分馏塔现场施工组织设计设计方案.doc

分馏塔现场施工组织设计设计方案361绪论1.1引言随着现代科学技术的飞跃发展，建设工程规模的不断扩大，基本建设中大型，重型构件、高精尖设备、塔器设备综合整体吊装，及新结新工艺、新技术、新材料的不断应用，起重安装工程量越来越大。尤其是现代化大型石油、化工、冶炼、电站、桥梁、大型室内体育馆以及高层建筑的安装作业逐年增多，因此，对大功率的工程起重机和吊装工艺已在国民经济中起着越来越重要的作用，成为了一种既特殊又很普及的无法替代的机械与技术。起重吊装已由人们头脑中繁重的体力劳动成为高技术、高科技、高效率、更安全、极具发展空间和潜力的、有着广泛运用前景的比较成熟的专业技术。在建筑安装工程中，吊装技术是一项非常重要的工作。安全提高吊装技术水平，改革和创新吊装工艺，达到安全可靠、技术先进、操作简便、经济合理的要求，以适应我国经济发展的需要，是我们奋斗的目标，研究的课题。由于编写时间仓促，加之编者水平所限，书中难免有不足和差错之处，希望读者批评指正。2吊装方案的选取2.1工程概况某炼油厂，原有的加工能力不适应。需要增加一套年产120万吨的催化裂化装置。该套装置的设计，采取了多产汽油、液态烃的方案，吸收了国内外较先进的分子筛提升管，催化裂化新工艺以及双塔流程，新型立管加热炉，智能型仪表控制装置等新工艺、新技术。该装置的主要产品有稳定汽油、轻柴油、液态烃和干气。特别是每年可以生产液态烃16 .9万吨，供应30万户居民用气。该项工程的建成，对增加油品生产，合理使用能源，改变生产工艺，改善当地的燃料结构具有很重要的意义。2.2吊装方法及特点起重吊装施工方法很多，且各具特点。按设备或结构形态分散装、整体以及综合整体。散装又分为正装和倒装（俗称拔罗卜）。散装采用正装法时，需高空作业，安全度差，施工工期较长，施工管理要求高，但使用机具较小。散装使用倒装法虽然减少高空作业，但使用机具较大。近年来为了减少高空作业，加上施工进度要求，多采用整体和综合整体（即所谓“穿衣带帽”塔起灯亮管道通的要求）。综合整体安装时间短，地面施工组织方便。减少高空作业，但占用场地时间长，吊装操作难度高，所用机具较大。按设备整体竖立形式分有滑移法和旋转法两大类。滑移法是设备尾部装上滚排，设置前牵和后溜索具，随着起吊滑车组的起升而向前运动，直至脱排就位。这种方法滑车组最大受力发生在设备脱排时刻。滑移法有可根据吊装机械分为直立单桅杆夺吊、倾斜单桅杆吊装、双桅杆吊装、多桅杆吊装、门试桅杆吊装、人字桅杆吊装、定型起重机吊装等。旋转法是设备底部设铰轴于基础上，以旋转竖起。通常铰轴设置止推索具，两侧为了稳定、控制对中设耳绳并串绕滑车组，后方设溜放索具。这种方法最大受力发生在设备抬头时刻，较为安全，但主拖拉绳锚点和铰轴所受的水平推力较大，且地脚螺栓不能预埋，应采用预留孔，当设备就位后再进行二次灌浆。旋转法又可根据吊装机械分为直立单桅杆扳吊、人字桅杆扳吊、门式桅杆吊推、推举和定型起重机吊装等。2.3吊装方法选择的依据一个吊装方法的选择，主要是根据具体情况而定。其依据如下：（1）设备的条件和要求。该分馏塔重173.65t，总高度为41.84m，最大直径为5.8m，壁厚达20mm。该分馏塔可直接在现场制造，焊接等工艺。（2）设备安装的部位及周围环境。在此吊装工程中，分馏塔基础基面标高达8m，其基础是钢筋混凝土结构。距离该分馏塔中心正东方15m及正东方24.6m处分别有座基面标高达36.4m的反应器基础和基面标高达13.75m的再生器基础。因此，本次塔群吊装设计中，将以吊装最大重量的再生器选择吊装设备。吊装顺序也是首先吊装再生器，接着才开始吊装反应器，最后吊装分馏塔。（3）吊装机索具的条件。