设备安装的精度、质量直接影响调试及日后的正常运转,应严格按有关规范进行安装。大型主机设备的安装质量控制尤其应引起安装、建设及设计单位的足够重视,共同严格把好质量关。
1、垫铁承载力:
每台设备在底座就位前,都应根据底座的形状尺寸,地脚螺栓直径及设备的重量等来确定垫铁的尺寸、组数和堆放位置,以保证安装质量。
根据〈水泥机械设备安装工程施工及验收规范〉(JCJ03—90),垫铁的面积计算公式:
100C(Q1+Q2)/R=A (1)
式中: A—垫铁面积,mm2;
C—安全系数,一般取1.5~3;
Q1—设备的重量加在该垫铁组上的负荷,N;
Q2—地脚螺栓拧紧后(可采用地脚螺栓的许可抗拉强度),分布在该垫铁组上的压力,N;
R—基础或地坪混凝土的抗压强度(可采用混凝土设计标号),N/cm2。
为便于比较将(1)式变换成:
R×A÷100C =(Q1+Q2) (2)
由(2)式可知,根据实际垫铁面积A计算出的总承载力(Q1+Q2)要大于设备已给定的总负荷。
以Φ2.4m×7m生料磨为例说明。取一侧轴承支墩,根据设备总图查得Q1=1225kN;查《钢结构设计手册》得地脚螺栓的许可抗拉强度 π 13.23kN/cm2,M42的螺栓共4个,Q2=D2×13.23×4=733kN。故总承载力Q1+Q2=1958kN。实际垫铁8组150×80,总面积为96000mm2,垫槽钢6组100×140,总面积为84000mm2(注:垫槽钢不合规范),总垫铁面积180000mm2。安全系数C取3,基础混凝土设计标号1.96 kN/cm2,则垫铁实际总承载能力:
180000×1.96÷100C=Q1+Q2=1176kN<1958kN,承载能力不足,因此需调整垫铁面积为300000mm2,方可承载1958kN力满足规范要求。我们根据垫铁实需面积调整了垫铁块大小及垫铁组数,取消了槽钢垫铁。用8组150×80;4组240×220共计垫铁面积307200mm2。
2、计算依据〈水泥机械设备安装工程施工及验收规范〉(JCJ03—90)。
垫铁总承载力小于设备的总荷载就保证不了设备的安装质量。静态下,可能看不出对安装精度有何不利影响,一旦设备运转后,由于其局部垫铁面积不足,造成承载力不足,将会引起设备变形,严重时会歪、扭等,从而影响设备的安全正常使用,后患无穷。此外,工艺设计时,大型设备的基础预留150mm的二次浇注层,但由于资料不详或出现到货与设备选型不一致,造成设备安装过程中二次浇注层过大或过小,局部有时可达300mm,可能会造成垫铁过高,不稳定现象,这时应尽量采用砂墩垫铁,以保证设备安装质量。地脚螺栓的基础预留孔不应放得过大,以使每组垫铁有足够的面积。一般预留孔4~5倍螺栓直径即合适,既满足了土建施工误差的调整要求,又保证了安装上垫铁的要求。 总之,无论是设计单位的驻厂人员,还是安装、建设单位的有关人员都可以根据工艺设计的有关图纸(或是设备随机附的总图)上所标注的设备荷重及动荷系数来进行复核把关,土建基础施工时,土建人员可依此来复核基础的承载力;设备安装时,工艺或有关人员可依此来复核垫铁承载力。
3、螺栓抗拉承载力计算。
简单说,强度是单位面积的承载力,是一个指标。公式:
承载力=强度 x 面积;
螺栓有螺纹,这里的螺栓横截面面积不是指螺栓直径直径的圆面积,而是有效面积.
普通螺栓C级(4.6和4.8级)抗拉强度是170N/平方毫米。
那么承载力就是:170x有效面积=N.
换算一下,1吨相当于1000KG,相当于10000N。
螺栓有效面积可以从五金手册或钢结构手册查,强度指标可以从相关钢结构手册或规范查。当然这些也可以从网上查.
4、磨机的热膨胀间隙:
设备在安装过程中膨胀间隙的预留,对于设备的日后运转情况将产生较大影响。预留的间隙不得当,加剧机械磨损,不利正常生产。轴瓦端面与轴肩的轴向间隙量,应符合设计图纸的要求,设计无明确要求时,间隙计算可依据〈水泥机械设备安装工程施工及验收规范〉按下式计算: Δl=El|C1-C2| 式中: Δl———最冷态时的冷缩量或最热态时的热胀量,mm; E———轴的线膨胀系数(E钢=1.2×10-5℃-1); l———安装时轴的长度(两端轴肩中心距),mm; C1——安装时温度,℃; C2——最冷态或最热态时的温度,℃。 如图示,左端大瓦与中空轴的轴向配合限制磨机的轴向窜动,右端大瓦与中空轴之间需留轴向间隙,作为磨机轴向热变形的预留间隙,而这间隙的留法需检验把关,否则,势必增加左瓦右端面和右瓦左端面以及轴肩的磨损,消耗动力,增加大小齿轮的磨损,对设备的局部产生不良影响。 管磨机预留间隙示意图 以Φ2.4m×7m管磨机为例: 两主轴承底板中心线间距为l=8230mm。 (1)水泥磨 停机时温度为20℃,夏季运转时磨机最高温度为110℃,则最高温时热膨胀为(磨机长度增加量): Δl=El|C1-C2| =1.2×10-5×8230×(110-20)=8.9(mm) 也就是说右端大瓦与中空轴之间必须留有(a+b)≥8.9mm的轴向间隙。在分布上a>b较为合理。设夏季磨机运转时最高温度为110℃,冬季停磨时最低温度为-2℃,停机检修时温度为20℃,检修时气温与磨机最高温度差为90℃,与磨机最低温差为22℃,这两个温度差与右瓦两边间隙a及b成比例,即: 90∶22=a∶b,而(a+b)=8.9mm, 则两式计算得近似值:a=7.2mm,b=1.7mm。 (2)生料磨 Φ2.4m×7m生料磨规格同水泥磨,但带悬臂烘干仓,尽管用于同一工厂(地区),温度不同显然热膨胀量不同,故留的间隙也不同。取热风炉最高温度为350℃,生料磨最高温度为(350+100)/2=225℃,则: Δl=1.2×10-5×8230×(225-20)=20(mm),同理计算出:a=18mm,b=2mm。 将上述方法用于几个水泥厂的实践,结果证明是可行的,都未因预留间隙不足而出现问题。对于磨机轴向间隙的分布,应根据磨机的温度所引起的膨胀量来决定,不同地区、不同情况作不同的处理,现场把关尤为重要。