Определение допустимости вибраций фундаментов машин с динамическими нагрузками.
Состояние фундаментов машин и оборудования с динамическими нагрузками, в том числе и машин с вращающимися частями, машин с кривошипно-шатунными механизмами и т.д. может являться одной из причин аварийных ситуаций.
К машинам с вращающимися частями относятся энергетические, нефте- и газоперекачивающие турбоагрегаты мощностью до 100 000 кВт, турбокомпрессоры, турбовоздуходувки, турбонасосы, мотор-генераторы, синхронные компенсаторы, центрифуги, центробежные насосы, дымососы, вентиляторы и т.п. машины.
К машинам с кривошипно-шатунными механизмами, имеющими неуравновешенные силы и моменты, относятся дизели, поршневые компрессоры, мотор-компрессоры, лесопильные рамы и т.д.
Большинство из указанных машин является производящим или обслуживающим оборудованием взрывопожароопасных производств.
При проведении экспертизы промышленной безопасности оценка состояния фундаментов под машины с динамическими нагрузками является необходимым условием безопасной эксплуатации. Фундаментам под подобные машины уделяется особое внимание, и требования к ним регламентируется СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками».
В настоящее время наибольшее распространение имеют высокооборотные (высокочастотные) машины. Практика эксплуатации таких машин, которые должны быть хорошо уравновешенными, показывают, что их фундаменты нередко испытывают повышенные вибрации.
Оценка допустимости вибраций фундаментов машин должна быть комплексной. Кроме сравнения значений, зарегистрированных колебаний с предельно допустимыми амплитудами по СНиП 2.02.05-87, необходимо учитывать нормативные материалы, регламентирующие вибрации самих машин, которые предусматривают следующее.
1. Нормирование вибраций высокооборотных машин следует производить по эффективной виброскорости.
2. Работа агрегата оценивается большей частью по вибрациям опор подшипников. Некоторые нормы устанавливают единый критерий интенсивности вибраций невращаюшихся элементов: подшипников, статоров, фундаментов. Допускаемые амплитуды колебаний фундаментов должны соответствовать амплитудам колебаний опор подшипников, не превышая их.
3. В качестве критерия оценки динамического состояния фундамента иногда используется коэффициент К-передача колебаний от поры подшипника к фундаменту. Однако, коэффициент К в каждом отдельном случае зависит от индивидуальных особенностей машины и фундамента (точность изготовления различных частей машины, степень их износа, механические жесткости рамы и опор подшипника, качество соединения опорных поверхностей фундамента и машины, т.е. наличие сдвига), а также от динамических характеристик фундамента и его отдельных элементов. Наличие случайных факторов не дает возможности использовать коэффициент К для обьективной характеристики состояния фундамента.
Из выше изложенного следует, что допускаемая амплитуда колебаний фундамента не должна превышать значение, соответствующее эффективной виброскорости, равной 7,1 мм/сек, которая характеризует нормальную работу системы «машина-фундамент».
Наиболее достоверную оценку интенсивности вибраций фундаментов под машины периодического действия удается получить с помощью графиков О.А. Савинова и Т. Ратбоне (график немецких инженеров), характеризующих работу фундамента и агрегата при различных числах оборотов. Границей между областями «сильных» и «умеренных» вибраций на графике О.А. Савинова и между областями «беспокойных» и «немного беспокойных» на графике Т. Ратбоне представляют собой кривую изменения предельных допускаемых амплитуд вибраций в зависимости от частоты. Экстраполяция допускаемых амплитуд колебаний фундаментов вдоль кривой виброскорости равной 7,1 мм/сек дает возможность получить значение для машин и агрегатов с частотой вращения до 20 000 об/мин. Значение предельно допустимых амплитуд колебаний по СНиП 2.02.05-87 до 1 500 об/ мин и полученные с использованием графиков до 20 000 об/мин приведены ниже.
Своевременные вибрационные обследования фундаментов позволяют оценить работу фундамента и агрегата и определить причины, препятствующие нормальной безаварийной эксплуатации.
В настоящее время наша компания проводит аттестацию фундаментов машин с динамическими нагрузками, установленными на различных взрывопожароопасных производствах.
Надежда Сергеевна Гурьева
Статья опубликована в журнале "Берг-Коллегия", №6, 2006, с. 27