在本次吊装过程中，再生器属于超大设备，最大直径9.6m，总重达390t，因此，在选择机索具、钢丝绳时，应按吊装再生器所需量进行选择。单位及当地租赁可以满足条件要求的。（4）吊装施工技术力量和技术水平。这是考虑吊装施工人员的数量和质量的问题，以适应选择吊装方法的难易程度。我公司要在整个施工期间，严格按合同要求和设计及规范要求精心组织施工；坚决服从业主、监理及质监、安监、环境监测等部门的指导及监督；并按我公司质量体系文件要求精心组织施工，确保每个分项工程合格率达到100%，各检验批次一次验收合格率95%以上，使施工过程中质量始终处于受控状态。工程质量目标：确保竣工一次验收合格，确保南京市优，争创省优工程。工期目标：总工期180日历天。安全生产目标：杜绝重大伤亡事故，轻伤事故控制在2以内，实现“五无”（即无重伤、无死亡、无倒塌、无中毒、无火灾）。文明施工目标：工程施工期间，我们将按照南建施199841号文件通知内容，认真贯彻执行南京市建设工程现场文明施工管理办法和南京市建设工程现场文明施工检查评定标准，做好规划管理，场容场貌创一流水平，使本工程施工工地达到市级示范安全文明工地。环境保护：在施工过程中严格遵守中华人民共和国噪音标准及其补充规定，减少粉尘污染。这些要求都给吊装增加难度。2.4吊装方案的确定通过吊装方法选择依据，综合考虑，在本次吊装中，再生器与反应器采用双桅杆抬吊，而分馏塔倾斜单桅杆起吊。桅杆的具体设置位置详见施工平面布置图；对设备采用前牵后溜的滑移法拖运到现场，具体计算、机具选择、核算见吊装受力分析及核算方面内容。3 分馏塔吊装受力计算3.1吊装工艺简要说明1、设备规格：最大直径5800mm，壁厚20mm，高度41.84m，重量173.65t，重心位置距设备底部20m。2、设备基础：系钢筋混凝土结构，其基面标高为8m。桅杆选用：采用一根起重量为350t的高为64m格构式金属桅杆直立站于设备基础的东南方向，距基础中心为9m，对该反应器进行吊装。桅杆规格为：中部最大截面为，主肢角钢为，材质为钢；副肢角钢材质为钢，桅杆自重107t。3、设备吊耳形式选用捆绑式，设备吊点设在距设备重心1m处。4、设备进向：在施工平面布置图中用详细标出5、几个参数的选用：(一) 设每根桅杆拖拉绳根数；(二) 其每根拖拉绳预张力T；(三) 取动载系数；(四) 桅杆倾角；(五) 托排长6m，高1m；(六) 尾溜绳锚点距基础中心距离A=31m。6、桅杆的竖立：图3.1300t桅杆的竖立：采用吊车抬头，然后扳转的方法竖立桅杆。桅杆站立在分馏塔基础中心线东北45方向距基础中心线9m处。为了减少旋转起始时各部机索具受力， 吊车抬吊。吊点设在距底铰33.5处，吊车选用应根据垂直提升力和起升高度来确定。当吊车吊至19.7高度时，停止起吊，收紧主扳滑车组和两侧耳绳，调整桅杆与主扳绳在同一平面内，吊车摘钩桅杆处于扳转状态（图3.1）。此时，主扳绳压在分馏塔基础上，用事先在分馏塔基础上垫挡和导轮给予支撑，垫挡应根据受力大小进行处理，将力传到反应器基础上在扳转过程中应注意耳绳与障碍物相碰，事先应予以考虑。当桅杆旋转升至6590时，桅杆头部的拖拉绳（事先已拴挂好），应调整控制直至桅杆达到规定的角度。7、桅杆移位为了节省费用和充分利用器材，工程在吊装完再生器和反应器后要移位至预订位置进行下一台设备的吊装，本设计采用连续式移位法，又称前倾式。连续式移动桅杆，在桅杆底脚安设滑道，底脚前方设一套止推索具，桅杆前、后方缆风绳用卷扬机控制（见图3.2）（1）连续式移动桅杆时，先放松桅杆后方缆风绳，相应收紧前方的缆风绳，使杆倾斜至2-4，即倾斜的幅度在桅杆长度的0.05-0.07倍，桅杆脚前方牵引锁具与其同时动作，使桅杆经常保持在2-4状态下移动，直至移动到预订位置。