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框架式压缩机基础的动力分析及设计
Analysis of Dynamics and Design of Frame Type Compressor Foundation
戴永红 Dai Yonghong
[摘要]本文利用有限元软件SAP2000建立了框架式压缩 ssor foundation., analyzed the forcc responsc of powcr cqu
工程概况
机基的计算模型,分析了设各基础在动扰力作用下的动 opment bascd on dynamic disturbance under the maximum vib-
某空分装中透平空气压缩机,需设计框架式
力响应,验算了其最大振动速度是否满足规范要求。结果 ration velocity, and check whether it meet the requirements压缩机基础。基础采用钢筋混凝土框槊結构,长X
显示:位移和速度随着频率的改変变化较小,日在不同转 specitication. The results show: the displacement and velocity宽尺」为42310mX22195mm,顶板厚度为1800mm,
速阶段均满足规范要求。
with small frequency changes at ditferent speed stage.and主要架柱截面为1000m×1000m,板顶标高沿
shall meet the requirements ol the code
X方同依次为
n、9.500m、1.200m,BAC(增压
[关键词]空气压缩机动力分析框架式基础
机)、汽轮机及MC(压缩机)设备分別位于相应板
Keywords] air commpressor power, analysis of dynamics,
顶标高处。设备基础平面图布置图如图1所示,汽
Hine (oundation
轮机基础剖面图如图2所示
2000 to cstablish a calculation modcl of framework of compre
图1设备基础平面布置图
图2MAC基础剖面图
压缩机设备的各部分动扰力参数出生产」商提供,各部分动扰力参数如表1所示。
表1动力设备参数
扰力幅值/N
转速/r/mi
汽轮机
5370
Mrac
10
M⊥
⊥06
26
1375
5827
900
⊥775
PI
049
B2
P2
Rolar slage 4-5
19239
该论义的主要研究日的是确定设备基仙在动扰能够更加真实地反应结构动力响应,但是对于频率
位?4
力作用下的动力响应,验算其最人振动速度是否满不断变化的机器,其扰力时程函数模拟比较困难
足规范要求,是否影响机器的正常运转。
因此,刚稈分析方法主要用于某“特定频率下基础
二、分析方法及模型
动力响应的计算,并与烦域分析方法得出的结果进
为了得到基础动力响应随时间和频率的变化行对比。
分析方法
透平压缩机框架式基础按多自出度空间力学模
況,分别采用频域分析方法和时程分析方法对基础型进行动力分析计算,并取工作转速正负20%范围
?3基础的计算模刑
进行动力分析。
进行扫讣算。混凝十.结构的阻尼系数取0.125,
该模型中方形的框梨杜采用框梨单元进行模
域分析方法是分別在若干个频率处求出结构结构阻尼比取0.0625,弹性烺量取静单性使量值。拟,基础顶板和矩形框架杜采用厚壳单元进行模拟,
响应最(位移、速度、内力等),然后得到一个响
2.分析模型
同为了更加准确的模拟机器扰力的作用位置,采
量与频率的关系;频域分析可以対设备启动到正常
转速大于3000r/min时,考虑工艺上设备及用刚度修正的架帅元模拟机器扰力的传递途径。
工作这一阶段的基础动力响应进行很好的判断。时管道布置的需要,压缩机基础一般采用框架式基础
单元划分的精度由动力反应值的收敛来决定,
程分析法是对结构物的运动微分方程接进行逐步框架式基础较为普遍的计算方法是把压缩机顶板离所以,顶板上主要承受静力荷裁的部分单元划分的
积分求解的一种动力分析方法,可以得到结构每一散为梁,并假定框架柱同结于刚性底板上,建立计比较疏,在似递动力荷裁的部分单元划分的比较密,
个时刻的响应以及响应的变化情:虽然时程分析算模型如图3所示。
且SAP2000具有白动边束縛功能,因此,在建模过
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城市建筑1研究?探讨 I URBANISM AND ARCHITECTURE RESEARCH- DIS CUSSION
程中指定売单元沿对象生成边束纳
0.2408,振型图如图4所示。
照规范规定在特定率下进行组合得到基础的动力
三、计算结果及分析
域分析结果
响应
1.动力特性
设备基础的动力计算主要包括振动线位移和振
由于基础对于不同频率的扰力会有不同的响
由SPA2000分析得出:设备基础的基本白振周动速度两个方面。为了说明基础上各个位置的动力应,根据《动力机器基础设计规范》应对工作频率
期为0.262s,基本频率为3.82I。设备基础的第响应,分別取了具有代表意义的五个位置进行分析正负20%范围进行扫频计算,各位置的计算结果对
振型(基础平台y向的横向振动)及第二振型(基验算,具体位置如图3所示。使用SAP2000频域分比如图5和图6所示(图中横坐标的烦ネ值对应为
础平台x向的横向振动)的周期值分別为0.262s和析法,计算相同频率扰力作用的动力响应,然后按汽轮机的率值)。
(a)第一振型
(b)第二振型
图4基础模型的振型图
3
位置
位置8
in.006
位置
位置4
013.
75.17⊥作频丰107.4
5.17工作频率107.4
卒值
图5不同频率下各个位首x方向的位移对比图
图6不同频率下各个位置x方向的速度对比图
从图中可以看出在正常工作频率阶段,位置1啊应也较小。
动力荷载是一个连续的过程,因此,在计算结果中
的x方向位移和速度随着烦率的改变而变化最为明
3.时程分析结果
只考虑了它的稳态反应。
显,位置1处即汽轮机所在位置响应变化也较明显,
在时程分析中,需考虑·个工況在特定频率
在正常工作率89.5Hz(5370r/min)下,时
而基础的其它位置,列力响应随若频率的改变而变多点扰力的共同作用情。时程分析采用线性振型程分析得到的响应结果如表2所示。
化较小。在低频阶段,由于扰力相对较小,基础的分解法,取结构前120阶振型进行计算。出于机器
表2正常工作转速下位移与速度响
0.UU25
0.293
0.49
.27
0.(()14
0.()1
0.25
从表2中可以看出,基础在正常工作转速ド,位置1的振动线位移和振动速度均最大,分别为0.029mm和3.64mn/sa
烦域、时程结果对比分柄析
在频域分析中,基础动力响应是由扰力単独作用的响应组合而成,而在时程分析中是由各点共同作用得到的,因此两种算法得到的动力响应有所不同,如图7
时