大型汽包吊裝的工程實(shí)踐

董天海

（寧夏送變電工程公司，寧夏 銀川 750001）

0 引言

隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展，亞臨界機(jī)組的設(shè)備生產(chǎn)、安裝工藝已比較成熟。而隨著單機(jī)容量的不斷增加，鍋爐汽包的體積、重量也隨之增加，從 100t（670t/h）增加到 260t（2008t/h）。 那么，汽包的吊裝方案設(shè)計(jì)就需要更加精確的計(jì)算。

在某廠4×300MW機(jī)組安裝過程中，汽包吊裝選用了兩臺(tái)16t卷揚(yáng)機(jī)配兩套H140×8D滑輪組的吊裝方案，具有一定的實(shí)踐價(jià)值，對(duì)于同類型的大型設(shè)備吊裝也具有借鑒意義。

1 某廠大型鍋爐汽包吊裝方案

1.1 汽包外型尺寸：φ2082×22250×150mm。 汽包重量：160t。

1.2 采用臨時(shí)放置在爐頂?shù)膬商?6t卷揚(yáng)機(jī)總成配H140×8D滑輪組將汽包吊裝就位。

1.3 用一臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)和一臺(tái)5t卷揚(yáng)機(jī)配合16t卷揚(yáng)機(jī)總成將汽包從K3-K2之間移至K1-K2之間，見圖1。這時(shí)兩套16t卷揚(yáng)機(jī)總成就可將汽包垂直吊裝到設(shè)計(jì)標(biāo)高65.80m。

1.4 用4個(gè)3t倒鏈將兩套16t卷揚(yáng)機(jī)總成帶汽包一起平緩的向爐前拖動(dòng)，直至設(shè)計(jì)位置，距K1中心線3.0m。

1.5 DBQ3000塔式起重機(jī)配合穿汽包吊桿，吊桿為φ190mm、長度約為11.30m，重約4.935噸。

圖1 DG1025t/h鍋爐汽包吊裝方案圖

1.6 汽包長度22.25m；左右鋼架兩側(cè)凈空尺寸為21.0-0.56=20.440m，比汽包尺寸小22.25-20.44=1.81m；為此，汽包必須傾斜吊裝。

2 受力及強(qiáng)度計(jì)算

2.1 汽包傾斜角度計(jì)算

2.1.1 鋼架左右兩側(cè)凈空尺寸為20.44m，汽包長度為22.25m，在起吊過程中，考慮汽包左右晃動(dòng)、兩側(cè)留1.0m余量，即汽包只能在20.44-1.0=19.44m之間提升。

2.1.2 因 cosα=19.44/22.25=0.8737，故 α=29°06′；取 30°為汽包最大傾斜角。

2.2 由于汽包傾斜、在起吊過程中，兩側(cè)吊耳受力不同，則左右吊耳受力為（見圖2）：

圖2 吊耳受力示意圖

2.3 吊耳強(qiáng)度校核

圖3 吊耳示意圖

取[σ]=155MPa，[τ]=95MPa，[Fwt]=100MPa

2.3.1 校核吊耳A-A面強(qiáng)度

取 R=92t（R2=91.93t），σ =R/A=92 ×104/(4 ×55 ×100)=41.82MPa＜[σ]，滿足強(qiáng)度要求。

2.3.2 校核軸銷強(qiáng)度

銷軸受剪，τ=R/A′=92×104/[2π (105/2)2]=53.12MPa＜[τ]，滿足強(qiáng)度要求。

2.3.3 吊耳的焊縫校核

σf=92×104/(4×0.7×32×500)=20.54 MPa＜[Fwt]， 滿足強(qiáng)度要求。

動(dòng)滑輪下的吊板厚度為δ=70mm，大于吊耳厚度（55mm），因此不作強(qiáng)度校核。

2.4 卷揚(yáng)機(jī)的牽引力及鋼絲繩（見圖4）

2.4.1 卷揚(yáng)機(jī)的牽引力計(jì)算

動(dòng)滑輪組重為 1.4t，起重繩重 4.4t，汽包高側(cè)重 92t，R12=92+1.4+44=97.8，取R12=98t繩索拉力端由動(dòng)滑輪引出。

式中：W——起重量；

n——滑輪總數(shù)，實(shí)際取n=16；

ηi——滑輪組總效率，ηi=1/n+1×En+1-1/En(E-1)，滾動(dòng)軸承時(shí) E=1.02，得到 ηi=1/16+1×1.0217-1/1.0216(1.02-1)=0.857；S=98/17×0.857=6.72t，卷揚(yáng)機(jī)牽引力是 6.72t，是 JM16t型卷揚(yáng)機(jī)滿負(fù)荷（16t）的42%。

