氣頂升施工工藝在大型LNG儲罐建設(shè)中的應(yīng)用研究

張宏顯　王濮

摘 要：16×104 m3 LNG儲罐是國際上LNG接收站存儲系統(tǒng)常用的儲罐結(jié)構(gòu)型式，其制作方式一般采用氣頂升工藝。文章介紹了氣項升工藝的基本原理，對罐項氣頂升工藝的關(guān)鍵技術(shù)，包括平衡導(dǎo)向系統(tǒng)、密封裝置系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、配重系統(tǒng)、罐頂固定裝置等進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對該工藝頂升過程控制參數(shù)進(jìn)行了計算分析，對類似大型LNG儲罐罐頂氣頂升工藝的設(shè)計及施工均有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：LNG接收站；儲罐；氣頂升；工藝；方案；計算分析

中圖分類號：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）2-0032-06

作為一種清潔、高效的能源，LNG（Liquefied Natural Gas）受到越來越多的人青睞，很多國家都將LNG列為首選燃料，目前LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在中國也越來越受到重視且規(guī)劃和實施了許多沿海LNG接收站項目，接收站儲罐單臺LNG容量一般為16×104 m3 LNG儲罐穹頂氣頂升施工為項目建設(shè)的關(guān)鍵節(jié)點和風(fēng)險控制點，該施工工藝涉及因素多，施工難度高，安全風(fēng)險大，但施工速度快，成本相對較低。為此，以廣西液化天然氣（LNG）項目接收站工程16×104 m3 LNG儲罐穹頂氣頂升為例，對該工藝基本原理和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹和分析，以期對類似工程儲罐穹頂氣頂升提供有益的參考。

1 工程概況

廣西LNG項目是中石化第一批引進(jìn)海外LNG資源的大型項目，為滿足廣西自治區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及環(huán)境保護(hù)的需要具有重要意義。該項目16×104 m3 LNG儲罐罐頂總重量為790.61 t，外罐直徑為82 m，罐壁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，儲罐罐頂提升高度為37 m，罐頂拱高約為10 m。如此大體積、大重量的鋼結(jié)構(gòu)要平穩(wěn)上升37 m的高度具有相當(dāng)大的技術(shù)難度，為確保在氣頂升過程中罐頂拱不會發(fā)生傾覆，設(shè)置了平衡系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、固定系統(tǒng)、測量與監(jiān)測系統(tǒng)。并需要對每個系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密的計算和調(diào)試，使各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合才能成功實現(xiàn)頂升。LNG儲罐穹頂氣頂升考驗的是施工單位整體組織、協(xié)調(diào)能力，以及對整體現(xiàn)場管控能力、后勤保障能力。需要施工單位現(xiàn)場所有職能部門的通力協(xié)作才能夠順利實施。

LNG儲罐罐頂氣頂升工藝的基本原理是：利用拱頂與外罐罐壁之間可形成相對密閉空間的特點，使用鼓風(fēng)機(jī)向儲罐拱頂以下的密閉空間源源不斷地輸入一定量的低壓空氣，使鋼結(jié)構(gòu)的罐頂在克服自重及與外罐罐壁之間摩擦力的情況下，按照預(yù)定路徑平穩(wěn)上升至設(shè)計高度，并實現(xiàn)與罐頂承壓環(huán)連接的過程，氣頂升工藝如圖1所示。

2 穹頂氣頂升工藝

穹頂氣頂升工藝共有五大系統(tǒng)：平衡系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)、固定系統(tǒng)、測量與監(jiān)測系統(tǒng)。

2.1 平衡系統(tǒng)

2.1.1 平衡系統(tǒng)的組成

①底部鎖架。在標(biāo)高625 mm的位置，使用L75的等邊角鋼與底座連接，底座則使用M16×120的膨脹螺栓與混凝土地面連接，形成一個固定裝置，見圖2。

②鋼絲繩托架。為避免平衡鋼絲繩下沉，在罐中心安裝一個平衡鋼絲繩的托架，見圖3；鋼絲繩托架為等24邊形，中心與罐中心重合，半徑R=2.5 m；托架由24根立柱及24根橫梁組成。