（2）桅杆移动所通过的路面应坚实平整。为桅杆移动所铺设的枕木和桅杆基础上层枕木，均应沿移动方向排列并把接头错开，以利于滚杠通过。调整缆风绳时，应先放松后面的几根，再收紧前进方向的几根以防止某些缆风绳受力过大。在桅杆移动的全过程中缆风绳严禁与电线接触，也不应与其他建筑物、管道相碰，若有则必须事先采取措施。图 3.23.2吊装载荷计算3.2.1抬头时刻图 3.31、计算荷重t式中吊物重，173.65t；吊具重，t；动载系数；取1.1.2、起吊滑车组受力的计算式中起吊滑车组与桅杆之间的夹角；起吊滑车组系挂点只桅杆中心线间的距离，m；桅杆长度，m；桅杆倾角；缆风盘与吊耳之间距离,m;分馏塔半径，m；设备群做支撑点的高度，m；故 （1）对尾排与塔接触点取力矩平衡方程取水平方向上力的平衡方程 （2）式中设备吊点到设备底面之间的距离；拽引力与水平面之间的夹角；设备倾角；并联（1）(2)解得起吊滑车组受力 =188.599t侧溜绳受力 =27.347t3.2.2脱排时刻图 3.4脱排时刻为了使分馏塔不与基础发生碰撞而损坏，我们使尾排与基础之间安全距离为3m，此时分馏塔不受支座反力。由图2.3中几何关系可知解得设备倾角 对拽引力系挂点取力矩平衡方程 （3）对吊点取力矩平衡方程 （4）此时尾溜索具与水平夹角很小，可近似认为=0并联（3）（4）解得起吊滑车组受力 =181.919t尾溜绳受力 =6.177t3.2.3设备腾空时刻图 3.5腾空时刻为了使分馏塔不与基础发生碰撞而损坏，我们要求分馏塔跨过基础时与基础保持0.5m的安全距离。由图2.4中几何关系可知解得设备倾角 拽引力与水平面之间的夹角故对拽引力系挂点取力矩平衡方程 （5）对吊点取力矩平衡方程 （6）并联（5）（6）解得起吊滑车组受力 =181.919t尾溜绳受力 =3.678t3.2.4 设备就位时刻图 3.6设备就位时刻，设备倾角=0，故起吊滑车组受力 =191.015t尾溜绳受力 =03.3机具的选取3.3.1溜绳机具的选取根据前面计算的结果可知，溜绳最大受力 =27.347t查参考文献1表4-17，选取HQD4-32及HQD3-32滑车组组成4-3滑车组，则此时查参考文献1表16-1得机械利益系数=3.37故 滑车组跑绳拉力=8.114t选取牵引力为10t的卷扬机1台。溜绳滑车组跑绳选，抗拉强度按1700考虑，取安全系数K=5,要求所选钢丝绳破断拉力不小于故选1根长240m，型号为的钢丝绳。3.3.2起吊机具的选取根据前面的计算结果可知，起吊滑车组的最大受力查参考文献1表4-17，选取HQD9-200和HQD8-200组成9-8滑车组，根据现场情况，要求经过3个导向滑车上卷扬机，查参考文献1表16-1得机械利益系数=5.87故 滑车组跑绳拉力=16.270t选取牵引力为20t的卷扬机2台。起吊滑车组跑绳选，抗拉强度按1700考虑，取安全系数K=5,则要求所选钢丝绳破断拉力不小于故选1根长1500m，型号为的钢丝绳。3.3.3拖拉绳的选取桅杆为球铰，则桅杆主缆风绳受力式中P起吊滑车组受力；桅杆缆风绳系挂点到桅杆地面距离；=64m起吊滑车组系挂点到桅杆地面距离；=63.5m桅杆重心到桅杆底面的距离；=32m缆风绳系挂点到桅杆中心线的距离；=0.8m起吊滑车组系挂点到桅杆中心线的距离；=0.65mG桅杆自重；G=107t桅杆倾斜角；缆风绳与水平面之间夹角；T缆风绳预张紧力；T=4tt缆风绳预张紧力给桅杆头部的垂直压力；n缆风绳根数；n=8故缆风绳选，抗拉强度按1700考虑，取安全系数K=3,则要求所选钢丝绳破断拉力不小于故选8根长1400m，型号为的钢丝绳。 