对现代工业设备机组基础安装的探讨

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　　摘要：笔者对过去现代工业设备机组基础的安装法存在的问题进行了论述，提出了用模拟基础预埋地脚螺栓法、二次预埋精调垫板法与无垫铁安装法，来解决这些问题，提出了这些方法的安装工艺流程与操作要点，并指出这些方法存在的不足与适应性问题。
　　关键词: 现代工业设备；基础；安装；施工工艺
　　
　　1 引言
　　现代工业设备机组的安装经常出现在工程实践中。如大、中型纸机的安装, 大、中型甘蔗压榨机的安装,人造板连续热压机的安装等。这些设备安装中存在特点是, 单机重量大,设备台数多, 设备与设备之间的关联精度要求比较高,安装中存在一定的难度。
　　为解决好这类设备的安装问题,最重要也是技术含量较高的一个环节是设备的基础安装。就是在设备就位之前,如何搞好设备基础前期预埋、预留，设备就位之后,如何进行精度调整,达到满意的尺寸公差、形位公差,及设备群组之间的关联精度。最后如何达到可靠固定, 保证强度,保证设备的长期运行,保证安装初期的精度等, 均是值得认真研究的问题, 随着科技的进步, 工业化进程加快, 工业设备越来越向大规格, 高转速、高精度的方向发展, 给设备安装工作者提出了越来越高的要求。
　　2 过去的施工工艺
　　2.1 地脚螺栓预留孔二次灌浆法
　　现代工业设备与基础的联接及固定, 绝大多数采用的是地脚螺栓联接, 该方法具有可调节性与可拆卸性强的优点。地脚螺栓与设备基础的联接, 大多数情况下采用的是预先在设备基础中留孔,然后放入地脚螺栓。待地脚螺栓与设备本体或设备底板联接, 调整完毕后, 对地脚螺栓进行二次灌浆, 最后将地脚螺栓与设备基础进行整体固结, 形成一个整体。该方法是工业设备安装过程中, 采用较多的一种施工方法。近几年随着科技的发展。与大工业生产的进步, 被安装设备对基础安装的要求越来越高。被安装设备的转速或生产中设备产生的线速越来越大, 动力越来越强强, 精度要求越来越高。这使得地脚螺栓预留孔二次灌浆法不适应工业进步的要求, 存在着以下缺点:
　　2.1.1 地脚螺栓与设备基础的联接强度不够。由于预留孔太小二次灌浆影响了地脚螺栓与整个基础的强度。
　　2.1.2 可靠性降低。由于地脚螺栓是设备与基础联接的主要承力载体, 二次灌浆的质量是否合格,将影响安装质量。
　　2.1.3 使用时间缩短。由于浇注地脚螺栓的混凝土是后来浇注的, 与原来基础的结合面, 在外力长期的, 周而复始的作用下, 有可能发生松动, 从而影响机器设备的正常工作, 这些在工程实践中, 也时有发生。
　　2.2 预埋地脚螺栓法
　　土建施工预埋地脚螺栓法。是在设备基础土建施工时, 直接预埋地脚螺栓。该方法的优点是施工安装时, 操作简单, 工期短, 缺点是由于土建控制地脚螺栓偏差尺寸过大, 偏差调整困难, 在安装精度要求较高的情况下, 不能满足安装精度的要求。
　　3 现代的施工工艺
　　3.1 模拟基础板预埋地脚螺栓法
　　对于有基础板的设备，采用模拟基础板预埋地脚螺栓的方法。即在预埋地脚螺栓前, 根据基础板的尺寸及开孔情况, 预先制作一个模拟的基础板, 然后将该模拟基础板与地脚螺栓用螺母锁紧,地脚螺栓穿挂在土建基础的钢筋上，最后与设备基础一起浇注。其主要内容如下:
　　3.1.1 施工工艺流程
　　材料验收――模拟基础板制作――模拟基础板安装――地脚螺栓安装――验收交付――灌浆――模拟板拆除――基础板安装
　　3.1.2 操作要点
　　3.1.2.1 模拟板制作
　　⑴根据基础板螺栓孔位置、大小尺寸、螺栓孔数确定所用型材长度、大小、数量。一般情况下,螺栓孔大小在φ30mm 左右, 可选用50mm×50mm 的方钢。边框的型材长度依据基础板纵向两端最远螺栓孔距离再加lOOmm～200mm。
　　⑵根据绘制的模拟基础板图进行下料。
　　⑶在平板上组对焊接模拟基础板, 保证模拟基础板上下端面水平。
