岳阳大件卸船运输方案(排版)（4月4日）.doc

中国石化集团第四建设公司岳阳项目经理部 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 1of66 DOC.NO. :SUB-CSMTEC 岳阳中石化壳牌煤气化工程 大件卸船、公路运输方案 SUB-CSMTEC 岳阳中石化-壳牌煤气化项目 A050306供审批 版次日期叙述编制校核授权总工程师项目经理 中国石化集团第四建设公司岳阳项目经理部 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 2of66 编码：FCC/方案- 综合 岳阳中石化壳牌煤气化工程 大件卸船、运输 施 工 技 术 方 案 (REV 0) 编制：贺义民 校审：王文勇 复审： 批准： 中国石化集团第四建设公司 岳阳中石化-壳牌煤气化项目部 二五年三月六日 一般 重大 中国石化集团第四建设公司岳阳项目经理部 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 1of66 目目 录录 1.1. 编制依据编制依据22 2.2. 工程概况工程概况22 3.3. 岳阳洞氮码头改造方案岳阳洞氮码头改造方案33 4.4. 典型大件设备卸船技术方案典型大件设备卸船技术方案99 5.5. 典型大件设备陆上运输方案典型大件设备陆上运输方案5050 中国石化集团第四建设公司岳阳项目经理部 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 2of66 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 3of66 1 编制依据 a）岳阳煤气化设备施工图； b）岳阳煤气化运输路线勘察报告； c）起重工中国劳动保障出版社； d）设备起重工杨文柱编 2 工程概况 a）中国石化股份公司巴陵分公司尿素合成氨装置是 20 世纪 70 年代我国引进的 13 套大型化肥装置之一。以炼油副产品石脑油为原料，经过多次技术改造， 现生产能力已达到年产 37 万吨合成氨、64 万吨尿素，生产管理和部分经济技 术指标已达到国际先进水平。现因原料结构不合理、竞争力差、经济效益低下。 “九五”期间，中国石化集团就着手对原洞庭氮肥厂等以石脑油为原料的大化 肥装置实施煤代油改造。 b）巴陵石化煤煤气化项目分为两部分：一是中国石化股份公司与壳牌公司合资， 原计划投资 13.6 亿美元，合资双方各占 50，建设煤气化工厂，以当地煤为 原料，采用壳牌加压粉煤气化工艺，建设原煤储存、煤粉制备、空分、气化等 生产装置；二是中国石化股份公司独资建设配套改造项目，主要内容有新建耐 硫一氧化碳变换、酸性气体脱除等单元，改造氨合成及配套系统等。改造完成 后，合成氨能力将由现在的年产 37 万吨提高到年产 43.56 万吨；尿素年生产 能力基本维持在现在的 64 万吨，年副产硫磺 2.3 万吨，并能实现对巴陵分公 司己内酰胺装置液氨、氢气的互供，尿素成本由每吨 1129 元降到 908 元。经 测算，项目建成投产后，将大大降低巴陵分公司化肥生产成本，为分公司扭亏 脱困和可持续发展发挥不可替代的作用。 c）此次“煤代油”改造工程项目中的 V1301、V1302、V1303、V1304、S1501/V1501 五件大型设备运输由我公司承担。 d）巴陵石化“煤气化”项目大件设备运输工作是中石化“煤气化”项目建设中重 要的一环，运输工作的成败关系到项目建设能否如期竣工，能否使巴陵石化早 日尽快走出困境，迈步腾飞！为此，从科学、经济、安全、高效的角度出发， 组织国内有关大件运输、人工卸船、船舶运输等方面的知名专家教授、高级工 程师及工程技术人员，历时一百二十余天完成本次气化炉装置等大件设备在洞 氮码头的卸船和公路运输的施工组织、技术方案。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 4of66 3 岳阳巴陵石化洞氮码头改造方案 在此次岳阳“煤气化”工程项目中的气化炉壳体等大件设备运输中，最大件设 备为 V-1302 合成气冷却器 540t，4.740.5（m）。由于设备重量、尺寸均 创长江中上游设备卸船、运输历史之最，以及本地区地理、码头等自然条件的 限制，我公司采取目前较成熟的人工纵向拖绞卸船方工艺卸船。由于该工艺对 码头及运输船舶有特殊要求，特提出洞氮码头改造方案如下： 3.1卸船总绞拖力计算 a）基本参数 荷载重量 580t（货物 540t，附件 40t）； 岳阳码头坡比 6.3%； 图 1 2004 年 8 月 26 日拍摄洞氮码头照片 b）拖绞力计算 根据“煤气化”岳阳洞氮码头 6.3%的坡度，铺垫卸货停车平台，铺垫平台的 坡比为 2%3%，现按 3%计算。 依据绞拖计算公式，所需牵引力为： tg D ff KqQP 100 cos 21 公式见起重工 其中：Q 设备拖绞总重 取 Q=580t 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 5of66 拖绞坡度 按 3%（1.72） f1滚杠与上走板的摩擦系数，取 0.05（按钢滚杆与钢拖板的滚动摩 擦系数取值） 起重工 f2滚杠与下走板的摩擦系数 ，取 0.10（按钢滚杆与木材的滚动摩 擦系数取值） 起重工 D滚杠直径 0.14m Kq起动阻力系数 取 2.5 起重工 代入计算： P=2.5580cos 1.72(0.05+0.1)/（1000.14）+0.03) =59t 经以上计算，拖绞卸船需要的总牵引力为60t 3.2卸船拖绞地锚受力计算 a）地锚设置 为了固定拖绞定滑轮组，必须在卸货场地上设置定滑轮定位地锚。