3.3.4 起吊滑车组上吊索的选取起吊滑车组上吊索受力抬头时刻就位时刻取最大值，故起吊滑车组上吊索选，抗拉强度按1700考虑，取安全系数K=6,则要求所选钢丝绳破断拉力不小于，按8股使用，其破断拉力是故选一根长80m，型号为的钢丝绳。3.4桅杆强度及稳定性校核对桅杆强度和稳定性校核验算，应用吊装过程中受力最大时刻进行验算，即在最危险时刻与最危险截面处应力校核满足要求时，才能保证在其他任何时刻任何截面处满足要求。在上面载荷计算中可以看出，分馏塔吊装过程就位时刻受力最大，即最危险时刻，以下均按照就位时刻受力进行验算。3.4.1桅杆中部的校核按桅杆材质为钢，主肢角钢为2组，查得其屈服极限为，取安全系数，则容许应力为：1 稳定性验算（1）桅杆计算截面的正压力则=317.464t式中桅杆计算截面以上的重量；=53.5tS起吊滑车组出绳端拉力；t（2）桅杆计算截面的弯矩式中缆风绳系挂点到计算截面的距离； =32m起吊滑车组系挂点到计算截面的距离；=31.5m计算截面以上的桅杆重量的重心到计算截面的距离；=16m则（3）的确定中部截面的惯性矩图 3.7式中组合构件中单个肢件对基本身中和轴的惯性矩；组合构件中单个肢体的截面积；组合构件中单个肢体的中和轴至整个截面中和轴的距离，如图2.6中已知桅杆规格为，则查取表热轧等边角钢，得图 3.8故两头端面的惯性矩 图3.9中部截面的回转半径计算长度式中修正系数根据：查取惯性力矩变化压杆计算长度中的修正系数表，得：。轴心受压细长比折算细长比图 3.10式中具有共同轴线1-1及2-2的成对肢体断面面积；垂直于轴1-1及2-2的平面内连系杆的断面面积根据值，查取钢材轴心受压杆件的稳定系数表，得。（4）抗弯截面系数式中梁截面由中和轴至截面的边缘距离;则：即：2 强度验算因为所以，桅杆整体稳定性、强度验算均合适。3 单肢验算（局部稳定）主肢验算（1）由弯矩换算到单肢上的压力式中桅杆截面的两个肢体中和轴的间距，故：（2）由正压力换算到单肢上的压力（3）单肢合成压力（4）单肢细长比式中单肢长度;；角钢最小回转半径;。（5）单肢稳定系数根据：值查表得：（6）单肢应力为因此，主肢验算合格。副肢角钢验算（连接杆）（1）一个平面系统所受的计算剪力（2）每个斜杆受力由题意知：。（3）的确定式中得：查表，得。（4）副肢应力为故其中，考虑构造偏心的中间无联系的单角钢压杆计算稳定性的许用应力折减系数，按最小刚度轴的长细比决定，时， ；时，中间值按直线插入取值，此处取。因此，桅杆-截面强度、稳定性验算均符合要求。3.4.2桅杆腰部的验算1 稳定性验算（1）所受正压力式中截面以上的桅杆重量，故：（2）所受弯矩 式中缆风绳系挂点到计算截面的距离； =21.333m起吊滑车组系挂点到计算截面的距离；=20.833m计算截面以上桅杆重量的重心到计算截面的距离；=10.667m则整体应力为： 故2 强度验算因为所以，桅杆整体稳定性、强度验算均合适。二、单肢验算（局部稳定）主肢验算（1）由弯矩换算到单肢上的压力（2）由正压力换算到单肢上的压力（3）单肢合成力则单肢应力为故副肢角钢验算（连接杆）此处副肢角钢验算与桅杆中部截面处完全相同，在这不再重复。因此，桅杆腰部截面强度、稳定性验算均符合要求。3.4.3离桅杆顶处的验算一、整体验算在此处，相对整体其挠度很小，可以保证整体稳定性满足要求，则只需对其强度进行校核，即：（1）所受正压力式中截面以上的桅杆重量，故图 3.11（2） 所受弯矩式中缆风绳系挂点到计算截面的距离； =3.2m起吊滑车组系挂点到计算截面的距离；=2.7m计算截面以上桅杆重量的重心到计算截面的距离；=1.6m（3）抗弯截面系数由上图两相似三角形，得出截面处杆宽得：中部截面的惯性力矩则：则整体应力为：故二、单肢验算（局部稳定）（1）由弯矩换算到单肢上的压力式中截面的两个肢体中和轴的间距，（2）由正压力换算到单肢上的压力（3）单肢合成压力（4）单肢细长比式中此处单肢长度，（5）稳定性系数根据值查表，得则单肢应力为：故由桅杆结构图可知：距顶部3.2m截面以上无副肢角钢连接，而是板结构，则此处不予加以副肢验算。