　　⑷在模拟基础板上划线钻孔, 划线时螺栓孔中心距离尺寸偏差、对角线偏差控制在±0. 5mm, 螺栓孔大小偏差控制在±0. 5mm。
　　3.1.2.2 模拟基础板安装
　　在土建已布好钢筋、做好模板后进行。模拟基础板一般都制成一个个的方钢框架组, 每组方钢框架组都必须被调整在正确的空间位置上, 且应牢靠固定, 以免浇灌基础混凝土时, 因震动或磕碰而移位。
　　3.1.2.3 地脚螺栓安装
　　⑴安装地脚螺栓: 模拟基础板固定后，即可按各工段的螺栓数量分别穿挂地脚螺栓, 并用水准仪调整地脚螺栓的标高。
　　⑵地脚螺栓调整: 模拟基础板固定后，地脚螺栓的位置基本定位, 这时需对地脚螺栓位置进行复核, 使之达到精度要求。
　　⑶地脚螺栓固定及保护: 用2 个螺母将地脚螺栓固定于模拟基础板上, 且用钢筋将螺栓与螺栓焊接, 使螺栓形成一个固定整体, 以保证地脚螺栓的稳固性。地脚螺栓螺纹部分要用透明胶带包扎, 以防基础灌浆时损坏螺牙。
　　⑷地脚螺栓灌浆: 地脚螺栓经验收合格, 与基础一起整体进行灌浆, 灌浆时, 浆料、振动棒不得直接冲击地脚螺栓及其固定钢架, 以免地脚螺栓松动影响精度。
　　3.1.2.4 基础板安装
　　⑴基础板就位: 在基础达到设计强度后即可进行, 基础板安装前应先拆去模拟基础板, 对地脚螺栓进行必要的清洁处理, 并需对基础面进行打毛, 就位基础板时螺钉调整的垫块应平稳。
　　⑵基础板粗调: 采用拉钢丝、目测等手段粗略控制基础板的标高、水平和纵、横向位置。这样会方便下一步骤的精调工作。
　　⑶基础板精调: 精调从第一块基础板开始进行。把标高基准点数值引入该基础板, 其余基础板标高调整均要以它为准, 不再从标高基准点引取标高值。
　　3.2 二次预埋精调垫铁法
　　为克服过去安装方法之精度水平较低与调整较困难的缺点, 在过去与土建基础施工时一起预埋调整垫铁的基础上进行改进, 精调垫铁, 进行二次预埋, 即, 设备基础先进行上建施工, 待设备基础施工完成后, 再对基础进行小范围的修改, 二次预埋垫铁, 以达到二次预埋的垫铁平整度、水平度等精度较高的要求, 具体方法如下:
　　3.2.1 施工工艺流程
　　基础检查――凿去基础安装表面――对被凿去的部分进行处理――垫铁的制作――框模的准备――垫板的埋设―浇注――砂浆养护。
　　3.2.2 操作要点
　　3.2.2.1 基础的检查与制备
　　⑴确认符合要求的基础已完成;
　　⑵凿去基础的安装表面并使之粗糙, 使安装后施工的二次灌浆层混凝土与基础能结合牢固。
　　3.2.2.2 框模的准备
　　浇灌埋设热板垫台, 要准备相应的框模, 框模的大小, 一般比垫铁每边大100mm～200mm, 框模的高度一般在60mm～100mm。
　　3.2.2.3 垫铁的埋设
　　彻底擦干垫台浇灌区域表面上可能积存的水分, 安放好框模(或直接利用铲凿区域的凹坑), 把砂浆分成若干份分次灌入框模。一次向框模内灌入的砂浆厚度不要超过20mm, 仔细地充分捣实,直到砂浆表面渗出水来为止。确认垫板表面没有任何划痕、毛刺和其它有害缺隐(否则要用锉刀仔细修去)后, 用木锤将垫板打入砂浆里, 垫板埋入砂浆的深度应超过其本身厚度的一半以上, 并用Y型水平仪和标尺使各垫板平面的标高符合确定的值, 垫板平面每个方向的水平度用水平仪找正不超过要求。
　　3.3 无垫铁安装法
　　无垫铁安装法是一种技巧性较高的施工方法, 可以节约劳动力和钢铁材料, 提高安装质量和工效。有垫铁安装法, 垫铁主要是调整设备的标高和水平度, 并将设备的自重传到基础上。由于找平找找正、拧紧螺栓后才进行二次灌浆, 灌浆层不承受设备的重量。又由于垫铁本身表面不平和基础表面的粗糙不平而产生接触不良, 从而造成各组垫铁到基础上单位面积压力不均匀, 当设备工作而产生动负荷( 冲击、震动) 时, 使垫铁的永久变形增加, 引起垫铁间隙减小, 这可能使设备安装精度受到影响。再加上垫铁对基础的作用力是集中荷载, 这就使基础受力不匀, 有应力的部分必然产生变形, 无应力的部分则没有变形造成二次灌浆层脱落, 与基础剥离。