③T型架。在抗壓環(huán)上安裝24組T型架，見圖4。

④導(dǎo)向輪。在鋼板吊裝軌道梁上安裝24組導(dǎo)向輪（每組由2個型號為HQGK2-10的單滑輪組成），用于支撐鋼絲繩，見圖5。

⑤平衡鋼絲繩。本次氣頂升選用公稱直徑為φ18、型號為6×37+1，公稱抗拉強(qiáng)度為1 670 MPa的纖維芯鋼絲繩；每個T型架布置一根單獨的鋼絲繩，單根鋼絲繩不得有接頭、破損，單根鋼絲繩不得小于127 m（即從T型架到底部鎖具的長度）。

2.1.2 平衡系統(tǒng)的安裝

①按照0?～180?和90?～270?定位線，用全站儀將定位線從罐底移到抗壓環(huán)斜板上。

②T型架起始位置為7.52?，24個T型架沿罐周均布位置，T型架安裝半徑為R=40 566 mm，T型架沿抗壓環(huán)斜板分布如圖6所示。

③T型架的位置確定之后，安裝焊接T型架到抗壓環(huán)斜板上，吊耳板與抗壓環(huán)斜向板的焊縫做100%PT。

④按平衡系統(tǒng)示意圖所示，從頂部T型架的外端放下線墜，在蒙皮板上打上樣沖，然后再蒙皮板開一個φ30×100的長圓孔，蒙皮板下方為厚度8 mm，100×300的橡膠板，使用密封膠將二者連接。

⑤安裝位于軌道梁上（鋼板吊軌）的導(dǎo)向輪。

⑥安裝平衡鋼絲繩，依次穿過第一個導(dǎo)向輪—鋼絲繩托架—對面導(dǎo)向輪，最后固定到位于罐底的底部索架。

⑦首先拉緊四根相互垂直的鋼絲繩，并張緊，然后依次張緊其余鋼絲繩；鋼絲繩全部固定完畢后將鋼絲繩的初始拉力調(diào)整為9 kN（張拉時調(diào)整到14 kN，經(jīng)鋼絲繩12 h回彈至9 kN），在0?、90?、180?、270?位置分別安裝1個拉力計，便于氣頂升期間測量鋼絲繩拉力。

⑧用于調(diào)節(jié)穹頂平衡的鋼筋，應(yīng)在穹頂接管完成后放置于計算好的位置上，見圖7，另置備用鋼筋在預(yù)頂升過程中進(jìn)行二次調(diào)節(jié)。

2.2 密封系統(tǒng)

本次氣頂升密封系統(tǒng)由鍍鋅鋼絲網(wǎng)片和玻璃纖維布組成，每臺罐共需152片；鋼絲網(wǎng)與鋼絲網(wǎng)搭接處使用不少于4個封箱釘連接（連接方式見圖8），鋼絲網(wǎng)片與玻璃纖維布之間先用封箱釘連接（連接方式見圖9），最后蒙皮板與密封系統(tǒng)之間、玻璃纖維布與玻璃纖維布之間以及其它漏風(fēng)處均使用密封膠帶連接，然后用-150×4的扁鋼壓緊。

2.3 鼓風(fēng)系統(tǒng)

鼓風(fēng)系統(tǒng)包括大小門洞的封閉、太空艙的安裝、風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的安裝與調(diào)試、風(fēng)道與泄風(fēng)口的安裝。

罐內(nèi)密封系統(tǒng)及平衡系統(tǒng)配件全部制作完成后開始大小門洞封閉的預(yù)制與安裝工作。endprint

大門洞密封的預(yù)制及安裝依照圖10施工。

小門洞密封的預(yù)制及安裝依照圖11施工。

風(fēng)機(jī)布置見圖12。

①大小門洞的密封利用預(yù)先安裝的罐壁預(yù)埋件，將厚度δ=12 mm的鋼板焊接到預(yù)埋件上，之后在鋼板外側(cè)安裝HW150型鋼和-100×6的扁鋼加固。

②太空艙在小門洞處安裝進(jìn)入罐內(nèi)的檢查通道（太空艙如圖13所示），出入門采用內(nèi)開的方式. 安全通道設(shè)兩道門，用于平衡內(nèi)開門壓力，門縫處安裝橡膠皮，盡量減少風(fēng)量損失。

③風(fēng)機(jī)安裝調(diào)試。風(fēng)機(jī)設(shè)置如表1，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)線路圖如圖14所示。

2.4 固定系統(tǒng)