（拖绞地锚 布置见拖绞示意图） b）地锚受力计算 绞拖地锚布置示意如下图 2。 图 2 绞拖地锚布置示意图 图中：a-为两个拖绞点间最近距离 4m b-为两个地锚间距 Q-为地锚与绞拖点夹角 Q=0时计算得： 地锚力F=P/2= 60/2 = 30t 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 6of66 Q=30时计算得： 地锚力F=P/2/cos Q = 30/2/cos 30= 34t 经以上计算：主地锚的开间距离 b 不易过大。 本设计取 b=8m ，若 Q=30 c=(b-a)/2/tgQ =(8-4)/2/tg30=3.5 m 经以上计算 c 值为 3.5m，即地锚点平板车前距为 3.5m 时，地锚受力最为 34t。如将地锚设置在距平板车前 10m 以上，则 c 值15m。当 c 取 15 时，计 算 F 如下： Q=arctg2/15=7.6 F=P/2/cos Q = 59/2/ cos7.6= 30.3t (取 30t) 经以上计算，地锚横向两点间距离在 8m 以内时，地锚力为 30t。 3.3驳船纵向系缆力计算 图 3 纵向水平缆力分析图 图 3 中： Q-为驳船衬垫部位的斜角，为 14.6 i-为绞拖过程中可能出现的驳船甲板斜角，1% W-为驳船底部支垫力，为 304t N-为绞拖荷载对甲板的压力，600t P-为底部支垫物与船体的摩擦力，Pt 为水平分力 则：Nt=Ni= 6000.01=6t Wt=Wcos (90-Q)=304cos (90-14.6)=76.62t 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 7of66 Pt=Pcos 14.6=Wfcos 14.6 =3040.15cos 14.6 = 44t （f-摩擦系数，尼龙-钢为 0.3，湿取 0.15） Ft=Nt+Wt-Pt=6+77.62-44=39.6t 采用两根纵缆，则每根纵缆力为： Ft/2=20t 经以上计算，系船用地锚力为每个 20t。 3.4岳阳洞氮码头改造实施方案如下图 4、图 5。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 8of66 图 4 岳阳牵引车拖绞示意图 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 文件号：SUB-CSMTEC 版本号 日期：2005-3-6 Page 9of66 图 5 岳阳洞氮码头改造示意图 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 10 4 典型大件设备卸船技术方案 4.1项目简介 a）设备简介 岳阳巴陵石化“煤气化”工程关键设 备“气化炉”由四个大件组成（详细 设备图纸“气化炉”由四个大件组成 （参见图 6） 1）反向室（V-1302）（图 6 中粉红色） 2）传导体（V-1303）（图 6 中蓝色） 3）气化炉（V-1301）（图 6 中绿色） 4）合成气冷却器（V-1302）（图 6 中红 色） b）运输数据如下： 1）合成气冷却器（V-1302）的重量为 540t，外形运输最大尺寸为 466040500（长，mm）； 2）气化炉（V-1301）的重量为 510t，外 形尺寸 3020/4630（不包括凸出 的法兰联接件）30900（长，mm）； 3）传导体（V-1303）的重量为 98t，外 形尺寸 3020（不包括凸出的法兰联 接件）11700（长，mm）； 4）反向室（V-1302）的重量为 250t，外 形尺寸 3020/3400（不包括凸出 的法兰联接件）8150（宽） 9700（长）（mm）； c）水路运输简介 1）在上海港海轮转驳运输时装船采用浮吊。 2）水路运输采用 1000 吨级加重型平板驳船。 d）卸船方式简介 图 6 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 11 1）大件在岳阳洞氮大件码头卸船。 2）卸船方式为人工纵向滚杠拖绞工艺。 e）公路运输简介 岳阳洞氮大件码头至厂建设工地的公路运输采用四纵列十六轴线法国尼古拉全 液压平板车运输。 4.2驳船航运方案 驳船航运方案需由船方编制。 4.2.1船型参数： 适用于汽车和拖滚装卸重件的甲板驳船。 载重1000t总长70m 型宽13.3m型深2.7m 货舱长度50m货舱宽度10m 甲板重量20t/m2空载吃水0.75m 满载吃水1.9m肋距0.50m 水线长67.30m梁拱0.25m 压载舱容580 m3纵舱壁间距4.2m 压水能力120m3/h 4.2.2驳船外形图 驳船外形见图 7。 4.2.3本方案选用船型的主要特点 a）船面承载能力大 本次选用的船舶是长江上的新型船舶，船面载货区能够承载每平方米 20t 的压 力，主纵梁上可以承载每平方米 45t 的压力。