　　无垫铁安装法可分为2 种: 一种为混凝土早期强度承压法。二次灌浆层混凝土凝固后, 即将千斤顶卸掉, 待混凝土达到一定强度后才把地脚螺栓拧紧, 这种方法可以得到比较满意的水平的水平精度, 另一种为混凝土后期强度承压法。当二次灌浆层养护完毕后, 折掉千斤顶, 拧紧地脚螺栓。
　　3.3.1 施工工艺流程
　　基础检查――设备找平――灌浆――养护――拆除千斤顶――拧紧地脚螺栓――复查
　　3.3.2 无垫板安装法操作要点
　　(1)安装前, 基础表面应铲出麻面, 清除油污、浮灰, 二次灌浆层厚度要一致。
　　(2)用三点安装法找平, 应根据设备的重量和底座的结构确定临时垫铁, 小型千斤顶或调整顶丝的位置和数量。千斤顶的位置离地脚螺栓最小要有200mm 的距离, 使设备在拧紧地脚螺栓时的应力能由混凝土来承受。
　　(3)当设备底座上设有安装用的调整顶丝( 螺栓) 时, 支撑顶丝用的钢垫板放置后, 其顶面水平度的允许偏差应为1/1000。
　　(4)按技术规范的最高标准找平找正, 找平后将地脚螺栓施加一定的顶紧力( 应有紧固力的1/4) ,以保持水平精度不变为原则。
　　(5)灌浆前将千斤顶用木盒包起来, 并在木盒上做出标记, 以便拆卸。采用无收缩混凝土灌注应随即捣实灌浆层, 待灌浆层达到设计强度的75%以上时, 方可松掉顶丝或取出临时支撑件, 并应复测设备水平度, 将支撑件的空隙用砂浆填实。
　　(6)灌浆用的无收缩混凝土的配比详见表1。表中所指: 砂子粒度为0.1~0.15mm, 石子粒度5~15mm, 用水量是指用干燥砂子的用水量, 无收缩混凝土搅拌好后, 停放时间应不大于1h, 微膨胀混凝土搅拌好后, 停放时间应不大于0.5h。
　　表1 无收缩混凝土砂浆及微膨胀混凝土的配合比
　　
　　（7)混凝土养护期间, 温度要保持在5℃以上。在此期间严防碰动设备。养护期终了, 拆除千斤顶时, 应先拧松地脚螺栓, 然后取出千斤顶, 不得猛力敲打。
　　（8)拆除千斤项, 拧紧地脚螺栓后, 再用水平仪复查1 次设备的水平度, 然后用二次灌浆层同一强度等级的混凝土灌满千斤顶留下的孔穴。
　　（9)应详细做好各项记录。无垫铁安装法虽然有很多优点, 但是在实际操作中要达到有垫铁安装的那样水平精度, 是一个比较复杂的技术问题。必须了解混凝土的性质, 熟练掌握操作要领和采取必要的措施, 方可获得理想的水平精度。
　　4 结束语
　　（1）所有的方法都有其局限, 要考虑到适用性。要考虑到适用性如模拟基础板安装法, 就存在耗钢量大, 安装成本高的问题。在设备机组的安装中, 为了保证每台设备之间的精度要求, 就必须保证在模拟基础板固定时, 每个单独基础板之间的精度。为了达到这个精度, 并保证在整个基础浇灌过程中, 该精度不被破坏, 工程实践中, 往往是用大规格槽钢,焊接起来, 组成一个钢结构网, 在现代设备中, 在一个几百米长的大车间内, 几百米长的钢结构网也是常见的, 所耗费的钢材量是巨大的。
　　（2）无垫铁安装法工艺实施中2 种方法的优劣。这2种方法各有优点。第一种方法, 当拆千斤顶时, 容易产生水平误差。如果出现水平误差时,因混凝十强度低, 弹性模量小, 可以稍微调整地脚螺栓, 从而得到理想的水平精度。第二种方法正好相反, 当拆除千斤顶时, 不容易产生水平误差, 但是如果出现水平误差, 则不易调整。上述方法的选择, 取决于对该方法的熟练程度, 一般对设备水平度要求不太严格的, 以采用第二种方法较宜。
　　在工业化进程的加快与工业化水平提高的情况下, 过去的地脚螺栓预留孔二次灌浆法与预埋地脚螺栓法, 越来越不适应现代工业设备机组基础安装的要求。模拟基础板预埋地脚螺栓法, 二次预埋精调垫铁法与无垫铁安装法, 能够克服过去方法的不足, 满足新形势下的要求, 但是在工程实践中要考虑到新方法存在的不足及其适用性。
　　

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