2.4.1 臨時固定件的分布

穹頂頂升到位后，在每條徑向梁上焊接1個L型板（大刀板），每臺罐共計96個；對蒙皮板與抗壓環(huán)有間隙的部位，采用長楔子、千斤頂進(jìn)行調(diào)整；固定穹頂用楔子、全部均布到抗壓環(huán)上，以方便穹頂?shù)轿恢煤笱杆龠M(jìn)行固定與焊接。

2.4.2 穹頂固定組人員的分布

頂升前在抗壓環(huán)上按區(qū)域用記號筆劃分好24組焊工和鉚工的位置，見圖15，施工人員明確自己的站位。

2.4.3 穹頂板固定

①穹頂頂升到距離罐壁還有10 m時，固定組人員開始陸續(xù)分批上罐，每批人員不得超過6人，到達(dá)指定位置后再次檢查固定所使用的工機(jī)具情況，待穹頂板與抗壓環(huán)頂板接觸后，開始通過提前焊接在徑向梁上的L型板，穿楔子固定并壓緊。

②在壓緊后焊工開始焊接，以徑向梁為中心，兩側(cè)至少焊接500 mm。焊縫必須焊接兩層，焊角高度不得小于6 mm。

③若蒙皮板與抗壓環(huán)接觸不均勻，間隙過大的地方，可用長楔子、千斤頂進(jìn)行組裝，目的是盡量減小組裝的縫隙。

④均布完成焊縫總長度約120 m，開始調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口閥門，降低送風(fēng)量，使罐內(nèi)壓力達(dá)到151 mm水柱，完成剩余焊縫的焊接。

⑤L型板在罐內(nèi)的抗壓環(huán)立板與96根徑向梁焊接完成后再拆除，徑向梁上固定板切除后的點同樣需要進(jìn)行真空箱檢測，以保證鋼穹頂?shù)臍饷苄浴?/p>

2.5 測量與監(jiān)測系統(tǒng)

2.5.1 壓力測量與監(jiān)測

安裝兩臺“U型管”壓力計，一臺安裝在指揮現(xiàn)場（罐頂），另一臺安裝在風(fēng)機(jī)操作現(xiàn)場，便于指揮及風(fēng)機(jī)組長觀察壓力，根據(jù)測量數(shù)據(jù)調(diào)整風(fēng)量。

2.5.2 水平度測量與監(jiān)測

在罐頂0?、90?、180?、270?四個位置安排4個測量人員使用50 m盤尺（提前將盤尺的一端固定在穹頂邊緣上）測量氣頂升過程中罐頂?shù)纳仙叨取?/p>

標(biāo)記參照線：提前在抗壓環(huán)頂板上表面及穹頂蒙皮板上劃出0?、90?、180?、270?基準(zhǔn)線，并在穹頂蒙皮板上以到罐中心半徑40 376 mm劃出抗壓環(huán)斜板邊緣在蒙皮板上投影，作為后期檢查穹頂板與抗壓環(huán)頂板的重疊尺寸。

3 罐頂氣升計算

3.1 罐頂氣升時的重量計算

罐頂氣升時的重量包括所有隨罐頂氣升的結(jié)構(gòu)件及臨時構(gòu)件的重量之和，以G來表示，見表2（重量均來自設(shè)計儲罐圖紙）。

3.2 罐頂氣升平衡計算

儲罐罐頂為球冠結(jié)構(gòu)，在儲罐混凝土墻內(nèi)側(cè)距罐內(nèi)地面約6.87 m高處進(jìn)行組裝，整個罐頂組裝焊接成整體后，在靠近外墻的罐頂邊緣部位安裝密封裝置，使罐頂和外墻形成一個柔性的、可滑動的密封空間，采用鼓風(fēng)機(jī)向該密封空間內(nèi)充入壓縮空氣，利用壓縮空氣的提升力將罐頂托起，到達(dá)混凝土頂部的承壓環(huán)位置，完成組對焊接。

