塔类设备偏心抬吊施工工艺.doc

塔类设备偏心抬吊施工工艺摘 要：文章对偏心抬吊法的有关特点、适用范围和吊装工艺进行了阐述，并简要对各受力件进行了强度校核，类似工程可借鉴。关键词：塔类设备 偏心夺吊 吊装工艺 强度校核 在石油化工、冶金等专业，塔类设备一般都属于高大设备，它的特点是，外形简单、直立、重量大。对于立式设备的吊装方法多采用一台吊车主吊，另外一台吊车溜尾的滑移法来吊装。对于卧式设备则基本采用捆绑法由一台大型吊车吊装到位。但有时受吊装工具、设备高度、安装地点及周围环境的限制，施工过程中不能满足以上两种方法的吊装要求。为了实现吊装工作的合理性与经济性，近年来我公司吊装塔类设备采用了履带式起重机的机械化整体偏吊方法，此种方法准备工作较少、工作效率高、劳动强度低，具有很好的经济效益。我公司在扬子某装置溶剂回收塔安装中采用此种吊装方法，获得了成功。该塔的主要参数： 吊装重量103t（含部分保温及塔平台、附件等），塔高58m，重心高27米，塔筒体直径2.6m，塔裙最大直径3.365m，平台直径5.8m，共8层，材质Q235，保温层厚度100mm。1.特点（1）吊装塔类设备，用偏心抬吊法比正中抬吊法所需吊车的吊载能力要小，因为吊塔就位时偏心抬吊法的吊臂回转半径（见图1中所示）要比正中抬吊法的吊臂回转半径小。（2）主吊耳与设备的重心距离较近，可以缩短吊车臂的高度，增加吊车的负载能力。（3）设备吊点（吊耳）设在设备重心以上壳体的一侧，塔类设备离开地面呈倾斜状态，就位时需要依靠辅助吊点（通常称为夺点），拉正就位，采用卷扬机滑车组件牵引。（4）吊点位置高于重心的距离小,塔体超出吊车顶部较多,这就给设备附件(塔类的平台梯子等)的安装创造了条件,加深了预组装的深度,在保证吊装能力的前提下减少了高空作业量。图1 履带吊车吊装就位停放位置平面1吊臂塔体平衡梁吊臂2. 现场条件（1）塔分两段由制造厂供货，在安装现场组对焊接后整体吊装。（整体供货也适用于此方法）（2）施工条件：土建框架已施工，仅留一面用于吊装（塔的基础在混凝土框架内，三面封闭仅留一面混凝土梁未施工，后装钢梁封闭）。（3）此种吊装方法也适用于没有混凝土框架等障碍物的塔类设备吊装。3. 施工准备3.1总平面布置（1）塔类设备堆放场地、预组装场地及吊车行走路线都应以塔的基础位置为基点，布置设备组装及吊装运输场地应清除一切有碍起吊操作的障碍物，做到干净、整洁，场地应平整、坚实，否则应回填夯实，两台150t履带吊吊塔时行走路面应开挖500mm深，下填300mm毛石，上敷200mm碎石并用推土机压实。（2）辅助机具如卷扬机、滑车组、转向滑轮及锚点等应根据工艺要求布置照明用电、卷扬机动力用电等应根据电源负荷及用电位置提出并确定电源线的规格、走向、闸箱位置。3.2现场准备工作（1） 设备基础应做好验收、清理、放线等工作。设备基础混凝土的强度应达到设计强度，周围土方已回填整平，预埋地脚螺栓应进行检查，中心线位置、螺栓表面标高应符合化工塔类设备施工及验收规范（HGJ211-85）（此标准现已废止），地脚螺栓与螺母应配套，松紧应适度，丝扣有缺陷应进行修整。（2） 塔的验收、清点应符合化工塔类设备施工及验收规范（HGJ211-85）（此标准现已废止），应附有出厂合格证及质量证明文件等。（3） 安装前应检查塔的纵向中心线是否清晰正确，应在上、中、下三点有明显标记，检查塔的方位标记、重心标记及吊挂点（吊耳）。（4） 核对塔裙底座环上的地脚螺栓孔距离尺寸与预埋地脚螺栓相符，可用样板或预埋地脚螺栓的上模板检查。（5） 塔的现场组焊将塔身的两段分别水平放置在几个道木垛上，中心高度以能安装平台梯子及保温时操作便利为准，筒体方向应将吊耳侧向上。摆放方向及方位要经过有关人员确认。准备4个50吨千斤顶，在塔身两侧的端头分别支设1个千斤顶，下面也搭设适当高度的道木垛，以作为调整水平对中之用。用水准仪和经纬仪测量塔身的直线度，调整塔身，使之达到规定的直线度，筒体垂直度允许偏差应按图纸要求或塔类设备施工验收规范的要求。接口处应符合规范的要求，外圆周长允差、钝边间隙错边量允差、坡口角度等按图纸要求或化工塔类设备施工及验收规范（HGJ211-85）（此标准现已废止）及现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-1998）要求。