天然氣處理廠高塔設(shè)備吊裝淺析

徐世華 李洪印 龍艷華 胡益武

1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司， 四川 成都 610041;

2.成都大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院， 四川 成都 610036

0 前言

隨著國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)及民用天然氣的需求量越來越大，天然氣建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各類天然氣處理設(shè)備也越來越大型化、規(guī)?；Ｌ烊粴馓幚韽S中主裝置區(qū)高塔設(shè)備的及時吊裝是保證后續(xù)工程和正常投產(chǎn)的關(guān)鍵。高塔設(shè)備的吊裝需要使用大型吊裝機(jī)具，是較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文用實(shí)例說明天然氣處理廠高塔設(shè)備吊裝難點(diǎn)以及吊裝設(shè)備方案的確定。

1 胺液吸收塔特點(diǎn)及吊裝難點(diǎn)

某天然氣處理廠需安裝就位大型吊裝設(shè)備10 t 以上的超過120 臺，吊裝難度大，其中難度最大的設(shè)備是4臺胺液吸收塔。

胺液吸收塔外形尺寸DN 3 000 mm×32 056 mm，單臺重量281.8 t(包括塔盤支撐件重量，不包括塔盤及梯子平臺的重量)，分四段運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行臥式組對。主吊耳為2 個DN 800 mm 管軸式吊耳［1］，吊耳位于距離塔底29.8 m 處，吊耳處于東西方對稱方向;溜尾吊耳為2個并列的100 t 板式吊耳［1］，吊耳位于塔底0.8 m 處的裙座0°對稱方向(溜尾與塔頂?shù)醵奈恢藐P(guān)系)。

現(xiàn)場吊裝難度大，需進(jìn)行專門的吊裝方案設(shè)計(jì)。胺液吸收塔吊裝特點(diǎn):塔體外形大，起吊高度高;胺液吸收塔在地面組裝、擺放及大型吊車的組裝和起吊作業(yè)空間緊張;起重作業(yè)載荷大，作業(yè)場地地基需做平整夯實(shí)處理。吊裝完成的胺液吸收塔見圖1。

圖1 吊裝完成的胺液吸收塔

2 吊裝方案設(shè)計(jì)

2.1 吊裝設(shè)備及方案的確定

由于吊裝作業(yè)空間小、起吊設(shè)備多，必須根據(jù)設(shè)備安裝位置、設(shè)備規(guī)格及重量等參數(shù)合理利用現(xiàn)場資源。

施工現(xiàn)場100 t 以下的吊車數(shù)臺，400 t 履帶吊車(車型:16 000 MAX-ER)、250 t 履帶吊車(車型:M 250)各1臺。胺液吸收塔采取1 臺400 t 履帶吊車主吊，1 臺250 t履帶吊車溜尾，采用滑移法［2］完成整體吊裝作業(yè)。

吊裝方案:400 t 履帶主吊吊車和250 t 履帶溜尾吊車配合將胺液吸收塔提升一較小高度，保持穩(wěn)定并進(jìn)行觀察，確認(rèn)各部無異常后，安排叉車將組對用的轉(zhuǎn)胎移開，主吊吊車起繩上提，溜尾吊車配合送進(jìn)，將塔體滑移至豎直狀態(tài)后，溜尾吊車松鉤，主吊吊車原地轉(zhuǎn)臂將塔體送上基礎(chǔ)完成就位。

2.2 主要參數(shù)選擇

根據(jù)胺液吸收塔的外形尺寸、重量和美國馬尼托瓦克(Manitowoc)400 t 履帶吊車的操起工況表，選擇重型主臂+操起配重工況。主吊車主要工作參數(shù):作業(yè)半徑12 m，起重能力340 t，扒桿仰角78.8°，48 m 重型主臂，車體配重150.59 t，操起配重142.36 t。主吊車采用48 m扒桿，扒桿頂高49.5 m，另從專業(yè)廠家定制主吊鋼絲繩及平衡梁［3］一套。吊裝立面示意圖見圖2。

圖2 吊裝立面示意圖(單位:mm)

2.3 參數(shù)核算

2.3.1 主吊車核算

采用400 t 吊鉤，吊鉤重量選取為6.774 t;吊車主卷揚(yáng)鋼絲繩重量按同類鋼絲繩［4］選取為326 kg /100 m，考慮參與吊裝載荷計(jì)算長度為36 股×48 m =1 728 m，計(jì)算重量5.63 t;主吊車的平衡梁及鋼絲繩、卸扣按照制造廠家給出的重量為5 t;梯子平臺和塔盤固定件重量計(jì)算分別為23.6、26.25 t;取動載系數(shù)為1.1;考慮單臺吊車主吊，未計(jì)算不均衡系數(shù)。

