Разбиране на твърдостта на основите
Определение: Какво е твърдост на основата?
Коравината на основата е съпротивлението на носещата конструкция на машината (включително основна плоча, бетонен фундамент, пиедестали и почва) на отклонение, когато е подложена на статични или динамични сили. Измерва се като сила на единица отклонение (обикновено се изразява в N/mm, lbf/in или N/m) и представлява с колко се отклонява фундаментът, когато се прилагат товари от въртящите се машини.
Коравината на основата е критичен параметър в динамика на ротора защото тя е част от общата твърдост на системата, която определя критични скорости, вибрация амплитуди и динамичен отговор. Недостатъчната твърдост на основата може да понижи критичните скорости в работния диапазон, да усили вибрациите, да причини проблеми с центровката и да компрометира надеждността на оборудването.
Защо е важна твърдостта на основите
Влияние върху критичните скорости
Коравината на основата влияе пряко върху системата естествени честоти:
- Обща системна коравина = последователна комбинация от коравини на ротора, лагера и основата
- Меката основа намалява общата твърдост, понижавайки критичните скорости
- Може да премества критичните скорости от безопасни зони в работен диапазон
- Критична скорост ∝ √ (обща коравина), така че меките основи имат значително въздействие
Контрол на амплитудата на вибрациите
- При резонанс: По-твърдите основи обикновено произвеждат по-ниски пикови амплитуди на вибрациите
- Под резонанса: Много твърдите основи могат да увеличат предаваните вибрации (без изолация)
- Оптимален дизайн: Баланс между твърдост и изолация в зависимост от честотния диапазон
Стабилност на подравняването
- Гъвкавите основи позволяват на оборудването да се измества при работни натоварвания
- Термичното разширение на машините може да деформира гъвкавите основи
- Прецизност подравняване трудно се поддържа върху меки основи
- Отклонението на фундамента от технологичните натоварвания (сили на тръбопроводите) влияе върху подравняването
Компоненти, допринасящи за твърдостта на основата
1. Бетонен фундаментен блок
- Твърдост на материала: Модул на еластичност на бетона (~25-40 GPa)
- Геометрия: Дебелината, ширината и армировката влияят върху общата твърдост
- Маса: По-голямата маса обикновено е свързана с по-твърда структура
- Състояние: Пукнатините и износването намаляват значително твърдостта
2. Подкрепа за почвата/земята
- Почвата под основите осигурява еластична опора
- Твърдостта на почвата варира значително (мека глина: 10 N/mm³; скала: 1000+ N/mm³)
- Често най-мекият елемент във веригата за поддръжка
- Може да доминира общата твърдост на системата при лоши почвени условия
3. Основна плоча на машината
- Стоманена или чугунена носеща рамка
- Свързва оборудването към бетонна основа
- Дебелината, оребряването и дизайнът влияят на твърдостта
- Трябва да бъде адекватно фугирано към основата
4. Пиедестали и опори
- Лагерни пиедестали свързване на лагери към основната плоча
- Колонни или конзолни конструкции
- Може да осигури значителна гъвкавост при високи или тънки пиедестали
5. Слой от фугираща смес
- Запълва празнината между основната плоча и бетона
- Правилното фугиране е от решаващо значение за твърдостта
- Влошената или липсваща фугираща смес създава меки петна
- Типична твърдост на фугиращия разтвор по-ниска от тази на бетон или стомана
Измерване и оценка
Статично изпитване на твърдост
- Метод: Приложете известна сила, измерете отклонението
- Изчисление: k = F / δ (сила, разделена на отклонение)
- Типичен тест: Хидравличен крик, прилагащ товар към основната плоча
- Измерване: Индикатори за часовник или сензори за преместване
Динамична твърдост (модално изпитване)
- Изпитване на удар с инструментален чук
- Измерване на функцията за честотна характеристика
- Извличане на модални параметри (собствени честоти, форми на модовете, твърдост)
- По-представителни за реалните експлоатационни условия
Оперативна оценка