根据此船的特点，货物卸船时的 顶升和拖绞走道均选在船舶的纵梁处。 b）货物拖绞通道宽 货物可以从船前拖绞卸货，船艏开口最小处 6.5m，可以保障 6m 以下宽度的货 物从船前拖绞装卸无障碍。 c）可加载压舱水 1）纵向卸船时，货物向前移动，重力向前，当货物离开船艏时，船艏失去重物， 船艉重力向下，船艏浮力向上，造成船艏向上翘起，为此在卸船的过程中，船 舶必须具备配载压水的设备和能力，以满足卸船要求。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 12 2）本船具有 4 个压水舱，可压载舱水量为 580t，加水速度每小时不小于 120t。 4.2.4装载图 船运装载见图 8。 4.3拖绞卸船方案 4.3.1岳阳洞氮大件码头 a）洞氮码头现状 洞庭氮肥厂码头为斜坡式码头，前沿宽度 47m，坡面长度 200 多米，坡度 6.3%，全混凝土结构。码头条件满足最大配车四纵列十五轴线车辆的运输及卸 船作业要求。 图 9 岳阳洞庭氮肥厂码头 在此码头采用人工拖绞纵向卸船方案进行 540t 合成器冷却器卸船装车，必须 对码头进行改造。改造方案为： 1）地锚的设置：沿洞氮码头下坡 20m、60m、100m 处设置三对横向间距 6m 的 30t 绞拖地锚；沿洞氮码头下坡 40m、80m、120m、140m 处设置四对横向间距 15m 的 20t 驳船固定地锚（因长江水位每年受长江三峡截流和季节的影响，设备到 货时的洞氮码头水位线只能根据历年水位情况进行估计）。 2）码头承载能力：每平方米 20t。 b）岳阳洞氮码头锚点布置图见图 5。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 13 图 7 1000t 重件驳船设计外形图 图 8 船运装载图 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 14 图 8 船运装载图 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 15 4.3.2卸船 a）驳船和车辆就位 1）船舶和车辆的就位按照图 10卸船就位几何参数图执行； 2）驳船靠泊时按图 11驳船靠泊示意图图示数据执行靠泊； 3）驳船靠泊工艺按图 12沙包衬垫工艺图实施； 4）驳船系缆按图 13驳船系缆图执行； 5）挂车就位前挂车平台的铺垫按照图 14卸船钢架铺垫图实施铺垫。 b）拖绞卸船 1）卸船拖绞托架的制作按照图 15托架尺寸及顶位要求图制做； 2）卸船托架布置的位置及顶升位置按图 16卸船托架及顶位示意图执行； 3）顶升工艺按照图 17卸船顶升过程图实施； 4）滚杠布置按图 18滚杆布置示意图执行； 5）下走板布置按图 19下走板布置示意图执行。 c）拖绞绳系布置 1）拖绞绳索机主要机具、布置方式及拖绞原理图见图 20拖绞绳系示意图； 2）拖绞索固定位置按图 21拖绞全局图实施。 d）货物落位工艺按图 22落位于挂车工艺图实施。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 16 10 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 17 11 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 18 12 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 19 13 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 20 14 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 21 15 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 22 16 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 23 17 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 24 18 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 25 19 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 26 20 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 27 21 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 28 22 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 29 e）拖绞过程加载压舱水计划 1）绞拖全过程支垫力和舱水力表 图 23 其中：最大支垫力 300.4t 最大艏合力 294.2t 最大艉合力 306.6t 2）几个重要位置的支垫力和舱水量 图 24 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 30 图 25 图 26 图 27 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 31 图 28 图 29 图 30 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 32 图 31 图 32 图 33 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 33 图 34 3）压舱水量不足的应对办法 改变滚装尾部吃水，可以减少舱水量。 