起重載荷:F = (塔體重量232 t + 梯子平臺重量23.6 t+塔盤固定件重量26.25 t + 主卷揚(yáng)鋼絲繩重量5.63 t+吊鉤重量6.774 t +平衡梁及鋼絲繩、卸扣重量5 t)×動載系數(shù)1.1 =329.18 t。

主吊車在該工況下額定起重能力為340 t，滿足要求。

2.3.2 溜尾吊車載荷

溜尾吊車受力計(jì)算時，考慮溜尾吊車與主吊車的操作速度不能完全同步而產(chǎn)生不均衡載荷［5］，取不均衡系數(shù)K2為1.1，取動載系數(shù)K1為1.1，溜尾吊車主卷揚(yáng)鋼絲繩、吊鉤、溜尾用鋼絲繩、卸扣等重量取7 t。

式中:G 為塔體重量+梯子平臺重量+塔盤固定件重量+(溜尾吊車主卷揚(yáng)鋼絲繩、吊鉤、溜尾用鋼絲繩、卸扣等重量)，t;F2為溜尾吊車載荷，t;L0為溜尾吊車吊點(diǎn)與塔底部距離，m;L1為胺液吸收塔重心位置與塔底部距離，m;L2為吊耳與塔底距離，m;K1為動載系數(shù)，K2為不均衡系數(shù)。

選用250 t 履帶吊車，作業(yè)半徑取7.5 m，額定吊裝載荷為204 t 以上，滿足要求。

2.4 吊裝用鋼絲繩

2.4.1 主吊鋼絲繩

主吊繩單邊受力:

主吊鋼絲繩選用8 ×61(ab)［6］類Ф106 鋼芯鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度1 870 MPa，最小破斷拉力總和δ =567 ×1.398=792.666 t。

鋼絲繩纏一圈，安全系數(shù)［6］取n=8。

式中:T 為主吊鋼絲繩單邊受力，t;F 為主吊車總的起重荷載，t;δ 為最小破斷拉力總和，t;n1為計(jì)算安全系數(shù);n為規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)。

2.4.2 溜尾鋼絲繩

溜尾采用2 個并排的75 t 板式吊耳，鋼絲繩選用8×61(ab)類Ф100 鋼芯鋼絲繩，各纏一圈，安全系數(shù)n =8。鋼絲繩吊裝時共計(jì)2 股受力，溜尾鋼絲繩單根受力:

鋼絲繩8 ×61(ab)類Ф100 在1 870 MPa 時最小破斷拉力總和:

安全系數(shù):

式中:T 為溜尾吊鋼絲繩單邊受力，t;P破為最小破斷拉力總和，t;K'為安全系數(shù);n 為規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)。

3 設(shè)備吊裝作業(yè)

3.1 吊裝前準(zhǔn)備工作

a)吊裝方案設(shè)計(jì)完畢后，經(jīng)相關(guān)部門審批合格，對所有參加吊裝作業(yè)的人員做好技術(shù)交底。

b)考慮到施工現(xiàn)場作業(yè)空間有限、吊裝難度大的特點(diǎn)，清理吊裝現(xiàn)場的阻礙物。

c)由于吊裝場地需要承受巨大的壓力，應(yīng)預(yù)先采用機(jī)械反復(fù)對吊裝作業(yè)場地(尤其是主吊車工作位置)進(jìn)行壓實(shí)，最后采用主車本體進(jìn)行碾壓，對平整度誤差較多的地方采用水準(zhǔn)儀配合進(jìn)行處理;另外還應(yīng)分別在吊車履帶行走區(qū)域及吊裝位置鋪墊鋼板(2 000 mm ×6 000 mm×24 mm)進(jìn)行壓實(shí)處理。

d)安裝前核實(shí)基礎(chǔ)驗(yàn)交是否合格，墊鐵擺放是否到位，對設(shè)備本體、附件及塔腳的螺栓孔進(jìn)行檢查，不得有損壞;檢查設(shè)備的方位標(biāo)記、重心標(biāo)記及吊掛點(diǎn)，不符合安裝要求的，予以修整。

e)安裝前對作業(yè)人員明確分工，確保統(tǒng)一指揮、責(zé)權(quán)分明。對重要崗位的操作工人進(jìn)行崗前再培訓(xùn)，并進(jìn)行吊裝安全演練。同時確保各種報驗(yàn)手續(xù)完成，技術(shù)負(fù)責(zé)人簽發(fā)吊裝令完成。

