塔類設備偏心抬吊施工工藝(14頁).doc
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2024-01-12
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1、塔類設備偏心抬吊施工工藝摘 要:文章對偏心抬吊法的有關特點、適用范圍和吊裝工藝進行了闡述,并簡要對各受力件進行了強度校核,類似工程可借鑒。關鍵詞:塔類設備 偏心奪吊 吊裝工藝 強度校核 在石油化工、冶金等專業,塔類設備一般都屬于高大設備,它的特點是,外形簡單、直立、重量大。對于立式設備的吊裝方法多采用一臺吊車主吊,另外一臺吊車溜尾的滑移法來吊裝。對于臥式設備則基本采用捆綁法由一臺大型吊車吊裝到位。但有時受吊裝工具、設備高度、安裝地點及周圍環境的限制,施工過程中不能滿足以上兩種方法的吊裝要求。為了實現吊裝工作的合理性與經濟性,近年來我公司吊裝塔類設備采用了履帶式起重機的機械化整體偏吊方法,此種方2、法準備工作較少、工作效率高、勞動強度低,具有很好的經濟效益。我公司在揚子某裝置溶劑回收塔安裝中采用此種吊裝方法,獲得了成功。該塔的主要參數: 吊裝重量103t(含部分保溫及塔平臺、附件等),塔高58m,重心高27米,塔筒體直徑2.6m,塔裙最大直徑3.365m,平臺直徑5.8m,共8層,材質Q235,保溫層厚度100mm。1.特點(1)吊裝塔類設備,用偏心抬吊法比正中抬吊法所需吊車的吊載能力要小,因為吊塔就位時偏心抬吊法的吊臂回轉半徑(見圖1中所示)要比正中抬吊法的吊臂回轉半徑小。(2)主吊耳與設備的重心距離較近,可以縮短吊車臂的高度,增加吊車的負載能力。(3)設備吊點(吊耳)設在設備重心以上3、殼體的一側,塔類設備離開地面呈傾斜狀態,就位時需要依靠輔助吊點(通常稱為奪點),拉正就位,采用卷揚機滑車組件牽引。(4)吊點位置高于重心的距離小,塔體超出吊車頂部較多,這就給設備附件(塔類的平臺梯子等)的安裝創造了條件,加深了預組裝的深度,在保證吊裝能力的前提下減少了高空作業量。圖1 履帶吊車吊裝就位停放位置平面1吊臂塔體平衡梁吊臂2. 現場條件(1)塔分兩段由制造廠供貨,在安裝現場組對焊接后整體吊裝。(整體供貨也適用于此方法)(2)施工條件:土建框架已施工,僅留一面用于吊裝(塔的基礎在混凝土框架內,三面封閉僅留一面混凝土梁未施工,后裝鋼梁封閉)。(3)此種吊裝方法也適用于沒有混凝土框架等障礙4、物的塔類設備吊裝。3. 施工準備3.1總平面布置(1)塔類設備堆放場地、預組裝場地及吊車行走路線都應以塔的基礎位置為基點,布置設備組裝及吊裝運輸場地應清除一切有礙起吊操作的障礙物,做到干凈、整潔,場地應平整、堅實,否則應回填夯實,兩臺150t履帶吊吊塔時行走路面應開挖500mm深,下填300mm毛石,上敷200mm碎石并用推土機壓實。(2)輔助機具如卷揚機、滑車組、轉向滑輪及錨點等應根據工藝要求布置照明用電、卷揚機動力用電等應根據電源負荷及用電位置提出并確定電源線的規格、走向、閘箱位置。3.2現場準備工作(1) 設備基礎應做好驗收、清理、放線等工作。設備基礎混凝土的強度應達到設計強度,周圍土方5、已回填整平,預埋地腳螺栓應進行檢查,中心線位置、螺栓表面標高應符合化工塔類設備施工及驗收規范(HGJ211-85)(此標準現已廢止),地腳螺栓與螺母應配套,松緊應適度,絲扣有缺陷應進行修整。(2) 塔的驗收、清點應符合化工塔類設備施工及驗收規范(HGJ211-85)(此標準現已廢止),應附有出廠合格證及質量證明文件等。