龍虎泡取水廠水泵機(jī)組改造動(dòng)力分析

汪文斌,曹春頂

(1.虎林市邊境河道管理站,黑龍江虎林 158400;2.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,哈爾濱 150080)

1 工程特點(diǎn)

大慶油田龍虎泡取水廠的設(shè)計(jì)日取水能力為50萬 m3/d,隨著油田的限產(chǎn),外網(wǎng)用水量逐漸下降,目前的取水量只有 25～30萬 m3/d,在龍虎泡取水廠原來取水泵房的建設(shè)中,是按照大慶石油管理局遠(yuǎn)期規(guī)劃的要求,考慮到遠(yuǎn)期供水進(jìn)行水廠規(guī)模設(shè)計(jì),選用大流量進(jìn)口的水泵,目前由于節(jié)能減排的需要和油田采油技術(shù)的改進(jìn),對(duì)水量需求減少,因此水泵不能在原設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)有效區(qū)內(nèi)運(yùn)行,這樣對(duì)水泵部件使用壽命的影響很大,當(dāng)時(shí) 8臺(tái)水泵全部從國外進(jìn)口,部件的更新全部需要從國外進(jìn)口,費(fèi)用很大,為了降低成本,需要對(duì)原來的水泵進(jìn)行改造,按照國家節(jié)能減排的要求,本次設(shè)計(jì)采用國產(chǎn)機(jī)型進(jìn)行改造。

2 改造難點(diǎn)

原有的 8臺(tái)立式機(jī)組呈一字形布置,每臺(tái)機(jī)組單設(shè)一個(gè)進(jìn)水流道,水泵的進(jìn)水流道之間采用鋼筋混凝土分隔,呈箱型結(jié)構(gòu),廠房為塊結(jié)構(gòu),廠房的底板基礎(chǔ)以及水泵電機(jī)樓板與進(jìn)水流道共同澆筑成鋼筋混凝土的整體結(jié)構(gòu),每臺(tái)水泵的進(jìn)水流道是封閉的,原來布置的 8臺(tái)立式水泵的安裝地腳螺栓的承重梁與水泵電機(jī)樓板一起整體澆筑的,改為臥式機(jī)組后,考慮到以后共振的影響,可能產(chǎn)生對(duì)泵房的穩(wěn)定性不利的因素;從機(jī)組運(yùn)行和規(guī)模以及結(jié)構(gòu)上的改變,該機(jī)組的改造在規(guī)模上目前是國內(nèi)首例,所以要進(jìn)行動(dòng)力分析計(jì)算。

3 動(dòng)力計(jì)算的必要性與減振措施

本次泵改造是從建設(shè)好的進(jìn)水流道隔墻上面,修筑橫梁作為水泵電機(jī)承重梁,橫梁與原來水泵電機(jī)層有5 c m的凈空,橫梁截面為0.5 m×2 m,跨度為7.48m,橫梁與邊墻接觸的位置下面設(shè)置有δ=30 m m鋼板和δ=20 m m橡膠抗震墊,水泵運(yùn)行中的震動(dòng)力傳遞給橫梁,橫梁下面設(shè)置鋼板和橡膠減震墊主要衰減水泵震動(dòng)力對(duì)邊墻的影響,震動(dòng)力主要由橫梁和邊墻以及對(duì)應(yīng)的泵房底板承擔(dān),可以讓承受力薄弱的水泵電機(jī)樓受到保護(hù),依據(jù) G B/T 50265-97泵站設(shè)計(jì)規(guī)范6.5.9條規(guī)定臥式機(jī)組單機(jī)功率的在500k W以上的,要進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算,本次采用的臥式機(jī)組單機(jī)功率＞500k W,根據(jù)建設(shè)單位的意見和委托,我院對(duì)改造后的機(jī)組進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算。

原來布置的 8臺(tái)立式水泵的安裝地腳螺栓的承重梁與水泵電機(jī)樓板一起整體澆筑的,改為臥式機(jī)組后,考慮到以后共振的影響,可能產(chǎn)生對(duì)泵房的穩(wěn)定性不利的因素,所以改建后的水泵電機(jī)梁最好不要與水泵電機(jī)樓板共同受力,要采用橡膠隔震墊進(jìn)行防震處理,同時(shí)還要求機(jī)組具有減震基座。

4 共振與振幅計(jì)算

4.1 共振計(jì)算

求出強(qiáng)迫震動(dòng)頻率ω和基礎(chǔ)自振頻率 λz以及水平自振可以進(jìn)行共振校核,按照規(guī)定當(dāng),可以視為不發(fā)生共振條件。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果ω=61.95r/m i n、λz=557 r/mi n、λx= 466 r/mi n

代入公式,可以得到α=88.9%,β=86.7%,均大于30%,所以計(jì)算結(jié)果為不可能發(fā)生共振。

4.2 振幅計(jì)算

基礎(chǔ)垂直強(qiáng)迫阻尼振動(dòng)振幅Az可以由下面公式求得:

根據(jù)已知參數(shù),可以求出基礎(chǔ)垂直強(qiáng)迫阻尼振動(dòng)振幅Az=0.01 m m,按照規(guī)范規(guī)定求出Az≤0.15mm時(shí),可以認(rèn)為基礎(chǔ)垂直強(qiáng)迫阻尼振動(dòng)振幅Az=0.01mm是允許的。

5 結(jié) 論

根據(jù)計(jì)算結(jié)果,該改造后的機(jī)組不可能發(fā)生共振,振幅Az也在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

[1] 華東水利設(shè)計(jì)院.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)(第七卷,水電站建筑物) [R].北京:中國水利電力出版社,1992.

[2] 崔冠英.水利工程地質(zhì)[M].北京:中國水利電力出版社, 2000.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.G B/T50265-97泵站設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,1997.