以下是在滚装结束时，将艉吃水调整到 1.3m 时（比艏高出 0.2m，驳船纵倾- 0.3%）的压舱水量计算结果，艉部最大舱水力变为 240t。 图 35 4.3.3绞拖相关计算 4.3.3.1驳船纵向系缆力计算 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 34 图 36 纵向水平缆力分析图 图中： Q-为驳船衬垫部位的斜角，为 14.6 i-为绞拖过程中可能出现的驳船甲板斜角，1% N-为绞拖荷载对甲板的压力，600t Nt-为滚杆压力的水平分力 W-为驳船底部支垫力，为 304t Wt-为支垫付压力的水平推力 P-为底部支垫物与船体的摩擦力，Pt 为水平分力 则：Nt=Ni=6000.01=6t Wt=Wcos (90-Q)=304cos (90-14.6)=76.62t Pt=Pcos 14.6=Wfcos 14.6 =3040.15cos 14.6=44t（f-摩擦系数，尼龙-钢为 0.3，湿取 0.15） Ft=Nt+Wt-Pt=6+77.62-44 =39.6t 采用两根纵缆，则每根纵缆力为：Ft / 2 = 20t 4.3.3.2驳船支垫和舱水计算 计算方法：采用“滚装技术分析软件”进行 a）输入参数 1）驳船主要参数 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 35 船名：长驳 1001（载重 1000t），船长 70m，船宽 13.3m，型高 2.7m 驳船的细节尺寸和空船吃水见下图 37。 图 37 2）滚装货物的主要参数 货重 540t，滚装附件重量 60t 货物荷载细节见下图 38。 图 38 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 36 b）驳船滚装时姿态和衬垫 滚装时首尾吃水 1.5m，支垫宽度为船宽 13.3m，见下图 39。 图 39 c）计算结果 1）全过程支垫力和舱水力变化表 图 40 2）全浮态计算结果（参考） 全浮态滚装不可行，但计算结果的部分数据可供参考。也从侧面反映出舱水调 节与搁浅的必要性。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 37 图 41 3）仅采用搁浅计算结果 仅采用搁浅滚装不可行，但结算结果的部分数据可供参考。也从侧面反映出舱 水调节的必要性。 图 42 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 38 4）驳船压水舱舱容 图 43 d）结论 当采用 1.5m 吃水深度，并进行了搁浅与压舱水调节时，计算结果如下： 序号项目计算值允许值备注 1驳船底部衬垫力 单位力 15t/m2 （最大衬垫力 362t， 面积 8m3m） 20t/m2安全 2艏部最大舱水力64.4.2t 259t （计算机 90%舱容） 安全 3艉部最大舱水力307t 303t（计算机 90%舱容 288t，经与驳船资料比较实 际应为 95%，304t） 基本安全 见 4 4结论滚装可行 4.3.3.3顶升力和甲板受力计算 a）受力状态 顶升和拖绞过程中，都利用拖绞上走板和下走板分布荷载力，比起航运状态受 力面积最小，以此作为受力校核对整个过程是安全的。 驳船设置 4 个走板，一个走板的力 F 为： tn QP F195 4 式中：P-为货物重量，540t Q-为上下走板等附件重量，60t 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 39 n-为顶升时荷载分布不均匀系数，取 1.3 b）受力面积 上下走板均为钢制，在甲板上铺垫如下图 44。 图 44 对甲板受力面积可确定为： S=41=4m2 c）校核 荷载单位作用力为： p=F/S=195/4=48.75t 鉴于以下情况： 为了增加甲板承受力，将走板布置在驳船的纵舱壁上（两走板间距 4.2m）， 驳船单位承载力将会提高； 走板相对驳船只是局部荷载。因此，虽然甲板的单位荷载强度为 20t/m2，小于 荷载单位力 48.75t，故仍认为有可行性，这需要船方的认可。 4.3.3.4上走板受力计算 a）上走板示意图 45。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 40 图 45 b）材料内应力计算 单根走板的受力为：P=60041.3=195t 式中：1.3 为荷载分布不均匀系数 图 46 根据受力简图计算最大弯矩为： mmtM97500)3751251500( 5 . 97max 抗弯模量为： 36 33 1016 . 