(3) 安裝前應檢查塔的縱向中心線是否清晰正確,應在上、中、下三點有明顯標記,檢查塔的方位標記、重心標記及吊掛點(吊耳)。(4) 核對塔裙底座環上的地腳螺栓孔距離尺寸與預埋地腳螺栓相符,可用樣板或預埋地腳螺栓的上模板檢查。(5) 塔的現場組焊將塔身的兩段分別水平放置在幾個道木垛上6、,中心高度以能安裝平臺梯子及保溫時操作便利為準,筒體方向應將吊耳側向上。擺放方向及方位要經過有關人員確認。準備4個50噸千斤頂,在塔身兩側的端頭分別支設1個千斤頂,下面也搭設適當高度的道木垛,以作為調整水平對中之用。用水準儀和經緯儀測量塔身的直線度,調整塔身,使之達到規定的直線度,筒體垂直度允許偏差應按圖紙要求或塔類設備施工驗收規范的要求。接口處應符合規范的要求,外圓周長允差、鈍邊間隙錯邊量允差、坡口角度等按圖紙要求或化工塔類設備施工及驗收規范(HGJ211-85)(此標準現已廢止)及現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范(GB50236-1998)要求。點焊及焊接,筒體兩端對正找正值達到要7、求后,先進行點固焊,點焊后再進行復驗檢查,合格后即可進行焊接,焊接用全位置固定焊(或轉動筒體采用平焊。筒體轉動的方法可在筒體支撐端設置托輪,利用鋼絲繩繞在塔體外面從切線方向用吊車拉,使塔體旋轉,也可用千斤頂頂塔體上的筋條支腳,使塔體繞其自身軸線旋轉)。(6) 水壓試驗,按圖紙要求的試驗壓力進行,首先檢查所有法蘭堵板,緊固螺栓,然后充水、排氣,緩慢升至試驗壓力,保持5min無變形后再降至工作壓力,保持30min,檢查所有焊縫及接合部位無異常變形、無滲漏、無壓降為合格,填寫試壓記錄并經監理確認之后排凈塔內水,用壓縮空氣吹干(或用棉砂擦干筒體內部)。(7) 梯子平臺的安裝,首先預制平臺,然后安裝牛腿8、平臺及梯子欄桿,對阻礙塔體吊裝的平臺、牛腿,待塔立起來后再進行安裝。(8) 保溫工作在水壓試驗后進行,塔體支撐點的局部不能操作處,待塔身直立后再進行保溫。保溫層要保證設計厚度,不得有間隙,鐵皮保護層應壓邊,自攻螺絲應堅固,外觀平直美觀。4.吊裝工藝4.1吊裝程序(1)吊裝方法 采用兩臺履帶吊車整體吊裝方案,用2臺日立KH700(150t)履帶式吊車抬吊平衡梁及1臺KH180(50t)溜尾,用2臺10t(2、3位置的)卷揚機及滑車組作直立奪點牽引,用2臺5t卷揚機及滑車組作旋轉牽引,塔體就位對正預埋地腳螺栓用5t倒鏈拉正調位,塔體就位后找正找直時用50噸千斤頂調整。(2)吊裝步驟(見圖2) 第9、1步在劃線位置I,第2步在點劃線位置II。1、2、3、4卷揚機及其滑車組圖2 吊裝平面布置在位置I內用2臺150t履帶吊將水平放置在組裝場地的塔體抬吊起,前端起吊高度超過混凝土框架平臺的標高,塔后端塔裙座處用1臺50 t履帶吊抬尾,離開地面,2臺履帶吊同步向前進(向塔基礎方向),在行走的同時主吊車要慢慢起鉤使塔身始終高于框架平臺不相碰,50t履帶吊同時向前行走,按此方式向前抬行約30m,此時進入位置II。2臺履帶吊行駛到預定位置停止前進(即履帶吊起塔時的工作半徑為預先計算好的合理回轉半徑),此塔吊裝就位吊臂工作半徑為7m,2臺履帶吊繼續起鉤,抬尾吊車繼續前送,此時塔身逐漸直立,塔裙從臺履帶吊之10、間穿過,塔身將懸空直立時,抬尾吊車不再受力,摘鉤。