3.4.4桅杆底部的校核一、整体验算（1）所受正压力式中截面以上的桅杆重量；故图 3.12（2）所受弯矩式中缆风绳系挂点到计算截面的距离； =64m起吊滑车组系挂点到计算截面的距离；=63.5m计算截面以上桅杆重量的重心到计算截面的距离；=32m（3）抗弯截面系数由上图两相似三角形，得出截面处杆宽得：中部截面的惯性力矩则：则整体应力为：故二、单肢验算（局部稳定）（1）由弯矩换算到单肢上的压力式中-截面的两个肢体中和轴的间距，（2）由正压力换算到单肢上的压力（3）单肢合成压力（4）单肢细长比式中此处单肢长度，（5）稳定性系数根据值查表，得则单肢应力为：故因此，桅杆底部强度、稳定性验算均符合要求。综上所述，此桅杆强度、稳定性均符合要求。附录A表1 机索具的配置名称规格型号单位数量备注一、 拖拉绳部分主拖拉绳m/根150/1滑车只2导向滑车只2串绕绳m/根150/1卸扣只2拖拉绳m/根150/7滑车只14滑车只14导向串绕绳m/根2100/2卸扣只14卷扬机慢速台1卷扬机慢速台7二、起吊部分滑车只2串绕绳m/根3000/1滑车只4导向卷扬机慢速台2吊索m/根16/1五弯十股钢结构吊索m/根24/1拽引索m/根300/1两弯四股滑车只1串绕绳m/根300/1滑车只3导向卸扣只2卷扬机慢速台2三、桅杆竖立部分起重机台1滑车组只2卸扣只2卷扬机慢速台1扳绳m/根120/1串绕绳m/根70/1导向滑轮台1注：在设计计算中选用滑车组符合要求，所以，上表适合吊装再生器和反应器所选用的机索具也适合本设计的校核计算。表2（图1）（图2）002040508000010010102030405060708091314169135125118114110108105103102100182145122115111103106105103102101144123111107105104103102101101100114107103102102101101101100100100101101100100100100100100100100100166145133124118113110105103100表3 锚点坐标锚点坐标吨位(-150.03,-114.81)25t(-4199,-137.68)17t(25.83,-102.21)17t(48.71,-29.17)17t(13.20,38.61)17t(-59.81,61.52)17t(-127.63,26.05)17t(-150.50,-46.99)17t(-122.87,-116.45)10t(-46.54,-144.31)10t(28.65,-109.72)10t(56.22,-31.35)10t(21.41,39.70)10t(-54.93,68.04)10t(-130.40,33.51)10t(-157.89,-44.41)10t(-12.58,-32.90)10t(-97.38,-4.67)10t(-61.61,-50.10)15t(-60.12,-50.10)15t(-58.62,-50.10)15t(-57.11,-50.10)15t参考文献1.宋克俭 编著: 工业设备安装技术，北京，化学工业出版社，20052.华玉洁 编著：起重机械与吊装，北京，化学工业出版社，20053.蔡裕民 编著：吊装工艺计算近似公式及应用，北京，化学工业出版社，20045.罗顶瑞 朱兆华 编著：大型吊装组织设计与方案实例分析，北京，化