圖4 卷揚(yáng)機(jī)受力圖

2.4.2 鋼絲繩選擇

選用φ32.5-6×37+1-170的兩根鋼絲繩，L=1200m

其鋼絲繩破斷力總和為S=66.65t

鋼絲繩破斷力SP=0.82×S=54.65t

鋼絲繩的安全系數(shù)K=SP/Smax=54.65/6.72=8.13>5（見文獻(xiàn)2）

2.5 梁的強(qiáng)度校核計(jì)算

2.5.1 梁上所承受的載荷為卷揚(yáng)機(jī)總成重量20t，動(dòng)、靜滑輪組 2×1.4t，鋼絲繩4.4t，單梁承受汽包重量92t。由于汽包傾斜，應(yīng)取受力較大的梁校核。

圖5 DG1025鍋爐汽包吊裝方案詳圖

2.5.2 P=(卷揚(yáng)機(jī)總成重量+動(dòng)、靜滑輪組重量+鋼絲繩重量+R2)/4=(20+2×1.4+4.4+92)/4=29.8t

2.5.3 卷揚(yáng)機(jī)總成下面有兩根梁受力（圖5），取截面小的梁校核：根據(jù)圖紙，該梁的尺寸為 2[700×160×10/16，q=17kN/cm，Wz=4.842×106mm3，梁為兩端固定：

σmax=MP+Mq/Wz=(3.51+1.33)×108/(4.842×106)=99.96MPa ＜[σ]=155MPa，滿足強(qiáng)度要求。

2.6 牛腿焊縫的強(qiáng)度計(jì)算

圖6 牛腿焊縫示意圖

σf=N/he·Lw=26.61MPa＜[Fwt]=100MPa，滿足強(qiáng)度要求。

2.7 倒鏈拉力計(jì)算

為了使汽包安全、平穩(wěn)就位，還需將16t卷揚(yáng)機(jī)連同汽包一起向爐前拖拉，為了減小摩擦力、減小拖拉過程中的動(dòng)載荷，在卷揚(yáng)機(jī)總成下面安裝了四組60t重物移運(yùn)器（類似自行車鏈條）。 這樣，就將滑面的 f動(dòng)=0.12～0.21 減小到滾動(dòng)f0=0.02～0.04。

當(dāng)總成向爐前拖拉時(shí)，汽包處于水平狀態(tài)。由F=f·N=0.02×(20+2×1.4+4.4+160/2)=2.144t。 當(dāng)選用 3 噸倒鏈時(shí)，拉力是倒鏈滿負(fù)荷的71.5%，滿足要求。

3 工程實(shí)踐效果

3.1 汽包吊裝就位過程順利、沒有遇到問題，方案是成功的

3.2 汽包從K1-K2之間向上提升到就位，僅用三小時(shí)

4 鋼架的穩(wěn)定性

4.1 鋼架自重2860t，設(shè)計(jì)承受靜載荷上萬噸，在運(yùn)行狀態(tài)下抗十級(jí)風(fēng)載，抗八級(jí)地震，抗水動(dòng)力沖擊，抗各系統(tǒng)振動(dòng)、受熱膨脹應(yīng)力等因素。

4.2 汽 包 吊 裝 時(shí) ，B8.25-B31.75 跨 內(nèi) 立 柱 和 主 梁 ，B31.75-B40跨K2-K3柱間12m以下斜撐緩裝，其余梁柱、次梁連接完螺栓終緊并驗(yàn)收合格，整個(gè)鋼架已形成一個(gè)比較完整的、具有一定承載能力的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

4.3 汽包自重160t，是鋼架靜載荷的1/100左右，由以上數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為汽包吊裝時(shí)不需另外加固，且整體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，無需校核。

5 結(jié)束語

目前，就大型設(shè)備吊裝方案來看，國外普遍采用勞辛格方案、A型扒桿方案等，我國多采用塔式起重機(jī)或履帶式起重機(jī)的吊裝方案。這些方案雖然方便，但只適應(yīng)于中小型汽包的起吊安裝。因此，在經(jīng)歷詳細(xì)計(jì)算的基礎(chǔ)上（如汽包吊耳、軸銷直徑、連板厚度、滑輪組支撐架，梁以及材質(zhì)、焊縫要求，鋼絲繩直徑等），本文提出的“卷揚(yáng)機(jī)+滑車組”的吊裝方案，可以應(yīng)用于各類大型設(shè)備的起吊安裝。除此之外，為了減少摩擦、平衡受力，重物移運(yùn)器、全方位跑車等方案也值得借鑒。

［1］祝燮權(quán).實(shí)用五金手冊(cè)[S].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1959.

［2］機(jī)械技術(shù)手冊(cè)[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987.

［3］萬力.起重機(jī)械安裝使用維修檢驗(yàn)手冊(cè)[S].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

［4］劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1979.

［5］楊茀康，李家寶.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1958.