在罐頂氣升時，整個罐頂在水平面上的投影受到氣體向上的推力，當(dāng)推力等于罐頂重量時，所需的氣體壓力P由式（1）計算：

P=g×G/S=4 gG/πD2（1）

式中：

P為空氣壓力與罐頂重量相等時的平衡點壓力，表壓，Pa；

g為力學(xué)常數(shù)，9.8 N/kg；

G為罐頂重量，kg，G=790 610 kg；

S為氣升時罐頂受力面積，m2；

S為πD2/4；

D為混凝土罐壁內(nèi)徑，D=82 m；

通過計算，P=g×G/S=4gG/πD2=9.8×790 610/（3.14×822）=1 468 Pa。

1 Pa=10.2×10-5 mH2O=0.102 mmH2O。

1 468 Pa=150 mmH2O。

在氣升過程中，由于罐頂柔性密封和混凝土罐壁間的摩擦產(chǎn)生的滑動摩擦力的影響，實際氣升壓力P'≈160 mmH2O=1 568 Pa。

為此氣頂升期間計算的壓力設(shè)定為160～180 mmH2O（U型水柱）。

保持壓力直到穹頂升到最高；在穹頂貼緊抗壓環(huán)后，保證壓力維持在160 mmH2O以下，極限壓力不得大于250 mmH2O。

3.3 罐頂氣升氣體流量計算

在氣體壓力達(dá)到P'后，罐頂開始向上升起，假定P'保持不變，則柔性密封與混凝土外墻間的正壓力不變，則滑動摩擦力不變，罐頂處于一個勻速滑動的狀態(tài)，此時整個系統(tǒng)處于動態(tài)的平衡，所需氣體流量Q按式（2）計算：

Q=△V（P0+P'）/P0（2）

式中：

Q為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氣體流量，m3/h；

△V為罐頂與混凝土所形成的密閉空間在單位時間內(nèi)的體積增加量，m3/h，按氣升過程用時t=3.5 h來考慮；

△V=hπD2/4t=37.015×3.14×8 282/（4×3.5）=55 822 m3/h；

P0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P0=1.01×105Pa。

經(jīng)計算，Q=△V（P0+P'）/P0=55 822（1.01×105+0.1568×105）/1.01×105=64 488.2 m3/hendprint

考慮柔性密封及其它部位的泄漏量，取1.3倍的系數(shù)，則氣升時所需實際氣體流量Q0=1.3Q=83 835 m3/h。

為此，整個氣頂升過程中，以發(fā)電機(jī)為主電源進(jìn)行，同時3臺風(fēng)機(jī)接入現(xiàn)場施工用電網(wǎng)。所使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)具備自動切換的功能；此舉是為避免發(fā)電機(jī)意外停止工作帶來的影響。

發(fā)電機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)選用：

發(fā)電機(jī)選用參數(shù)：功率為300 kW。

選用鼓風(fēng)機(jī)的參數(shù)如下：

流量：97 472～56 877 m3/h；

全壓：2 279～3 617 Pa，（22.79～36.17 cmH2O）；

轉(zhuǎn)數(shù)：990 rad/min；

功率：90 kW。

3.4 平衡系統(tǒng)工作原理

中心對稱平衡原理為：整個罐頂氣升時處于漂浮狀態(tài)，沒有任何的固定支點，因此，必須保證所有構(gòu)件在平面投影上重量分布對于罐頂中心的力矩平衡和重量平衡。罐頂重量的組成中，穹頂及鋁吊頂本身就是中心對稱和軸對稱的，不予考慮，但鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管不是中心對稱的，且在氣升時已安裝完，位置無法改變，因此，利用鋼筋束放置在穹頂上表面作為鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管的配重是最佳選擇。

該平衡系統(tǒng)的鋼絲繩上涂潤滑脂，進(jìn)行預(yù)拉伸后，兩端用固定錨栓、內(nèi)罐錨帶進(jìn)行固定，用鎖緊錨栓鎖緊。平衡系統(tǒng)工作時，對兩種情況起到校正作用：一是罐頂向某一方向傾斜，該方向上的平衡系統(tǒng)鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對傾斜進(jìn)行校正；二是罐頂在水平方向上的轉(zhuǎn)動，則所有鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對轉(zhuǎn)動進(jìn)行校正。

3.5 氣頂升參數(shù)

由以上計算可得，該項目氣頂升參數(shù)如表3所示。

4 HSE管理

①嚴(yán)格執(zhí)行項目安全管理程序。

②所有參加氣頂升人員必須參加技術(shù)交底培訓(xùn)，熟悉氣頂升注意事項，明確崗位職責(zé)。

③所有上罐頂操作人員必須系掛安全帶，穿戴工作服、安全帽、安全鞋、安全防護(hù)眼鏡、防護(hù)面罩、防護(hù)手套。

④嚴(yán)格控制進(jìn)罐人數(shù)，各單位提前上報需進(jìn)罐人數(shù)并發(fā)準(zhǔn)入證，在小門洞位置設(shè)置門衛(wèi)，嚴(yán)格登記進(jìn)出，防止密閉空間出現(xiàn)危險。