3.2 試吊

設(shè)備試吊［7］前，封鎖吊裝區(qū)域，設(shè)立警戒標(biāo)識，協(xié)調(diào)停止警戒區(qū)域的其他施工作業(yè)，清退與吊裝無關(guān)的所有人員。

吊裝責(zé)任工程師和安全監(jiān)督員須分別對現(xiàn)場人員進(jìn)行技術(shù)和安全交底［8］，并形成書面交底記錄。

起吊前確認(rèn)無誤且技術(shù)安全交底完成后，吊裝現(xiàn)場總指揮簽署吊裝命令［9］。

起吊指揮人員指揮主吊車和溜尾吊車同時吊起設(shè)備，起升設(shè)備到離支墊約200 mm 的高度，保持該狀態(tài)10 min，派專人檢查設(shè)備、索具、地基墊板等是否存在異常情況，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，立即將設(shè)備放回原處并進(jìn)行分析整改，重新試吊確認(rèn)無問題后，方可開始正式吊裝。

3.3 正式吊裝

試吊過程檢查無誤后，清理干凈設(shè)備下面的支墊物，開始正式吊裝。主吊車及溜尾吊車同時起鉤，2 臺吊車相互配合，溜尾吊車需控制設(shè)備最低點(diǎn)離地面的距離約200 mm，隨著主吊的提升向前移動，這個過程中起吊指揮人員應(yīng)觀察、控制2 臺吊車吊鉤的垂直度，保證在吊裝過程中始終垂直。主吊車?yán)^續(xù)起鉤，當(dāng)設(shè)備頭部起升到一定高度后，起吊指揮人員與主吊車司機(jī)相互配合，通過旋轉(zhuǎn)、起桿、起鉤等一系列動作完成吊裝方案的位置要求，吊車的每個動作應(yīng)分別進(jìn)行起升→停止→旋轉(zhuǎn)→起桿→停止→再起升。同時，溜尾吊車及負(fù)責(zé)溜尾的人員應(yīng)相配合，使設(shè)備平穩(wěn)順利地慢慢直立。現(xiàn)場吊裝見圖3。

圖3 現(xiàn)場吊裝

3.4 塔體就位、找正

將塔體安放在基礎(chǔ)表面的墊鐵后［10］，用2 臺經(jīng)偉儀分別成90°方向觀察塔體垂直度，調(diào)整墊鐵與塔體的垂直度在允許誤差范圍內(nèi)，并擰緊螺栓。吊裝塔體就位見圖4。

圖4 吊裝塔體就位

3.5 吊具解離

待設(shè)備準(zhǔn)確就位、設(shè)備地腳螺栓擰緊、相關(guān)措施完成、確認(rèn)設(shè)備已安裝穩(wěn)固后，由起吊指揮人員指揮主吊車緩慢落鉤，摘鉤人員應(yīng)站在平臺上操作使吊繩脫離吊耳，起吊指揮人員確認(rèn)鋼絲繩完全脫離后方可指揮吊車緩慢起鉤，此時須密切關(guān)注索具的運(yùn)動狀態(tài)，確保吊索與設(shè)備之間不連不掛。當(dāng)所有索具脫離設(shè)備后，主吊車旋轉(zhuǎn)到指定位置。整個吊裝過程中，應(yīng)指派專人觀察吊車、設(shè)備、索具、周邊環(huán)境及地基情況，一旦出現(xiàn)異常情況及時與起吊指揮人員取得聯(lián)系。

4 結(jié)論

胺液吸收塔作為天然氣處理廠高塔的典型代表，具有塔體分段發(fā)運(yùn)、現(xiàn)場組焊、梯子和平臺與塔頂管道一并安裝、塔體外形尺寸大、噸位重、起吊高度高、現(xiàn)場吊裝空間受限、吊裝平面布置需要綜合胺液吸收塔和再生塔擺放、吊車站位難、吊車進(jìn)出場通道狹窄、起重吊裝作業(yè)載荷大，作業(yè)場地處理要求高等特點(diǎn)，給吊裝方案的確定造成了困難。正確選用吊裝設(shè)備、合理利用施工現(xiàn)場的空間、精確的計(jì)算、做好吊裝安全注意事項(xiàng)，能安全、科學(xué)、高效地完成胺液吸收塔的整個吊裝工作，保證工程進(jìn)度，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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