7 6 mm H bhBH Wz 式中： B=600mm(B 上 500mm、B 下 700mm) b=600-320=540mm H=400mm h=400-230=340mm 则应力为： 2 6 3 / 6 . 13 1016 . 7 1097500max maxmmkg Wz M 材料为 16Mn，=31.5/1.8=17.5kg/mm2(1.8-安全系数) c）结论： 根据以上计算，选择 16Mn 钢即可以满足使用要求，结果安全。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 41 4.3.3.5滚杠数量的计算 选用外径 140mm、壁厚 14mm、重量 43.5kg/m 的热轧结构无缝钢管 4 组，每组 下需要的滚杠数如下： 计算公式为：滚杠数量（根） 其中：Q-设备重量（t），按 600/4*1.3=195t 计算(1.3-荷载分布不均匀系数) K1-动载系数，取 1.1 K2-超载系数，取 1.1 W-滚杠允许载荷（t/m），取 350d，d 为滚杠的直径 0.14m。 依据见下表： 滚杠容许荷载表 序号滚杠材料容许荷载 W（t/m） 1厚壁无缝钢管350d 2厚壁无缝钢管填充混凝土400d 3锻钢滚杠530d L滚杆的受力长度取每根 0.5m 经计算得：M=7.4 根，即每个走板下的滚杆数不少于 8 根。 图 47 工艺设计实际操作中，每个走板下的滚杆数为 10 根。 WL KQK M 21 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 42 计算依据：设备起重工杨文柱编 4.3.3.6绞拖力计算 包括：总牵引力、地锚力计算、滑轮组计算 a）总牵引力 1）基本参数 荷载重量 580t（货物 540t，附件 40t） 码头坡比 6% 铺垫拖绞平台的坡比为 2%，按 3%计算。 2）计算 依据绞拖计算公式，所需牵引力为： tg D ff KqQP 100 cos 21 公式见起重工 其中：Q-设备拖绞总重 取 Q=580t -拖绞坡度 按 3%（1.72 度） f1-滚杠与上走板的摩擦系数，取 0.05（按钢滚杆与钢拖板的滚动摩擦 系数取值）起重工 f2-滚杠与下走板的摩擦系数 ，取 0.10（按钢滚杆与木材的滚动摩擦系 数取值）起重工 D-滚杠直径 0.14m Kq-起动阻力系数 取 2.5 起重工 代入计算： P=2.5580cos 1.72(0.05+0.1)/（1000.14）+0.03) =59t b）地锚及主绳 1）地锚设置 为了固定船舶、车辆及定滑组，必须在卸货场地左右分别设置地锚。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 43 图 48 根据几何作图，可确定锚位： 最低处锚：在最低水位线以上 5m 长 最高处锚：在最高水位线以上 18m 长 布锚间距：32m 长 锚位考虑了主绳最大夹角，定滑轮组位置等。 2）地锚及主绳力 绞拖时钢丝绳布置如下图： 图 49 图中： a-为两个滑轮组间距，4.4m b-为地锚间距，10m Q-为最大夹角 30 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 44 计算得： 主绳最小长度 L=(b-a)/2cos 30=2.43m 主绳力 F=P/2/cos Q=59/2/cos 30=34t（取 35t） 地锚力 34t（取 35t） 3）主绳选用计算 如采用双股钢绳： 型号：直径 39mm 637+1 查表得，破断拉力 96t，取 5 倍的安全系数，许用拉力为 19.2t，重叠使用其 许用拉力为 38.4t。实际力 34t，安全。 如采用单股钢绳： 型号： 直径 56mm 637+1 查表得，破断拉力 200t，取 5 倍的安全系数，许用拉力为 40t。实际力 34t， 安全。 图 50 c）滑轮组计算 1）滑轮组型号 根据以上牵引力计算，现选用两组滑轮组，型号为：H326D 其单组滑轮组承受的拉力为 32t，两组滑轮组可承受的最大拉力为 64t，两组 滑轮组可满足设备拖绞要求。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 45 图 51 图 52 2）安全性计算 H326D 滑车组省力系数为：0.12 单组滑轮走丝需用牵引拉力：P=59/20.12=3.55t。 滑车组走力丝直径 19.5mm 637+1，查表得，破断拉力 23.95t，取 5 倍的安 全系数，许用拉力为 4.8t，大于牵引拉力 3.55t 的需用拉力，可安全使用。 4.3.3.7跳板强度计算（下走板） a）滚装跳板尺寸 设计的单根滚装跳板由 5 根 6m 长的 180 的工字钢焊接，两根单跳组成一根滚 装跳板，长宽高=6000940180（mm）。 b）滚装跳板受力分析 图 53 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 46 图 54 滚装跳板按 1650mm 均布荷载计算。 c）材料内应力计算 单根滚杆的受力为:F=60041.38=24.5t 式中：1.3为荷载分布不均匀系数 8为滚杆数量 图 55 根据受力简图计算最大弯矩为： mmtM21866)390 5 . 