⑤嚴(yán)格控制上罐人員，并對上罐人員指定位置，不得集中圍觀、隨意走動。頂層DOKA模板承重不得超過750 kg，人員站位、工裝放置要合理布局。

⑥鋁吊頂邊緣用鋼絲繩維護(hù)，鋁吊頂開孔使用架桿等硬維護(hù)，放置人員墜落。

⑦穹頂抗壓環(huán)使用鋼絲繩維護(hù)，防止人員墜落。

⑧應(yīng)急配電。使用柴油發(fā)電機(jī)組及市電雙路保險。

⑨平衡應(yīng)急。在塔吊位置各放置一捆鋼筋，塔吊人員隨時保持通暢聯(lián)絡(luò)，一旦出現(xiàn)偏重現(xiàn)象，立即將鋼筋放置到鋼穹頂上。平衡系統(tǒng)的受力為穹頂?shù)淖畲髢A斜≤200 mm。當(dāng)傾斜≥80 mm時，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

⑩頂升過程中，電工隨時監(jiān)控供電情況，若頂升不超過5 m時市電突然停電，風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

11若頂升不超過5 m時市電突然停電，且柴油發(fā)電機(jī)及風(fēng)機(jī)有一臺至兩臺突然停轉(zhuǎn)，則風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

12頂升過程中，所有電源全部停電，則應(yīng)急組關(guān)閉所有出風(fēng)口閘板，人員依次撤離，保持罐內(nèi)壓力，通過罐內(nèi)壓力讓穹頂處于平衡狀態(tài)或緩慢回落，此時穹頂將緩慢回落至邊緣立柱上。

5 結(jié) 語

以廣西LNG項目為例，對16×104 m3LNG儲罐罐頂氣頂升工藝系統(tǒng)進(jìn)行了全面介紹和研究，并對該工藝氣頂升平衡和供氣裝置進(jìn)行了計算分析，并較準(zhǔn)確地確定了氣頂升工藝參數(shù)，實踐證明相關(guān)計算分析與實際情況基本吻合，效果良好，對大型LNG儲罐氣頂升工藝設(shè)計及施工均具有一定參考價值。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 顧安忠.液化天然氣技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.endprint

考慮柔性密封及其它部位的泄漏量，取1.3倍的系數(shù)，則氣升時所需實際氣體流量Q0=1.3Q=83 835 m3/h。

為此，整個氣頂升過程中，以發(fā)電機(jī)為主電源進(jìn)行，同時3臺風(fēng)機(jī)接入現(xiàn)場施工用電網(wǎng)。所使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)具備自動切換的功能；此舉是為避免發(fā)電機(jī)意外停止工作帶來的影響。

發(fā)電機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)選用：

發(fā)電機(jī)選用參數(shù)：功率為300 kW。

選用鼓風(fēng)機(jī)的參數(shù)如下：

流量：97 472～56 877 m3/h；

全壓：2 279～3 617 Pa，（22.79～36.17 cmH2O）；

轉(zhuǎn)數(shù)：990 rad/min；

功率：90 kW。

3.4 平衡系統(tǒng)工作原理

中心對稱平衡原理為：整個罐頂氣升時處于漂浮狀態(tài)，沒有任何的固定支點，因此，必須保證所有構(gòu)件在平面投影上重量分布對于罐頂中心的力矩平衡和重量平衡。罐頂重量的組成中，穹頂及鋁吊頂本身就是中心對稱和軸對稱的，不予考慮，但鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管不是中心對稱的，且在氣升時已安裝完，位置無法改變，因此，利用鋼筋束放置在穹頂上表面作為鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管的配重是最佳選擇。

該平衡系統(tǒng)的鋼絲繩上涂潤滑脂，進(jìn)行預(yù)拉伸后，兩端用固定錨栓、內(nèi)罐錨帶進(jìn)行固定，用鎖緊錨栓鎖緊。平衡系統(tǒng)工作時，對兩種情況起到校正作用：一是罐頂向某一方向傾斜，該方向上的平衡系統(tǒng)鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對傾斜進(jìn)行校正；二是罐頂在水平方向上的轉(zhuǎn)動，則所有鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對轉(zhuǎn)動進(jìn)行校正。

3.5 氣頂升參數(shù)

