기초 강성 이해
정의: 기초 강성이란 무엇인가?
기초 강성 기계 지지 구조물(기초판, 콘크리트 기초, 받침대, 토양 포함)이 정적 또는 동적 힘을 받을 때 처짐에 대한 저항입니다. 단위 처짐당 힘(일반적으로 N/mm, lbf/in 또는 N/m로 표시)으로 정량화되며, 회전 기계의 하중이 작용할 때 기초가 얼마나 처지는지를 나타냅니다.
기초의 강성은 중요한 매개변수입니다. 로터 동역학 이는 전체 시스템 강성을 결정하는 일부이기 때문입니다. 임계 속도, 진동 진폭 및 동적 응답. 기초 강성이 부족하면 작동 범위 내에서 임계 속도가 낮아지고, 진동이 증폭되며, 정렬 문제가 발생하고, 장비 신뢰성이 저하될 수 있습니다.
기초의 강성이 중요한 이유
임계 속도에 미치는 영향
기초의 강성은 시스템에 직접적인 영향을 미칩니다. 고유 진동수:
- 전체 시스템 강성 = 로터, 베어링 및 기초 강성의 직렬 조합
- 연성 기초는 전체 강성을 감소시켜 임계 속도를 낮춥니다.
- 안전 구역에서 작동 범위로 중요 속도를 이동할 수 있습니다.
- 임계 속도 ∝ √(전체 강성)이므로 연약 기초가 상당한 영향을 미칩니다.
진동 진폭 제어
- 공명 시: 더 단단한 기초는 일반적으로 더 낮은 피크 진동 진폭을 생성합니다.
- 공명 아래: 매우 단단한 기초는 전달되는 진동을 증가시킬 수 있습니다(격리 없음)
- 최적의 설계: 주파수 범위에 따른 강성과 격리의 균형
정렬 안정성
- 유연한 기초 덕분에 장비가 작동 하중에 따라 이동할 수 있습니다.
- 기계의 열팽창은 유연한 기초를 왜곡시킬 수 있습니다.
- 정밀도 조정 연약한 기초에서는 유지하기 어려움
- 공정 하중(파이프 힘)으로 인한 기초 처짐은 정렬에 영향을 미칩니다.
기초 강성에 기여하는 구성 요소
1. 콘크리트 기초 블록
- 재료 강성: 콘크리트 탄성계수(~25-40 GPa)
- 기하학: 두께, 너비, 보강재는 전체 강성에 영향을 미칩니다.
- 대량의: 일반적으로 더 큰 질량은 더 단단한 구조를 갖습니다.
- 상태: 균열, 열화로 인해 강성이 크게 감소합니다.
2. 토양/지반 지지력
- 기초 아래의 토양은 탄성 지지력을 제공합니다.
- 토양의 강성은 엄청나게 다양합니다(연약한 점토: 10 N/mm³, 암석: 1000+ N/mm³)
- 종종 지원 체인에서 가장 부드러운 요소
- 불량한 토양 조건에서도 전체 시스템의 강성을 지배할 수 있습니다.
3. 기계 베이스 플레이트
- 강철 또는 주철 구조 프레임
- 장비를 콘크리트 기초에 연결합니다
- 두께, 리브, 디자인은 강성에 영향을 미칩니다.
- 기초에 적절하게 그라우팅되어야 합니다.
4. 받침대 및 지지대
- 베어링 받침대 베이스플레이트에 베어링 연결
- 열 또는 브래킷 구조
- 키가 크거나 가느다란 받침대에서 상당한 유연성을 가질 수 있습니다.
5. 그라우트 층
- 베이스 플레이트와 콘크리트 사이의 틈을 채웁니다.
- 강성을 위해서는 적절한 그라우팅이 중요합니다.
- 그라우트가 손상되거나 없어지면 부드러운 부분이 생깁니다.
- 콘크리트나 강철보다 낮은 일반적인 그라우트 강성
측정 및 평가
정적 강성 테스트
- 방법: 알려진 힘을 가하고 처짐을 측정합니다.
- 계산: k = F / δ (힘을 처짐으로 나눈 값)
- 일반적인 테스트: 베이스플레이트에 하중을 가하는 유압 잭
- 측정: 다이얼 표시기 또는 변위 센서
동적 강성(모달 테스트)
- 계측 망치를 이용한 충격 테스트
- 주파수 응답 함수 측정
- 모달 매개변수 추출(고유 진동수, 모드 형상, 강성)
- 실제 운영 조건을 더 잘 나타냅니다.