- Сравнете вибрациите на лагера с вибрациите на фундамента
- Високата преносимост показва твърда основа
- Ниската преносимост предполага гъвкавост или изолация на основата
- Диаграми на Боде от стартиране/изпускане по инерция разкриване на режими на основата
Изисквания за дизайн
Общи насоки
- API стандарти: Собствената честота на основата трябва да бъде > 2× максималната скорост на машината
- Алтернатива: Собствена честота на основата < 0,5× минимална скорост на машината (изолиран фундамент)
- Избягвайте: Резонанси на основата между 0,5-2,0× работна скорост
- Цел: Коравина на основата > 10× коравина на лагера за минимално влияние
Специфични изисквания за оборудването
- Турбини: Много твърди основи (бетонна маса 3-5× маса на ротора)
- Бутални компресори: Масивни основи за поемане на пулсиращи товари
- Високоскоростни машини: Твърд, за да се поддържа критично разделяне на скоростта
- Прецизно оборудване: Изключително твърд, за да се предотврати отклонение в подравняването
Проблеми от недостатъчна твърдост
Намалени критични скорости
- Критичните скорости падат в работния диапазон
- Висока вибрация при скорости, които би трябвало да са безопасни
- Може да попречи на достигането на проектната работна скорост
- Изисква укрепване на основите или ограничаване на скоростта
Прекомерна вибрация
- Движението на основата усилва общата вибрация
- Резонанс на фундаментната конструкция
- Вибрации, предавани на съседно оборудване
- Структурни повреди от многократно огъване
Нестабилност на подравняването
- Оборудването се премества върху гъвкава основа
- Загуба на подравняване след първоначална прецизна работа
- Увеличени ефекти на термичния растеж
- Промените в натоварването на процеса причиняват вариации в подравняването
Методи за подобрение
Подобряване на бетонни основи
- Добавяне на маса: Увеличете размера/дебелината на основата
- Подсилване: Добавете стоманена армировка или допълнително опъване
- Поправка на пукнатини: Инжектиране на епоксидна смола или ремонт на бетон
- Разширете се до скалната основа: Пилоти или кесони към компетентни почвени слоеве
Укрепване на основната плоча
- Добавете клинове или ребра към носещата рамка
- Увеличете дебелината на основната плоча
- Подобряване на покритието и качеството на фугите
- Добавете укрепване между пиедесталите
Подобряване на почвата
- Стабилизиране на почвата или фугиране
- Дълбоки основи (пилоти), заобикалящи лоша почва
- Уплътняване или уплътняване
- Консултации по геотехника по основни въпроси
Оперативни условия
- Модификация на скоростта: Работете далеч от резонансите на основите
- Изолация на вибрациите: Добавете изолатори, за да отделите машината от основата
- Балансиране: По-строги толеранси на баланс за намаляване на възбуждането
- Амортизация: Добавете демпферни обработки към фундаментната конструкция
Най-добри практики за проектиране на основи
Нови инсталации
- Извършване на геотехническо проучване на почвените условия
- Изчислете необходимата маса и геометрия на фундамента
- Включва динамичен анализ (собствени честоти, реакция на дисбаланс)
- Дизайн за адекватна твърдост и маса
- Осигурете изолация от съседни конструкции
- Включете разпоредби за фугиране и подравняване
Оценка на съществуващи основи
- Измерете вибрациите на фундамента и ги сравнете с вибрациите на лагера
- Извършете модални тестове, за да идентифицирате собствените честоти на основите
- Проверете за пукнатини, износване, слягане
- Проверете целостта на фугиращата смес под основните плочи
- Сравнете действителните и проектните спецификации
Твърдостта на основата често се пренебрегва, но е основен параметър, влияещ върху работата на въртящите се машини. Адекватната твърдост на основата осигурява правилно разделяне на критичните скорости, поддържа стабилност на центровката и предотвратява проблеми с резонанса, докато недостатъчната твърдост може да доведе до лоша и ненадеждна работа на иначе доброто оборудване.
Категории:
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 