龍虎泡取水廠水泵機組改造動力分析

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設計研究院,哈爾濱 150080)

1 工程特點

大慶油田龍虎泡取水廠的設計日取水能力為50萬 m3/d,隨著油田的限產,外網用水量逐漸下降,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中,是按照大慶石油管理局遠期規劃的要求,考慮到遠期供水進行水廠規模設計,選用大流量進口的水泵,目前由于節能減排的需要和油田采油技術的改進,對水量需求減少,因此水泵不能在原設計的經濟有效區內運行,這樣對水泵部件使用壽命的影響很大,當時 8臺水泵全部從國外進口,部件的更新全部需要從國外進口,費用很大,為了降低成本,需要對原來的水泵進行改造,按照國家節能減排的要求,本次設計采用國產機型進行改造。

2 改造難點

原有的 8臺立式機組呈一字形布置,每臺機組單設一個進水流道,水泵的進水流道之間采用鋼筋混凝土分隔,呈箱型結構,廠房為塊結構,廠房的底板基礎以及水泵電機樓板與進水流道共同澆筑成鋼筋混凝土的整體結構,每臺水泵的進水流道是封閉的,原來布置的 8臺立式水泵的安裝地腳螺栓的承重梁與水泵電機樓板一起整體澆筑的,改為臥式機組后,考慮到以后共振的影響,可能產生對泵房的穩定性不利的因素;從機組運行和規模以及結構上的改變,該機組的改造在規模上目前是國內首例,所以要進行動力分析計算。

3 動力計算的必要性與減振措施

本次泵改造是從建設好的進水流道隔墻上面,修筑橫梁作為水泵電機承重梁,橫梁與原來水泵電機層有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置有δ=30 m m鋼板和δ=20 m m橡膠抗震墊,水泵運行中的震動力傳遞給橫梁,橫梁下面設置鋼板和橡膠減震墊主要衰減水泵震動力對邊墻的影響,震動力主要由橫梁和邊墻以及對應的泵房底板承擔,可以讓承受力薄弱的水泵電機樓受到保護,依據 G B/T 50265-97泵站設計規范6.5.9條規定臥式機組單機功率的在500k W以上的,要進行動力計算,本次采用的臥式機組單機功率＞500k W,根據建設單位的意見和委托,我院對改造后的機組進行動力計算。

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

4 共振與振幅計算

4.1 共振計算

求出強迫震動頻率ω和基礎自振頻率 λz以及水平自振可以進行共振校核,按照規定當,可以視為不發生共振條件。

根據計算結果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%,所以計算結果為不可能發生共振。

4.2 振幅計算

基礎垂直強迫阻尼振動振幅Az可以由下面公式求得:

根據已知參數,可以求出基礎垂直強迫阻尼振動振幅Az=0.01 m m,按照規范規定求出Az≤0.15mm時,可以認為基礎垂直強迫阻尼振動振幅Az=0.01mm是允許的。

5 結 論

根據計算結果,該改造后的機組不可能發生共振,振幅Az也在規范允許的范圍內。

[1] 華東水利設計院.水工設計手冊(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[M].北京:中國水利電力出版社, 2000.

[3] 中華人民共和國建設部.G B/T50265-97泵站設計規范[S].北京:中國計劃出版社,1997.