2423905 .24(82525.61max 抗弯模量 Wz：185cm3（查机械零件设计手册 180 的工字钢抗弯模量） 滚装跳板的抗弯模量 Wz=18510=1850 cm3 则应力为： 2 6 3 / 8 . 11 1085 . 1 1021866max maxmmkg Wz M 材料为碳素结构钢，=21.5/1.8=12kg/mm2(1.8-安全系数) 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 47 d）结论 根据以上计算，选择型钢 238 即可以满足使用要求，结果安全。 4.3.3.8垫梁对地压强校核 a）垫梁触地总面积： 型号 底宽 （m） 长 （m） 单根垫梁面积 （m2） 支垫点数备注 20 钢梁0.41104.12 40 钢梁0.583104.4.832 63 钢梁0.72107.22 18 垫木0.5483.21 3 根并列 (0.160.18) 总面积S=4.12+4.4.832+7.22+3.2=37.46m2 b）垫梁总力 F F=荷载总重+空车重+铺垫总重 =600+105+100 =805t c）对地压强 P 21.49t/m2 46.37 805 S F P d）结论 垫梁对地压强 21.49t/m2，地面承载力 20t/m2。考虑到垫梁对地压强为局部荷 载，因此承载力可满足。 4.3.4卸船工艺 a）泊船 1）按驳船靠驳图在码头前沿水下铺垫砂袋，利用拖轮的推力和牵引车的拉力， 将船艏靠向码头前沿铺垫的沙包，使船艏在靠岸时底部受力均匀、平稳、牢实。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 48 图 56 将驳船用牵引车拖拉靠岸 2）按驳船和车辆就位图要求，根据船舶的前吃水尺寸确定船艏拖出水面的高 度 o 为 0.1m0.2m。 图 57 拖拉靠岸后船前吃水高出装载时0.1m0.2m 3）泊船时船体的纵向中心线应与码头上卸载重物平台的中心线重合。 4）将船上的缆桩与码头上的地锚用缆绳系固可靠。清除船艏的围板、系缆桩等障 碍物。在平板挂车下垫花墩防止平板受力不均受到损伤。 b）顶升作业： 1）选择 200t 电动液压千斤顶 8 个，按顶升工艺图要求分别布置于前后 2 个 托架的顶位上。 2）顶升时，前后顶应分别同步缓慢升降，设备底部的空隙由专人填塞，每次顶升 高度不超过 10cm，顶升作业使设备底部离船体满足滚拖工具放置高度要求时停 止，并加垫枕木作辅助支承。 c）布置走板、滚杠、钢梁： 1）上走板采用钢板制做，下走板采用 18 号工字钢横拼焊接成； 2）滚杠选用无缝钢管 4 组，每组滚杠布置时应间距相等，相互平行，均匀受力。 d）安置拖绞工具： 1）选用滑车组 2 组（4 个）； 2）主千斤的钢丝绳的直径及重叠使用方式应根据计算的结论使用； 3）走力丝的直径的选择应根据计算的结论使用； 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 49 4）选用 5t 卷扬机作为牵引动力。 e）牵引设备移动上平板车： 1）牵引时接受指挥人员的统一指挥，协调行动，每移动不超过 2m 停车检查一次 钢丝绳的受力情况，滚杠及走板的状况，随时调整设备移动方向，使设备纵向 中心线与平板车纵向中心线对正； 2）卷扬机操作人员必须密切注意指挥人员的指挥信号，及时启动、停机； 3）货物移动时，为了保证船舶的水平姿态，货物在移动的过程中必须适时加载压 舱水，货物每移动 5m 检查一次驳船姿态，将船舶的水平姿态调整到水平或小 于 2%的上坡姿态。 4）货物在移动中逐步校正移动轨迹，使货物逐步移动到平板中心时保证其中心与 平板车的中心误差不超过5cm，然后顶升设备抽出滚杠、走板，装车捆扎。 f）拖绞卸船的安全措拖（由于时间原因，安全措施目前没有编写完毕，待完善） 拖绞卸船在我公司是常用的卸船方案，但至建厂以来还未采用此方案卸过超过 280t 以上的大件，此次卸船的大件重量达到 560t，是以往卸船重量的 1 倍， 因此必须要用严格的安全技术措施来保证本方案的顺利完成。 g）船体纵梁加固必须达到本方安案要求 船体纵梁的加固是一个不能忽视的问题，在船上顶升 560t 的大件需要对船板 下的支撑进行特别的加固，否则将产生严重后果。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 50 4.4JHA 风险分析 公司：中石化四公 司（FCC） FCC 岳阳项目部工作：岳阳中石化壳牌煤气化工程大件运输 编号： 日期：2004.4.12 风险评估值风险评估值 序号序号工作步骤工作步骤可能的危害或损失可能的危害或损失 S SP PR R 对危害的控制方法对危害的控制方法剩余危险剩余危险 1. 船型选用 未进行检验，设备处于 不安全状态 236 根据设备尺寸、重量合理 选配船型并对其安全部件 进行检查，使其在安全状 态下投入使用 1 2 顶升装置选用 未进行检查试验，设备 处于不稳定状态 224 设专人指挥，操作工经技 术培训，设专人检查设备 平衡情况 1 3 沙包铺垫 铺垫不适，船体接触不 稳 236 按要求铺垫沙包，船就位 后补铺沙包 0 4 船舱压水平衡 船舱倾斜或下沉、上翘 339 设专人进行压水平衡，专 人指挥设备拖拉 0 5 道木及上走板 平、实 道木或上走板不平、实， 设备倾斜 224 专人检查道木铺实情况后 再铺设上走板，设备卸运 过程中有人监控 0 6 车辆选用 未进行检验，设备处于 不安全状态 212 根据设备尺寸、重量合理 选配车辆并对其安全部件 进行检查，使其在安全状 态下投入使用 1 7 设备拖运 未进行检验，设备设置 不合理，受力不均 224 施工前调试、检验，专人 指挥。 