点焊及焊接，筒体两端对正找正值达到要求后，先进行点固焊，点焊后再进行复验检查，合格后即可进行焊接，焊接用全位置固定焊（或转动筒体采用平焊。筒体转动的方法可在筒体支撑端设置托轮，利用钢丝绳绕在塔体外面从切线方向用吊车拉，使塔体旋转，也可用千斤顶顶塔体上的筋条支脚，使塔体绕其自身轴线旋转）。（6） 水压试验，按图纸要求的试验压力进行，首先检查所有法兰堵板，紧固螺栓，然后充水、排气，缓慢升至试验压力，保持5min无变形后再降至工作压力,保持30min，检查所有焊缝及接合部位无异常变形、无渗漏、无压降为合格，填写试压记录并经监理确认之后排净塔内水，用压缩空气吹干（或用棉砂擦干筒体内部）。（7） 梯子平台的安装，首先预制平台，然后安装牛腿、平台及梯子栏杆，对阻碍塔体吊装的平台、牛腿，待塔立起来后再进行安装。（8） 保温工作在水压试验后进行，塔体支撑点的局部不能操作处，待塔身直立后再进行保温。保温层要保证设计厚度，不得有间隙，铁皮保护层应压边，自攻螺丝应坚固，外观平直美观。4.吊装工艺4.1吊装程序（1）吊装方法 采用两台履带吊车整体吊装方案，用2台日立KH700(150t)履带式吊车抬吊平衡梁及1台KH180(50t)溜尾，用2台10t（2、3位置的）卷扬机及滑车组作直立夺点牵引，用2台5t卷扬机及滑车组作旋转牵引，塔体就位对正预埋地脚螺栓用5t倒链拉正调位，塔体就位后找正找直时用50吨千斤顶调整。（2）吊装步骤（见图2） 第1步在划线位置I，第2步在点划线位置II。1、2、3、4卷扬机及其滑车组图2 吊装平面布置在位置I内用2台150t履带吊将水平放置在组装场地的塔体抬吊起，前端起吊高度超过混凝土框架平台的标高，塔后端塔裙座处用1台50 t履带吊抬尾，离开地面，2台履带吊同步向前进（向塔基础方向），在行走的同时主吊车要慢慢起钩使塔身始终高于框架平台不相碰，50t履带吊同时向前行走，按此方式向前抬行约30m，此时进入位置II。2台履带吊行驶到预定位置停止前进（即履带吊起塔时的工作半径为预先计算好的合理回转半径），此塔吊装就位吊臂工作半径为7m，2台履带吊继续起钩，抬尾吊车继续前送，此时塔身逐渐直立，塔裙从台履带吊之间穿过，塔身将悬空直立时，抬尾吊车不再受力，摘钩。台履带吊起钩，使塔裙超过预埋地脚螺栓的顶端，将设置在前面的套卷扬机滑车机组拴在塔裙上，向前牵引，将塔身拉成直立，将设置在前面左右两侧（约各60o的位置）的卷扬滑车组也拴在塔裙上作牵引，控制塔裙的左右位置及控制塔的管口方位作水平旋转，在塔落位时可用2台倒链在塔裙上作微量调整，以便对准地脚螺栓，塔就后，用千斤顶对塔的垂直度进行调整，垫好所有垫铁，用经纬仪测量检查，确认后符合规范要求后，拧紧所有地脚螺栓，并点焊垫铁。4.2吊装机具的选择（1）吊装计算 主要计算吊装重量、就位时的吊装高度，现场条件能满足最大吊重时的最小回转半径。即计算：P=（Q1+Q2+Q3）KH=h1+h2+h3+h4计算重量；Q1本体重量；Q2钓钩重量；Q3吊具重量；不均匀系数，取K=1.2；吊臂顶点最小高度；h1吊耳到塔底的距离；h2基础高；h3捆绑绳长（包括平衡梁）；h4吊钩到吊臂顶点最小距离。 溶剂回收塔：P=（1030KN+60 KN +10 KN）1.2=1320KNH=29.5+1+2.5+3=36m两台主吊车工作参数:150t履带吊回转半径7m,臂长39m,额载700KN。吊车高度2m,吊车仰角75o。两吊车最大吊载能力 P=700+700=1400 KN吊车吊装高度 H=39sin750=37.7m（车身自高未计）PP HH 吊车参数满足要求,吊装安全。（2）抬尾吊车:平抬时吊车受力P2最大P227= (1030P2)2.5得出：P287 KN抬尾吊车选用50t履带吊，塔刚起吊时，抬尾的负荷最大,随着塔体的竖立,塔尾的载荷逐渐减小，那样溜尾吊车的回转半径就可以随之增大。（3）平衡梁的受力及选择(见图3)Q2 1100 600 1100Q1Q/2Q/2图3 平衡梁受力及选择1为150吨吊车受力；2为150吨吊车受力；为吊车荷载1100KN主吊耳设计成管式吊耳，在塔身90o方向上，距塔底29.5m，两耳相距600mm。1=550KN，2=550KN不均匀系数验算：150吨吊车 700550=1.271.2平衡梁形式：平衡梁选用42612无缝钢管，材质20#钢，=14.6kg/mm2,其截面积F=156cm2,断面系数W=1572cm2,回转半径R=14.6cm。