臺履帶吊起鉤,使塔裙超過預埋地腳螺栓的頂端,將設置在前面的套卷揚機滑車機組拴在塔裙上,向前牽引,將塔身拉成直立,將設置在前面左右兩側(約各60o的位置)的卷揚滑車組也拴在塔裙上作牽引,控制塔裙的左右位置及控制塔的管口方位作水平旋轉,在塔落位時可用2臺倒鏈在塔裙上作微量調整,以便對準地腳螺栓,塔就后,用千斤頂對塔的垂直度進行調整,墊好所有墊鐵,用經緯儀測量檢查,確認后符合規范要求后,擰緊所有地腳螺栓,并點焊墊鐵。4.2吊裝機具的選擇(1)吊裝計算 主要計算吊裝重量、就位時的吊裝高度,現場條件能滿足最大吊重時的最小回轉半徑。即計算:P=(Q1+Q211、+Q3)KH=h1+h2+h3+h4計算重量;Q1本體重量;Q2釣鉤重量;Q3吊具重量;不均勻系數,取K=1.2;吊臂頂點最小高度;h1吊耳到塔底的距離;h2基礎高;h3捆綁繩長(包括平衡梁);h4吊鉤到吊臂頂點最小距離。 溶劑回收塔:P=(1030KN+60 KN +10 KN)1.2=1320KNH=29.5+1+2.5+3=36m兩臺主吊車工作參數:150t履帶吊回轉半徑7m,臂長39m,額載700KN。吊車高度2m,吊車仰角75o。兩吊車最大吊載能力 P=700+700=1400 KN吊車吊裝高度 H=39sin750=37.7m(車身自高未計)PP HH 吊車參數滿足要求,吊裝安全。12、(2)抬尾吊車:平抬時吊車受力P2最大P227= (1030P2)2.5得出:P287 KN抬尾吊車選用50t履帶吊,塔剛起吊時,抬尾的負荷最大,隨著塔體的豎立,塔尾的載荷逐漸減小,那樣溜尾吊車的回轉半徑就可以隨之增大。(3)平衡梁的受力及選擇(見圖3)Q2 1100 600 1100Q1Q/2Q/2圖3 平衡梁受力及選擇1為150噸吊車受力;2為150噸吊車受力;為吊車荷載1100KN主吊耳設計成管式吊耳,在塔身90o方向上,距塔底29.5m,兩耳相距600mm。1=550KN,2=550KN不均勻系數驗算:150噸吊車 700550=1.271.2平衡梁形式:平衡梁選用42612無縫鋼管,13、材質20#鋼,=14.6kg/mm2,其截面積F=156cm2,斷面系數W=1572cm2,回轉半徑R=14.6cm。已知平衡梁最大桿長280cm,平衡梁所受最大正壓力P=55000 kg則A=L/R=280/14.6=19.2取=0.97則:=P/F=55000/(0.97156)=363.5kg/cm2=0.3635kg/mm2=14.6kg/mm2平衡梁穩定。(4)吊耳選擇設備上焊的主吊耳根據大型設備吊裝工程施工工藝標準SHJ515-90(此標準現已改為SH/T3515-2003)選擇兩個1000KN級的板式吊耳,在設備制造廠與設備上的加強板焊成一體出廠;平衡梁上的4個吊耳根據SHJ5114、5-90(此標準現已改為SH/T3515-2003)選擇1000KN級的板式吊耳;設備裙座上的溜尾吊耳選用500KN級的板式吊耳;在此不再進行核算。4.3單面偏吊及受力分析及奪力計算(1) 主吊位置(吊耳位置)與吊車臂高、設備重心高度以及設備離地時的自然傾斜角有關,如圖4所示。從圖4上可見設備離地后的自然傾角與設備軸線到吊點之間的距離a,以及由吊點到設備重心之間的垂直距離h有關。tg= a/h式中:設備離地后的自然傾角;a設備直立狀態時吊點到設備軸線的水平距離;h設備直立狀態時,吊點到設備重心的垂直距離。設備離地時的自然傾角過大增加奪吊繩索的拉力,一般經驗h/R=2.755.67為宜。在吊裝施15、工中aR(一般aR),所以近似方程式tg= R/harhOP重心點由上式可知吊點的位置比較接近設備重心,這就為使用矮吊車臂吊裝高設備提供了條件。