운영 평가
- 베어링의 진동과 기초의 진동을 비교하세요
- 높은 투과율은 견고한 기초를 나타냅니다.
- 낮은 투과율은 기초의 유연성이나 고립성을 시사합니다.
- 보드 플롯 스타트업/코스트다운 공개 기초 모드
설계 요구 사항
일반 지침
- API 표준: 기초 고유 진동수는 최대 기계 속도의 2배 이상이어야 합니다.
- 대안: 기초 고유 진동수 < 0.5× 최소 기계 속도(격리된 기초)
- 피하다: 0.5~2.0× 작동 속도 사이의 기초 공진
- 목표: 최소한의 영향을 위해 기초 강성 > 10배 지지 강성
장비별 요구 사항
- 터빈: 매우 견고한 기초(콘크리트 질량 3-5× 로터 질량)
- 왕복식 압축기: 맥동 하중을 흡수하는 거대한 기초
- 고속 기계: 임계 속도 분리를 유지하기 위해 견고함
- 정밀 장비: 정렬 편차를 방지하기 위해 매우 단단함
강성이 부족하여 발생하는 문제
낮아진 임계 속도
- 임계 속도가 작동 범위로 떨어집니다.
- 안전한 속도여야 하는 속도에서도 높은 진동이 발생합니다.
- 설계 작동 속도에 도달하지 못할 수 있음
- 기초 강화 또는 속도 제한이 필요합니다.
과도한 진동
- 기초 운동은 전체 진동을 증폭시킵니다.
- 기초구조의 공명
- 인접 장비로 전달되는 진동
- 반복적인 굽힘으로 인한 구조적 손상
정렬 불안정성
- 유연한 기반에서의 장비 이동
- 초기 정밀 작업 후 정렬이 손실됨
- 열 성장 효과 확대
- 프로세스 부하 변경으로 인해 정렬 변동이 발생합니다.
개선 방법
콘크리트 기초 개선
- 질량 추가: 기초 크기/두께 증가
- 강화하다: 강철 보강재 또는 포스트텐셔닝 추가
- 균열 수리: 에폭시 주입 또는 콘크리트 수리
- Bedrock으로 확장: 유능한 토양층에 대한 말뚝 또는 케이슨
베이스플레이트 강화
- 구조 프레임에 거셋이나 리브를 추가합니다.
- 베이스 플레이트 두께 증가
- 그라우트 적용 범위와 품질을 개선하세요
- 받침대 사이에 보강재를 추가합니다.
토양 개량
- 토양 안정화 또는 그라우팅
- 불량 토양을 우회하는 깊은 기초(말뚝)
- 압축 또는 고밀화
- 주요 이슈에 대한 지반공학 컨설팅
운영상의 편의 시설
- 속도 수정: 기초 공진으로부터 멀리 떨어져서 작업하세요
- 진동 분리: 기초에서 기계를 분리하기 위해 절연체를 추가합니다.
- 밸런싱: 여기를 줄이기 위한 더 엄격한 균형 허용 오차
- 제동: 기초 구조에 댐핑 처리 추가
기초 설계 모범 사례
새로운 설치
- 토양 상태에 대한 지반 공학적 조사 수행
- 필요한 기초 질량 및 기하학을 계산합니다.
- 동적 분석(고유 진동수, 불균형에 대한 응답)을 포함합니다.
- 적절한 강성과 질량을 위한 설계
- 인접 구조물과의 격리 제공
- 그라우팅 및 정렬에 대한 조항을 포함합니다.
기존 기초 평가
- 기초의 진동을 측정하고 베어링 진동과 비교합니다.
- 기초 고유 진동수를 식별하기 위해 모달 테스트를 수행합니다.
- 균열, 열화, 침하 여부를 확인하세요
- 베이스 플레이트 아래의 그라우트 무결성 확인
- 실제 사양과 설계 사양을 비교하세요
기초 강성은 종종 간과되지만 회전 기계 성능에 영향을 미치는 근본적인 매개변수입니다. 적절한 기초 강성은 적절한 임계 속도 분리를 보장하고, 정렬 안정성을 유지하며, 공진 문제를 방지하는 반면, 강성이 부족하면 정상적으로 작동하는 장비의 성능도 저하되고 신뢰성도 떨어질 수 있습니다.
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