已知平衡梁最大杆长280cm，平衡梁所受最大正压力P=55000 kg则A=L/R=280/14.6=19.2取=0.97则：=P/F=55000/（0.97156）=363.5kg/cm2=0.3635kg/mm2=14.6kg/mm2平衡梁稳定。（4）吊耳选择设备上焊的主吊耳根据大型设备吊装工程施工工艺标准SHJ515-90（此标准现已改为SH/T3515-2003）选择两个1000KN级的板式吊耳，在设备制造厂与设备上的加强板焊成一体出厂；平衡梁上的4个吊耳根据SHJ515-90（此标准现已改为SH/T3515-2003）选择1000KN级的板式吊耳；设备裙座上的溜尾吊耳选用500KN级的板式吊耳；在此不再进行核算。4.3单面偏吊及受力分析及夺力计算(1) 主吊位置(吊耳位置)与吊车臂高、设备重心高度以及设备离地时的自然倾斜角有关，如图4所示。从图4上可见设备离地后的自然倾角与设备轴线到吊点之间的距离a，以及由吊点到设备重心之间的垂直距离h有关。tg= a/h式中：设备离地后的自然倾角；a设备直立状态时吊点到设备轴线的水平距离；h设备直立状态时，吊点到设备重心的垂直距离。设备离地时的自然倾角过大增加夺吊绳索的拉力，一般经验h/R=2.755.67为宜。在吊装施工中aR(一般aR)，所以近似方程式tg= R/harhOP重心点由上式可知吊点的位置比较接近设备重心，这就为使用矮吊车臂吊装高设备提供了条件。图4 塔偏心夺吊示意图(2) 辅助吊点（即夺点）位置 应设在主吊点的相反方向。其高度与设备就位时的吊装角有关，角愈小夺点位置愈低，在施工中为了操作方便，减少夺绳的拉力，希望夺点位置设在裙座地脚环附近。经验证明角在3o4o较为合适，本例角取3o（见图5）。L1S 图5吊装就位示意图L1吊点到塔夺点距离吊车吊绳与铅垂线的夹角夺力夺绳与地面夹角(3) 夺力S的计算 当设备基础较低时，角度较小可以假设0，且角为3o时对边长接近半径，这时夺力的表达式为: S=GR/L1上式适用于低基础和夺点位置在设备的裙座地脚螺栓环附近的设备吊装，这时主吊车滑车组中心线与铅垂线的夹角必须满足tg= R/L1的条件。工程上考虑到就位时的可调性通常采用2个夺吊点，用2套卷扬机滑车组做合成夺力，当采用2根夺绳时，2根夺绳拉力的合力方向应与主吊车滑轮组和设备基础中心在同一铅垂面内。（4）溶剂回收塔平面偏吊主要参数的验算 tg= a/h=1.4/4=0.35 =19.5o h=4m(主吊点至重心的距离) a=1.4m(塔半径R=1.3m，但考虑加保温层厚度吊耳应露于其外，因此aR)在规范要求内。tg=a/L1=1.4/31=0.045 30S=GR/L1=1101.4/31=4.97(t)选用2套10 t卷扬机滑车组作夺力大有富余，为了就位时缓慢进行拉直，采用10t 3-3滑车组。4.4 吊装过程的控制及注意事项(1)吊装中间控制 主要是控制主吊车滑车起升速度与抬尾吊车向前送的速度,应尽量使主吊车提升速度与抬尾吊车伸臂前进速度同步,在吊装中间为了防止设备摆动,在主吊点稍下处拴2根溜绳控制。 VM=VYtg式中：VM尾部的前进速度；VY设备吊点垂直提升速度；设备与地面之间的夹角。从公式中可知，当设备轴线与地面之间夹角小于450时，提升速度远大于前进速度；当设备轴线与地面夹角大于450时，前进速度逐渐加快，在设备即将离地时，设备主吊点每提升一点，需要尾部吊车前送很长一段距离。因此设备倾角小于450时，可以适当提高吊车的提升速度，适当控制抬尾吊车前送速度；当大于450时，可适当放慢提升速度，适当加快抬尾吊车前送速度，在设备即将离地悬空时，应控制提升速度缓慢工作，以防冲击。（2）设备悬空的控制 设备即将悬空时，设备与主吊车臂顶部水平距离较小，故侧牵引索必须严格控制，防止悬空时塔体碰擦吊车顶部。设备离地悬空时将转动一定的角度，因此在设备裙座处设置索引滑车组，使设备在吊装过程缓慢转动。4.5 主要机具一览表序号名称型号单位数量备注1履带吊车KH700（150t）台2日立2履带吊车KH180-3（50t）台1日立3卷扬机10t台2配套滑车组4卷扬机5t台2配套滑车组5手动葫芦5t台16千斤顶50t台47钢丝绳64-两根米2*2150t吊车用8钢丝