔ)振動對地基土的影響

2.1 土的懂強度和動變形

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(shù)下，產(chǎn)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(shù)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(huán)效應兩個方面。不同的動荷作用速率和不同的循環(huán)作用次數(shù)，動強度也不同。

2.1.2 土動強度受影響的主要原因。土性。土的粒度和密實度以及結(jié)構(gòu)性和含水量等等方面的原因造成對動強度的影響。靜應力狀態(tài)。土動強度受靜應力狀態(tài)的應力水平和動靜應力組合的影響。動荷。動荷的大小和循環(huán)次數(shù)以及頻率、波形、動荷引起的剪應力方向?qū)ν羷訌姸仍斐捎绊憽?/p>

2.1.3 土的動變形。土的動變形是指動載荷作用下土體產(chǎn)生附加變形，一般有以下兩種情況：一是動荷作用下土體產(chǎn)生振動壓密，二是子啊動荷作用下土地發(fā)生強度破壞，產(chǎn)生殘余變形，稱為“震陷“。振動壓密多發(fā)生在較松散的無粘性土中；震陷一般發(fā)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(tài)、動荷作用次數(shù)以及振動持續(xù)時間等因素有關(guān)。

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(chǎn)生強度的破壞，有可能會附加變形，因此產(chǎn)生基礎(chǔ)沉陷、滑移或者是轉(zhuǎn)動。理論上來說相對繁瑣，動承載力包括動荷特性、動荷持續(xù)時間等等。所以大部分都運用將動荷所產(chǎn)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(jié)合前面所描述，按照《動力機器基礎(chǔ)設計規(guī)范》進行大型壓縮機地基基礎(chǔ)設計時，采用地基承載力的動力折減系數(shù)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(shù)。

3 基礎(chǔ)振動對人體影響

在不同的環(huán)境里，振動對人體影響克分為以下兩種情況。

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(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)及新陳代謝等多方面造成影響和危害。

3.2 從環(huán)境保護角度考慮，環(huán)境振動傳達至居民處，其強度小于、甚至遠小與作業(yè)環(huán)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(chǔ)的振動控制方法

大型壓縮機基礎(chǔ)設計時，為了減小基礎(chǔ)的振動速度和位移，應盡可能減小基礎(chǔ)的高度，使基礎(chǔ)平面對稱布置，且盡可能減小壓縮機主撬的重心與基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(zhuǎn)力矩。

4.1 調(diào)整基礎(chǔ)的剛度

4.1.1 調(diào)整基礎(chǔ)的底面積，若保持基礎(chǔ)的質(zhì)量不變，增大基礎(chǔ)的底面積，則基礎(chǔ)的剛度增大，提高基礎(chǔ)的固有頻率。

4.1.2 調(diào)整基礎(chǔ)的高度，若保持基礎(chǔ)的質(zhì)量不變，增大基礎(chǔ)的底面積，則基礎(chǔ)的剛度增大，提高基礎(chǔ)的固有頻率。

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

4.2 調(diào)整基礎(chǔ)的參振質(zhì)量

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

4.2.2 利用混凝土地坪和”土釘樁“的作用主要是提高基礎(chǔ)的抗壓剛度和抗壓剛度和轉(zhuǎn)動剛度，兩者都可以顯著減小基礎(chǔ)的振動速度和位移，但由于基礎(chǔ)參振質(zhì)量的增加，必須根據(jù)動力計算分析和試驗結(jié)果來確定對基礎(chǔ)自振頻率的影響。

4.3 基礎(chǔ)隔振與減震設計

4.3.1 基礎(chǔ)隔振設計。對機器自身振動較大或周圍環(huán)境對機器振動控制要求較高的情況，可以對基礎(chǔ)采用隔振設計。隔振基礎(chǔ)必須設計成雙層基礎(chǔ)，上層基礎(chǔ)與機器鏈接，下層基礎(chǔ)放置在地基土上，上、下層基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)減震設計是在隔振基礎(chǔ)的基礎(chǔ)上設置阻尼器，改變機器和上部基礎(chǔ)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。

結(jié)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(zhuǎn)時會產(chǎn)生不平衡的質(zhì)量慣性力也就是離心力，由活塞往復運動產(chǎn)生質(zhì)量慣性力，所以就出現(xiàn)了振動的現(xiàn)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(nèi)。

[1]張學軍. 大型工業(yè)天然氣壓縮機站分布式監(jiān)控系統(tǒng)[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.