装车时，无指挥，发生 事故 313 装车时，作业人员必须听 从专职指挥的命令 未按规定穿戴劳动保护 用品，造成身体伤害 212 正确穿戴劳动保护用品 作业时未观察周围环境， 造成意外伤害 133 加强现场监督，关键部位 有人监督。 7 设备装车封车 运输过程封车用具松弛， 造成设备倾斜 313 加强监督，适时检查，及 时整改 1 JHA 拟定：施工经理： 施工负责人： 日期 施工 HSE 经理 ： 日期 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 51 5 典型大件设备陆上运输方案 中石化“煤代油”工程项目最大件设备为合成器冷却器 340040500（mm）， 重量为 540t（实际运输方案中按 560t 考虑），现就此设备岳阳洞氮码头 工地的公路运输做出如下技术方案。 5.1沿途道路情况 设备从岳阳洞庭氮肥厂码头卸船装车，经过已改造好的氮肥厂仓库、内部铁路、 仓库大门进入七里山路后到达厂区，沿途 2km。七里山路需在 2005 年 5 月大 件设备运输之前，改造成沿途净空高度大于 9m，直行路宽 9m，内转弯半径为 20m，外弯道扫空宽度大于 2m 的道路。全部改造完后，沿途道路条件满足我们 最大配车四纵列十五轴线车辆的运输要求。 图 58 改造后的氮肥厂仓库 图 59 岳阳化肥厂码头出口处栈桥（05 年 2 月份恢复） 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 52 图 60 七里山路（目前路宽 7m，改造后路宽 9m） 5.2装载车辆技术性能 a）设备规格及运输车辆配备 设备名称外型尺寸（mm）重量（t）数量配车 合成器冷却器 4700405005601 四纵列十五轴线 b）设备运输装载图 5.2.3 平板车组技术性能 平板车承载面尺寸：240007600(mm) 轴距：1.6m 最大承载能力：870t 额定荷载：750t 单轴自重：5t 实际单轴总轴荷:23.7t 最小内转弯半径20m 直行有效路宽9m 弯道有效弯宽13m 图 61 图 61 弯道外扫空宽度2m 5.3车辆可行性计算 5.3.1挂车装载受力计算 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 53 挂车的托架位置关系到挂车的刚性问题，为此采用“公路大件运输计算机决策 系统”软件进行计算，以下是计算机计算结果： 图 62 注：由于采用是四纵列十五轴线，因此吨位减半（560/2=280t），按一个挂车 计算。 a）挂车装载弯矩受力计算 图 63 结论：挂车纵梁弯矩在允许范围之内，弯矩校核结果安全。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 54 b）挂车装载受力变形计算 图 64 结论：挂车纵梁变形在允许范围之内，变形校核结果安全。 c）挂车装载剪力计算 图 65 结论：挂车纵梁剪力在允许范围之内，剪力校核结果安全。 5.3.2牵引车牵引力计算 根据汽车行驶理论，确保大件运输车组可靠行驶的条件有两条：一是牵引车有 足够的动力性，即由发动机扭力、传动比所确定的车轮最大驱动力应大于车组 的行使阻力，以使牵引车在驱动过程中不至于熄火；二是牵引车驱动轮有足够 的附着力，即牵引车有足够的配重，以使牵引车在驱动时驱动轮与路面不滑转。 牵引车的配备计算应综合考虑以上因素。以下进行牵引力校核计算。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 55 a）由发动机动力性所决定的最大牵引力(暂不考虑驱动轮滑转现象)。 根据发动机最大扭力确定的最大牵引力可利用以下公式计算： r iiM F n max max 本次运输选用的牵引车为 TG300，其发动机的最大牵引力计算如下： 发动机最大扭力 Mmax： 206kgm 液力变扭器变扭比 in1：2.82 变速箱 1 挡速比 in2：5.32 后桥减速比 i：16.187 轮胎动力半径 r：800mm 机械效率 ：0.8 最大牵引力： 8 . 0 8 . 0187.1632. 582. 2206 max F =50025（kg） b）由牵引车驱动轮重所决定的最大牵引力 根据附着条件，当牵引车的车轮驱动力大于车轮与路面的附着力时，车轮将发 生滑转，牵引力不再增加。在硬路面上的附着力与附着系数和驱动轮重有关， 用式可表示为： 最大附着力计算公式如下： ZF 其中：牵引车总重Z 附着系数 附着系数是随路面的种类和状况变化的量。对于车速较低的大件运输，兼顾高 可靠性的驱动能力，附着系数取实验数据的较小值。 