由以上計算可得，該項目氣頂升參數(shù)如表3所示。

4 HSE管理

①嚴(yán)格執(zhí)行項目安全管理程序。

②所有參加氣頂升人員必須參加技術(shù)交底培訓(xùn)，熟悉氣頂升注意事項，明確崗位職責(zé)。

③所有上罐頂操作人員必須系掛安全帶，穿戴工作服、安全帽、安全鞋、安全防護(hù)眼鏡、防護(hù)面罩、防護(hù)手套。

④嚴(yán)格控制進(jìn)罐人數(shù)，各單位提前上報需進(jìn)罐人數(shù)并發(fā)準(zhǔn)入證，在小門洞位置設(shè)置門衛(wèi)，嚴(yán)格登記進(jìn)出，防止密閉空間出現(xiàn)危險。

⑤嚴(yán)格控制上罐人員，并對上罐人員指定位置，不得集中圍觀、隨意走動。頂層DOKA模板承重不得超過750 kg，人員站位、工裝放置要合理布局。

⑥鋁吊頂邊緣用鋼絲繩維護(hù)，鋁吊頂開孔使用架桿等硬維護(hù)，放置人員墜落。

⑦穹頂抗壓環(huán)使用鋼絲繩維護(hù)，防止人員墜落。

⑧應(yīng)急配電。使用柴油發(fā)電機(jī)組及市電雙路保險。

⑨平衡應(yīng)急。在塔吊位置各放置一捆鋼筋，塔吊人員隨時保持通暢聯(lián)絡(luò)，一旦出現(xiàn)偏重現(xiàn)象，立即將鋼筋放置到鋼穹頂上。平衡系統(tǒng)的受力為穹頂?shù)淖畲髢A斜≤200 mm。當(dāng)傾斜≥80 mm時，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

⑩頂升過程中，電工隨時監(jiān)控供電情況，若頂升不超過5 m時市電突然停電，風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

11若頂升不超過5 m時市電突然停電，且柴油發(fā)電機(jī)及風(fēng)機(jī)有一臺至兩臺突然停轉(zhuǎn)，則風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

12頂升過程中，所有電源全部停電，則應(yīng)急組關(guān)閉所有出風(fēng)口閘板，人員依次撤離，保持罐內(nèi)壓力，通過罐內(nèi)壓力讓穹頂處于平衡狀態(tài)或緩慢回落，此時穹頂將緩慢回落至邊緣立柱上。

5 結(jié) 語

以廣西LNG項目為例，對16×104 m3LNG儲罐罐頂氣頂升工藝系統(tǒng)進(jìn)行了全面介紹和研究，并對該工藝氣頂升平衡和供氣裝置進(jìn)行了計算分析，并較準(zhǔn)確地確定了氣頂升工藝參數(shù)，實踐證明相關(guān)計算分析與實際情況基本吻合，效果良好，對大型LNG儲罐氣頂升工藝設(shè)計及施工均具有一定參考價值。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張成偉，洪寧，呂國鋒.16萬m3LNG儲罐罐頂氣頂升工藝研究[J].石油工程建設(shè)，2010，（2）：32-36.

[3] SH/T 3537-2002，立式圓筒型低溫儲罐施工技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50128-2005，立式圓筒型鋼制焊接儲罐施工及驗收規(guī)范[S].

[5] 顧安忠.液化天然氣技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.endprint

考慮柔性密封及其它部位的泄漏量，取1.3倍的系數(shù)，則氣升時所需實際氣體流量Q0=1.3Q=83 835 m3/h。

為此，整個氣頂升過程中，以發(fā)電機(jī)為主電源進(jìn)行，同時3臺風(fēng)機(jī)接入現(xiàn)場施工用電網(wǎng)。所使用的轉(zhuǎn)換開關(guān)具備自動切換的功能；此舉是為避免發(fā)電機(jī)意外停止工作帶來的影響。

發(fā)電機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)選用：

發(fā)電機(jī)選用參數(shù)：功率為300 kW。

選用鼓風(fēng)機(jī)的參數(shù)如下：

流量：97 472～56 877 m3/h；

全壓：2 279～3 617 Pa，（22.79～36.17 cmH2O）；

轉(zhuǎn)數(shù)：990 rad/min；

功率：90 kW。

3.4 平衡系統(tǒng)工作原理

中心對稱平衡原理為：整個罐頂氣升時處于漂浮狀態(tài)，沒有任何的固定支點，因此，必須保證所有構(gòu)件在平面投影上重量分布對于罐頂中心的力矩平衡和重量平衡。罐頂重量的組成中，穹頂及鋁吊頂本身就是中心對稱和軸對稱的，不予考慮，但鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管不是中心對稱的，且在氣升時已安裝完，位置無法改變，因此，利用鋼筋束放置在穹頂上表面作為鋁吊頂通道及人孔、罐頂穿透管的配重是最佳選擇。