圖4 塔偏心奪吊示意圖(2) 輔助吊點(即奪點)位置 應設在主吊點的相反方向。其高度與設備就位時的吊裝角有關,角愈小奪點位置愈低,在施工中為了操作方便,減少奪繩的拉力,希望奪點位置設在裙座地腳環附近。經驗證明角在3o4o較為合適,本例角取3o(見圖5)。L1S 圖5吊裝就位示意圖L1吊點到塔奪點距離吊車吊繩與鉛垂線的夾角奪力奪繩與地面夾角(3) 奪力S的計算 當設備基礎較低時,角度較小可以假設0,且角為3o時對邊長接近半徑,這時奪力的表達式為: S=G16、R/L1上式適用于低基礎和奪點位置在設備的裙座地腳螺栓環附近的設備吊裝,這時主吊車滑車組中心線與鉛垂線的夾角必須滿足tg= R/L1的條件。工程上考慮到就位時的可調性通常采用2個奪吊點,用2套卷揚機滑車組做合成奪力,當采用2根奪繩時,2根奪繩拉力的合力方向應與主吊車滑輪組和設備基礎中心在同一鉛垂面內。(4)溶劑回收塔平面偏吊主要參數的驗算 tg= a/h=1.4/4=0.35 =19.5o h=4m(主吊點至重心的距離) a=1.4m(塔半徑R=1.3m,但考慮加保溫層厚度吊耳應露于其外,因此aR)在規范要求內。tg=a/L1=1.4/31=0.045 30S=GR/L1=1101.4/31=17、4.97(t)選用2套10 t卷揚機滑車組作奪力大有富余,為了就位時緩慢進行拉直,采用10t 3-3滑車組。4.4 吊裝過程的控制及注意事項(1)吊裝中間控制 主要是控制主吊車滑車起升速度與抬尾吊車向前送的速度,應盡量使主吊車提升速度與抬尾吊車伸臂前進速度同步,在吊裝中間為了防止設備擺動,在主吊點稍下處拴2根溜繩控制。 VM=VYtg式中:VM尾部的前進速度;VY設備吊點垂直提升速度;設備與地面之間的夾角。從公式中可知,當設備軸線與地面之間夾角小于450時,提升速度遠大于前進速度;當設備軸線與地面夾角大于450時,前進速度逐漸加快,在設備即將離地時,設備主吊點每提升一點,需要尾部吊車前送很長一18、段距離。因此設備傾角小于450時,可以適當提高吊車的提升速度,適當控制抬尾吊車前送速度;當大于450時,可適當放慢提升速度,適當加快抬尾吊車前送速度,在設備即將離地懸空時,應控制提升速度緩慢工作,以防沖擊。(2)設備懸空的控制 設備即將懸空時,設備與主吊車臂頂部水平距離較小,故側牽引索必須嚴格控制,防止懸空時塔體碰擦吊車頂部。設備離地懸空時將轉動一定的角度,因此在設備裙座處設置索引滑車組,使設備在吊裝過程緩慢轉動。4.5 主要機具一覽表序號名稱型號單位數量備注1履帶吊車KH700(150t)臺2日立2履帶吊車KH180-3(50t)臺1日立3卷揚機10t臺2配套滑車組4卷揚機5t臺2配套滑車組19、5手動葫蘆5t臺16千斤頂50t臺47鋼絲繩64-兩根米2*2150t吊車用8鋼絲繩64-兩根米3*2平衡梁用9鋼絲繩36米2550t吊車用4.6 安全措施(1) 吊裝過程中必須選定一個有豐富吊裝經驗的起重技師進行指揮,其他施工人員必須嚴格聽從他的安排;(2) 吊裝現場要圍起警戒線,并安排保安人員進行保衛;(3) 嚴禁在大風和雨天進行吊裝;(4) 必須把吊裝方案對所有參與吊裝人員進行交底。 5. 效果與評價經過上述工藝方法的實施,確保了溶劑塔安裝的進度,節約了成本,節省了時間,對于同類工程也可借鑒。參考文獻:(1)材料力學龔志鈺,李章政主編 北京科學出版社 1999(2)大型設備吊裝工程施工工藝標準 SHJ515-90