天然气压缩机基础振动危害及处理方法

陈喜军

（中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 乌审旗 017300）

1 压缩机基础振动的影响及允许振动范围

1.1 基础振动对机器的影响

机器设备会在运行的过程中产生振动，但是不相同型号的机器设备在不同的工作状态下所产生的振动是不相同的。可由机器设备的本身在运行时的振动大小来判断机器本身的质量等级，如果机器设备的振动较大，根本没有办法正常的工作，机器设备的振动可以根据机器的表面以及轴承和安装等处的振动得以反映和表征。要考虑到机器的振动是否影响机器的工作性能、机器在工作时是否安全、机器设备里边的主要零部件是否能够承受因为振动而产生的压力，机器设备本身所带有的重要仪器能否正常的工作。

1.2 基础允许振动范围

根据《动力机器基础设计规范》GB50040-96，活塞式压缩机基础顶面的允许振动为：活塞式压塑机基础振幅值的标准主要是以机器运行良好为依据，n<或=300r/min的活塞式压缩机采用振幅控制，基础顶面控制点的最大振动线位移步应大于0.2mm；>n>300r/min的活塞式压缩机采用速度控制，基础顶面控制点的最大振动速度不应大于6.3mm/s.计算振幅为一、而阶振幅叠加，并用等效圆频率来控制。

2 基础振动对地基土的影响

2.1 土的懂强度和动变形

2.1.1 土的动强度特性。土的动强度是指土在一定动荷作用次数下，产生某个指定的破坏应变所需要的动应力。显然，破坏应变和振次的数值不同，相应的动强度也就不同。土的动强度特征主要反映在速率效应和循环效应两个方面。不同的动荷作用速率和不同的循环作用次数，动强度也不同。

2.1.2 土动强度受影响的主要原因。土性。土的粒度和密实度以及结构性和含水量等等方面的原因造成对动强度的影响。静应力状态。土动强度受静应力状态的应力水平和动静应力组合的影响。动荷。动荷的大小和循环次数以及频率、波形、动荷引起的剪应力方向对土动强度造成影响。

2.1.3 土的动变形。土的动变形是指动载荷作用下土体产生附加变形，一般有以下两种情况：一是动荷作用下土体产生振动压密，二是子啊动荷作用下土地发生强度破坏，产生残余变形，称为“震陷“。振动压密多发生在较松散的无粘性土中；震陷一般发生在软粘性土中。土的动变形与土的初始密度、天然湿度、初始静应力状态、动荷作用次数以及振动持续时间等因素有关。

2.1.4 地基土的动承载力。地基可能会受到动荷载作用的影响，产生强度的破坏，有可能会附加变形，因此产生基础沉陷、滑移或者是转动。理论上来说相对繁琐，动承载力包括动荷特性、动荷持续时间等等。所以大部分都运用将动荷所产生的惯性力引入静力平衡方程中进行分析，属于”拟动力法“。结合前面所描述，按照《动力机器基础设计规范》进行大型压缩机地基基础设计时，采用地基承载力的动力折减系数来考虑动荷载下地基承载力的降低，并引入地基土的动沉陷影响系数。

3 基础振动对人体影响

在不同的环境里，振动对人体影响克分为以下两种情况。

3.1 从劳动保护角度考虑，全身振动通过物理效应和生物学效应会对人体的骨骼、肌腱、循环系统、消化系统、神经系统、呼吸系统及新陈代谢等多方面造成影响和危害。

3.2 从环境保护角度考虑，环境振动传达至居民处，其强度小于、甚至远小与作业环境中操作工人所在处的振动强度，不至于危害居民身体健康，但居民的正常生活将会受到不同程度的干扰。

4 压缩机基础的振动控制方法

大型压缩机基础设计时，为了减小基础的振动速度和位移，应尽可能减小基础的高度，使基础平面对称布置，且尽可能减小压缩机主撬的重心与基组总重心之间的距离，以减小机器振动引起的总扭矩和回转力矩。

4.1 调整基础的刚度

4.1.1 调整基础的底面积，若保持基础的质量不变，增大基础的底面积，则基础的刚度增大，提高基础的固有频率。

4.1.2 调整基础的高度，若保持基础的质量不变，增大基础的底面积，则基础的刚度增大，提高基础的固有频率。

4.1.3 调整地基的水平刚度，若在基础周边布置一排斜桩，可以增大基础（地基土）的水平刚度。在基础底面增设毛石混凝土垫层，但垫层与基础混凝土分开浇筑，则可以只增大基础（地基土）的刚度，而不增加基础的质量，从而提高基础的固有频率。

4.2 调整基础的参振质量

4.2.1 采用联合基础。一般情况下，采用联合基础时基础的质量和刚度同时增大，但基础抗弯刚度和惯性距增长的幅度远远高于基础质量增长的幅度。因此，联合基础的固有频率通常高于单独基础。对于低频率振动的机器，可采用联合基础提高基础的固有频率以避开共振区。

4.2.2 利用混凝土地坪和”土钉桩“的作用主要是提高基础的抗压刚度和抗压刚度和转动刚度，两者都可以显著减小基础的振动速度和位移，但由于基础参振质量的增加，必须根据动力计算分析和试验结果来确定对基础自振频率的影响。

4.3 基础隔振与减震设计

4.3.1 基础隔振设计。对机器自身振动较大或周围环境对机器振动控制要求较高的情况，可以对基础采用隔振设计。隔振基础必须设计成双层基础，上层基础与机器链接，下层基础放置在地基土上，上、下层基础之间设置隔振弹簧。其作用是通过设置隔振弹簧，减小上部机器传给下层基础的扰力，从而减小机器振动对地基土的影响。

4.3.2 减震设计。基础减震设计是在隔振基础的基础上设置阻尼器，改变机器和上部基础振动的阻尼比，以减少机器自身的振动。其他类型的震动设备，也可借鉴以上方法降低震动危害。

结语

一般气田集气站和天然气中央处理厂中的大型天然气压压缩机都是该类站中的核心设备，大部分都是使用曲柄连杆式和往复活塞式压缩机。因为旋转时会产生不平衡的质量惯性力也就是离心力，由活塞往复运动产生质量惯性力，所以就出现了振动的现象。机器设备和人的身体以及所在地基都会因为振动而受到不好的影响， 必须采取相应的措施，控制设备的振动在能够接受的范围内。

[1]张学军. 大型工业天然气压缩机站分布式监控系统[J].化工自动化及仪表，2010（01）：05-108.

[2]李俊山. 天然气压缩机可靠性分析[J].西南石油学院，2005（05）：56-123.