該平衡系統(tǒng)的鋼絲繩上涂潤滑脂，進(jìn)行預(yù)拉伸后，兩端用固定錨栓、內(nèi)罐錨帶進(jìn)行固定，用鎖緊錨栓鎖緊。平衡系統(tǒng)工作時，對兩種情況起到校正作用：一是罐頂向某一方向傾斜，該方向上的平衡系統(tǒng)鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對傾斜進(jìn)行校正；二是罐頂在水平方向上的轉(zhuǎn)動，則所有鋼絲繩將被拉長，產(chǎn)生的反作用力將對轉(zhuǎn)動進(jìn)行校正。

3.5 氣頂升參數(shù)

由以上計算可得，該項目氣頂升參數(shù)如表3所示。

4 HSE管理

①嚴(yán)格執(zhí)行項目安全管理程序。

②所有參加氣頂升人員必須參加技術(shù)交底培訓(xùn)，熟悉氣頂升注意事項，明確崗位職責(zé)。

③所有上罐頂操作人員必須系掛安全帶，穿戴工作服、安全帽、安全鞋、安全防護(hù)眼鏡、防護(hù)面罩、防護(hù)手套。

④嚴(yán)格控制進(jìn)罐人數(shù)，各單位提前上報需進(jìn)罐人數(shù)并發(fā)準(zhǔn)入證，在小門洞位置設(shè)置門衛(wèi)，嚴(yán)格登記進(jìn)出，防止密閉空間出現(xiàn)危險。

⑤嚴(yán)格控制上罐人員，并對上罐人員指定位置，不得集中圍觀、隨意走動。頂層DOKA模板承重不得超過750 kg，人員站位、工裝放置要合理布局。

⑥鋁吊頂邊緣用鋼絲繩維護(hù)，鋁吊頂開孔使用架桿等硬維護(hù)，放置人員墜落。

⑦穹頂抗壓環(huán)使用鋼絲繩維護(hù)，防止人員墜落。

⑧應(yīng)急配電。使用柴油發(fā)電機(jī)組及市電雙路保險。

⑨平衡應(yīng)急。在塔吊位置各放置一捆鋼筋，塔吊人員隨時保持通暢聯(lián)絡(luò)，一旦出現(xiàn)偏重現(xiàn)象，立即將鋼筋放置到鋼穹頂上。平衡系統(tǒng)的受力為穹頂?shù)淖畲髢A斜≤200 mm。當(dāng)傾斜≥80 mm時，需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

⑩頂升過程中，電工隨時監(jiān)控供電情況，若頂升不超過5 m時市電突然停電，風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

11若頂升不超過5 m時市電突然停電，且柴油發(fā)電機(jī)及風(fēng)機(jī)有一臺至兩臺突然停轉(zhuǎn)，則風(fēng)機(jī)組減少送風(fēng)量，將穹頂緩慢回落至邊緣立柱上，停止頂升。若頂升超過5 m以上時，則頂升繼續(xù)，應(yīng)急小組組長隨時準(zhǔn)備發(fā)布應(yīng)急命令。

12頂升過程中，所有電源全部停電，則應(yīng)急組關(guān)閉所有出風(fēng)口閘板，人員依次撤離，保持罐內(nèi)壓力，通過罐內(nèi)壓力讓穹頂處于平衡狀態(tài)或緩慢回落，此時穹頂將緩慢回落至邊緣立柱上。

5 結(jié) 語

以廣西LNG項目為例，對16×104 m3LNG儲罐罐頂氣頂升工藝系統(tǒng)進(jìn)行了全面介紹和研究，并對該工藝氣頂升平衡和供氣裝置進(jìn)行了計算分析，并較準(zhǔn)確地確定了氣頂升工藝參數(shù)，實踐證明相關(guān)計算分析與實際情況基本吻合，效果良好，對大型LNG儲罐氣頂升工藝設(shè)計及施工均具有一定參考價值。

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