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水泵等机泵类设备基础设计规范与施工

一、泵基础设计规定

1.设计机泵类设备基础时,应取得以下资料:

(1)机泵类设备的型号、转速、功率、规格及轮廓尺寸图等;

(2)机器自重及重心位置或压缩机、电动机及辅助设备的质量分布图;

(3)基础模板图、基础顶面的设计标高、二次灌浆层厚度、地脚螺栓(或地脚螺栓孔)的位置、规格(或尺寸);

(4)设备基础在生产装置中的坐标位置;

(5)建设场地的工程地质和水文地质勘察资料。

2.对地基的要求:

(1)基础应坐在老土层上;

(2)功率小于100KW的机泵类设备基础,当对沉降无特殊要求时,可设置在经分层夯实的回填土地基土,其压实系数不应小于0.93;

(3)基础顶面高出地面不宜小于200mm,其埋深不宜小于0.8m,且不小于冻结深度,南方地区埋置深度应在耕土层以下即0.5m;

(4)设备基础的地基容许变形值:

3.对基础的要求:

(1)基础底板尺寸宜由以下三个条件确定:

?基础质量应大于机器质量的3~5倍;

?P≤(0.5~0.7)f式中P—基础底面处的平均静压力设计植,kpa;f—地基承载力设计值,kpa;

?基组总重心与基础底面形心应位于同一铅垂线上,其相对偏心不应超过3%;

(2)基础的混凝土等级用C20,垫层用C10;

(3)基础的混凝土体积小于20m3时,可不配置表面构造钢筋;混凝土体积为20~40m3时,应在基础顶面配置直径为10mm、间距为200mm的钢筋网;混凝土体积大于40m3时,尚应在基础四周和顶、底面配置直径为10~14mm、间距为200~300mm的钢筋网;基础底板悬臂部分应按强度计算配置上、下侧钢筋,当底板悬臂长度小于地板厚度时,可不必配筋;

(4)基础顶面的二次浇灌层,厚度宜为30~50mm,材料应采用细石混凝土,其强度等级应比基础的混凝土强度等级高一级,当厚度小于30mm时可采用1:2水泥砂浆;基础外露部分用1:2水泥砂浆抹面;

(5)自制地脚螺栓宜采用直钩式,直钩段长度不得小于4d(d为地脚螺栓直径);埋置深度L不得小于20倍直径,对于带锚板的地脚螺栓,应不小于15倍直径,构造螺栓不受此限,且不得小于300mm;

埋置方法宜采用预留孔,地脚螺栓预留孔底至基础底面的距离,不得小于100mm;地脚螺栓底端至预留孔底的距离,不得小于50mm;预留孔边至基础边缘的距离,不得小于100mm;当预埋螺栓时:当φ≤20时,不小于100mm,当φ>20时,不小于150mm。当不满足时,宜配置直径为6~8mm,间距为100~150mm的钢筋网;预留孔内,应采用混凝土强度等级C25细石混凝土浇灌或高一级基础混凝土强度等级;当矩形基础边长、环行基础周长大于40m时,应设后浇带,带宽50cm,钢筋不切断,待底板浇注后一个月用比原基础高一等级掺微膨胀剂的混凝土浇注;基础的混凝土宜一次浇灌完毕,不留施工缝。当施工要求必须留施工缝时,应严格遵守施工缝的构造、操作要求。当混凝土强度达到70%以上时,方可安装设备。

4.离心泵的动力计算:

(1)当地基承载力标准值不小于80kPa、电机功率不大于560kw且离心泵基础的质量不小于机器质量三倍时,可不作动力计算;

(2)当基础需作动力计算时,基础的允许振幅,应符合下表规定基础的允许振幅[A];

(当n>1000r/min时,允许振幅[A]可根据制造厂要求确定,或取0.1mm)

(3)离心泵的扰力值,按下式计算:Pn=mew2,其中:

?Pn—离心泵的扰力值(N);

?e—离心泵偏心距(m);

?w—机器扰力的圆频率(1/s),w=0.105n;

?m—电机转动部分的质量(kg)。

二、泵基础设计

1.一般要求

(1)水泵基础设计必须安全稳固,标高、尺寸准确,以保证水泵运行稳定,安装检修方便。

(2)按GB/T50265-97《泵站设计规范》规定:单机功率在160kw以下的立式轴流泵机组和单机功率在500kw以下的卧式离心泵机组,其机泵基础可不进行动力计算。反之,则必须进行计算,尤其是与泵房建筑结构连成整体的机泵基础。

2.卧式离心泵基础设计要点

(1)基础形式:按与泵房结构的联结与否可分为分离式和整体式。地面式泵房宜采用分离式基础,地下式或半地下式泵房一般采用整体式,与钢筋混凝土底版连成整体,整体式基础属泵房的结构设计内容。

(2)一般功率在100kw以下时,水泵和电动机带有底盘,可直接安装在基础上;100kw以上时,无底盘,基础面需垫以钢板或型钢。

(3)由于水泵、电动机设备经常更新变动、各厂家产品规格也不完全统一。因此在施工图设计时,必须获得生产厂的产品技术说明等资料,在浇捣基础之前,最好按实际设备的尺寸校核。

(4)对于分离式的中、小型水泵基础可参照下列经验数据设计;整体式基础可根据情况适当调整,并结合泵房的结构设计考虑。

?基础材料通常采用不低于C20混凝土;预留螺孔待地脚螺栓埋入后,用不低于C25细实混凝土填灌固结。

?地脚螺栓埋入基础长度为不低于20倍螺栓直径(l≥20d),螺栓叉尾长度为4d螺栓;预留螺孔深度大于螺栓埋入总长度3—5cm。

?卧式水泵一般为块式基础,其尺寸大小一般均按所选水泵及电动机安装尺寸提供的数据确定,如无上述资料,可参照下列数据确定。

A、对带底座的小型水泵:

基础长度L=底座长度L1+(0.20~0.30)(m)。

基础宽度B=底座螺孔间距(在宽度方向上)B1+0.30(m)。

基础高度H=底座地脚螺钉的长度L2+(0.10~0.15)(m)。

B、对于不带底座的大、中型水泵:

基础长度L=水泵和电动机最外端螺孔间距L1+(0.40~0.60)(m),并长于电动机总长。

基础宽度B=水泵和电动机最外端螺孔间距(取其宽者)B1+(0.40~0.60)(m)。

基础高度H=底座地脚螺钉的长度L2+(0.10~0.15)(m)。

C、基础高度及重量:

基础重量>2.5-4.5倍机组(水泵及电动机)重量。

基础高度应不小于500-700mm;

基础顶面应高出室内地坪100-200mm,一般采用200mm。

D、预留螺孔:

当d螺栓≥40mm时,螺孔中心距基础边缘300mm。

当d螺栓<40mm时,螺孔中心距基础边缘>150-200mm,

但基础螺孔边缘与基础边缘间距不得小于100-150mm。

螺孔尺寸尚需考虑螺杆叉尾长度,地脚螺栓埋入后的混凝土填灌,密实施工条件需要。

螺孔尺寸一般为80-200mm方孔,如100mm×100mm或150mm×150mm方孔;大型水泵则≥200×200mm。

E、电机功率50kw以下的泵,设计时可以采用膨胀螺栓固定方式,其它要求与以上条款相同。

三、泵机组布置

1.水泵机组宜采用单行排列

2.主要机组的布置和通道宽度,应满足设备的运行、维护、安装和检修的要求,并应符合下列要求:

(1)水泵基础间的净距不宜小于1.0m。

(2)机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m。

(3)主要通道宽度不宜小于1.5m。

(4)当考虑就地检修时,应保证泵轴和电动机转子在检修时能拆卸。

(5)当设专用检修点时,应根据机组外形尺寸决定,并应在周围设有不小于0.7m的通道。

(6)有电动起重机的泵房内,应有吊运设备的通道。

四、泵基础施工

水泵基础的作用是支承并固定机组,使它运行平稳,不致发生剧烈振动,更不允许产生基础沉陷。因此,对基础的要求是:

(1)坚实牢固,除能承受机组的静荷载外,还能承受机械震动荷载;

(2)要浇制在较坚实的地基上,不宜浇制在松软地基或新填土上,以免发生基础下沉或不均匀沉陷。一般中、小型立式轴流泵都安装在钢筋混凝土排架或特制的水泵梁上;而卧式离心泵大多是安装在混凝土块体基础上。

1.混凝土基础

混凝土基础应有足够的平面尺寸,以保证水泵的安装和固定。其尺寸大小一般均按所选水泵安装尺寸所提供的数据确定。

基础施工时,要求在规定的地点先挖好机坑,下面铺一层5cm厚的石子或碎砖,用夯打实,然后浇筑混凝土。混凝土的配合比可用质量来计算。一般是1份水泥、2份黄砂、5份石子。或者是1份水泥、2份黄砂、4份石子,以及l份水泥、3份黄砂、6份石子。采用哪种配合比,可根据建筑物的重要性以及水泥的质量选用。水的质量为水泥质量40%~60%,加水少强度高。在浇筑时,要在靠近地面以及高出地面的部分放置模框,模框要根据基础尺寸钉好。

2.底脚螺栓的固定

机组底座的地脚螺栓的固定分一次浇筑法和二次浇筑法。

一次浇筑法就是在浇注混凝土之前,将地脚螺栓固定在模型架上,在浇注混凝土时,不需预留螺栓孔,一次浇成,将地脚螺栓浇筑在混凝土基础中。该种方法通常用于带有底座的小型水泵的安装。这种方法的优点是缩短了施工期限;增强了底脚螺丝在基础内的稳固性;保证了安装质量。缺点是若地脚螺栓位置固定不正或浇筑地脚螺栓移位,将给水泵机组的安装带来困难。

小型水泵的基础一般都采用一次灌浆法。通常按照规定尺寸要求用木板或砖头立好模框,同时在各底脚螺丝的位置钉上有螺丝孔的纵横板条,以固定底脚螺丝位置,然后再浇筑混凝土。

二次浇筑法是在浇铸混凝土基础时,预先预留地脚螺栓孔,水泵机组就位和上好螺栓后再向预留浇孔内浇筑混凝土。这种方法的缺点是增加了基础模板工程和浇灌工作量,而且分两次浇筑,前后凝固的混凝土有时结合得不好,影响底脚螺丝的稳固性。

在中、小型水泵机组的安装中,为避免上述方法的缺点,可采用强度较高的耐火砖垫在底座的四角,然后放置地脚螺栓,支好模板,一次浇筑成混凝土基础。

采用二次灌浆法时,须预先立好模框,并在底脚螺丝位置处立上预留孔模板。预留孔的尺寸一般比底脚螺丝直径大5cm左右。如果不用预留孔模板,也可在底脚螺丝外面套一根直径比螺栓直径大1.5~2倍粗的铁管或竹管,把底脚螺丝固定在样板架上。使底脚螺丝稍能偏动,便于对准底座上的底脚螺丝孔。

大型水泵机组通常不带底座,为便于机组的安装与调平找正,常用槽钢制成整体式底座,在浇筑混凝土基础时采用一次或二次浇筑法将钢制机组底座稳好在设计位置上。该种施工方法的优点是钢制底座与混凝土的结合较牢固,整体性较好。

运行多年后的泵,地基和地脚螺栓应该正确设计和施工,以支撑泵可以无故障运行多年(15年-30年)。


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