常见路面的附着系数见表： 路面性质附着系数 混凝土和沥青路面（干燥）0.7 混凝土和沥青路面（潮湿）0.5 碎石路面（干燥）0.6 碎石路面（潮湿）0.4 土路（干燥）0.6 土路（潮湿）0.4 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 56 威廉姆 TG300 为全驱动的 88 超重型牵引车： 牵引车加载 6 块压载铁时总重：68200kg 考虑混凝土和沥青路面（潮湿），附着系数取 0.5 TG300 附着力为： F F 1=682000.5 =34100(kg) 最大牵引力校核 比较由发动机动力性和驱动轮附着力所计算的最大牵引力，后者为小。以此作 为牵引车的最大牵引力。即最大牵引力 34100kg。 运输时，牵引力必须大于行驶阻力。 行驶阻力仅是道路坡度的函数，可如下计算： )(fiWF W 为车组总重（t）：560（最重设备）+150（平板车重）+54.4.2（牵引车和 压载铁重）=764.4.2 i 为道路坡度：取 7% f 为滚动阻力系数，f=0.02 F=764.4.2（0.07+0.02）=69t 牵引车的最大牵引力 34.1t，采用双机牵引后，牵引力为 34.12=68.2t 小于 最大行驶阻力 69t，牵引动力不够。必须采用三机牵引。 下图 66 为三机牵引上坡的示意图 图 66 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 57 上图中，中部牵引车采用 9m 的牵引杆进行牵引，两侧牵引车采用 56（637+1）的钢线绳进行牵引。此钢丝绳的破断拉力为 200t，按 5 倍的 安全系数，200/5=40t，最大行驶阻力为 69t，按三机牵引，单车为 23t40t，可满足牵引要求。 5.4运输对沿线道路要求 合成器冷却器为中石化“煤气化”工程项目所有设备的最重最大件，如果道路 条件满足此设备的运输要求，则同时满足其它设备的运输要求。 下图 67 为合成器冷却器采用四纵列十五轴线运输通过道路弯道时的行驶示意 图。 图 67 通过上图所示，对道路提出如下要求：沿途道路路面条件良好，道路内转弯半 径20m、沿途净空9m、转弯宽度13m、弯道外扫空宽度2m、直行道路路 宽9m。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 58 5.5捆绑加固 a）捆扎方法 采用 18.5mm，619 钢丝绳整车运输采用大兜后双分头围捆扎方式，外加八 字捆扎。 钢丝绳与设备接触面加垫保护层；钢丝绳与车板用卡环连接；钢丝绳用手拉葫 芦拉紧。 b）装车后及时进行货物与挂车间的加固。 我公司“公路大件运输计算机决策系统”中的捆扎计算模块专门用于捆扎位置 与索具强度的计算，可确保在任何不利情况下货物与车体位置保持不变。由于 现有资料未提供货物捆扎点，因此，最终的捆扎方案还无法制定。在获得必须 的资料后，我们将及时进行计算，提供详细方案。为了说明捆扎的基本方法， 我们虚设捆扎位置对气化炉组件进行捆扎设计与计算。 虚设捆扎点及捆扎如图 68。 图 68 有关计算如下： 防货物前滑捆扎计算 制动引起的惯性前滑力：180t 货物和车体间的摩擦力：340t 防前滑安全系数：1.3 捆匝索具力应为：0.0t 防托架向前翻倒捆扎计算 制动引起的翻倒力矩：41.69tm 货压力引起的阻力矩：360.0tm 防托架翻倒安全系数：1.3 托架不会翻倒，常规捆匝即可。 防货物侧翻捆扎计算 重力的侧翻分力形成的力矩 138tm 重力的抗翻分力形成的力矩 520tm 防侧翻安全系数：2 不会侧翻，常规捆匝即可。 防货物向前翻倒捆扎计算 制动引起的前翻力矩：900tm 货物重力形成的阻力矩：1890tm 防前翻安全系数：1.3 不会前翻。常规捆匝即可。 防货物侧滑捆扎计算 车体稳定角为 11 度 最大侧滑力 69.51t 摩擦阻力 360t 不会侧滑，常规捆匝即可。 综合结论： 失效的主要形式为前滑。 钢丝绳直径 18.5mm 手拉葫芦型号 5t 螺纹张紧器的螺杆直径 16mm 计算结果表明采用的方法和工具可确保运输安全。 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 59 c）捆扎工具配备 捆扎工具选用 标准表序号 名称规格 1 钢丝绳直径 18.5mm，619 绳，允许抗拉 5t 2 手拉葫芦、张紧器、吊环5 吨级 5.6运行方案 5.6.1运输前准备 5.6.1.1排障 提前一天将需要拆除的高空软线障碍全部拆除或加高，并再次勘测全路段，保 证道路能够满足运输车辆通过要求。 5.6.1.2车辆准备 提前一天车辆拼装完毕待命，检查运输车辆。 车辆运行前安全检测点及检测内容 a）运输前检测： 1）检测道路承载能力； 2）检测弯道空间（满足车辆转弯要求）； 3）检测道路宽度（参考设备宽度）； 4）检测支墩位置承载能力（每平方米大于 15t）； 5）检测卸车工地车辆进出场空间、卸车标线位置、支墩及机工具是否齐全； b）设备装车前车辆检测： 1）检测液压支撑系统； 2）检测液压驱动系统； 3）检测前后液压转向系统； 4）检测车辆制动系统； 5）检测各部件连接紧固部分。 5.6.1.3装车及装车后检测 a）按照装车要求，提前半小时到达现场，接现场指挥调度，将车辆停靠在指定的 卸船装车位置。 b）配合卸船组升降车辆，将车辆停在指定地点后，车辆主梁下铺垫硬木将车辆垫 岳阳中石化壳牌煤气化工程大件卸船、运输施工技术方案 60 实，关闭所有阀门，检查同设备装车前检测，检查无安全隐患后熄火待装。 c）装车后按照大件货物操作规程，将车辆缓慢升至正常运行高度