往复压缩机底座结构有限元静力学分析及优化

李雪婷，叶君超，黄远明，余小玲，吕 倩

(1.中石化石油机械股份有限公司三机分公司，湖北 武汉 430000;2.西安交通大学能源与动力工程学院，陕西 西安 710049)

1 引言

往复压缩机因为结构复杂振动较大，往往需要将所有设备安装在一个全焊接钢结构底座上，底座的重量往往占机组重量的25%以上。由于常规压缩机设计经常采用类比设计，对于底座框架设计和型钢规格的选取偏向保守，容易造成机组机组过重和浪费成本，导致运输困难；但如果设计偏向激进，也很容易照成底座起吊变形或局部应力过大，导致底座不能很好的起到承载机组的作用。本文通过对底座进行有限元分析研究，选取合适的型钢来进行底座布局和制造，在保证机组安全的情况下优化机组底座设计，降低制造成本和底座尺寸，以及可能出现的底座形变与应力过大问题[1～3]。

根据ANSI/AISC 360-10Specification for Structural Steel Buildings标准规定[4]，钢结构设计方法可以采用容许应力设计法(ASD—Allowable Stress Design)或载荷抗力系数设计方法(LRFD—Load and Resistance Factor Design)。容许应力设计法采用一阶弹性分析计算内力，通过构件的相关方程考虑几何非线性的影响；载荷抗力系数设计方法则通过对一阶弹性分析进行放大或者直接二阶弹性分析来考虑几何非线性效应，其最大不同之处在于它是一种以概率理论为基础的极限状态设计方法，用概率及统计学的方法引入了载荷抗力系数来度量结构的抗力和载荷对结构的综合效应。

因为压缩机为振动设备，对安全性要求较高，因此本文采用相对较为保守也相对广泛的的ASD方法进行设计计算。……