6 400t復(fù)式起重機塔架自頂升結(jié)構(gòu)設(shè)計

李興奎，張 毅，甘秋萍

(柳州歐維姆機械股份有限公司，廣西柳州 545005)

安裝重達(dá)幾千噸的大型罐狀容器，目前采用的吊裝設(shè)備有門吊、履帶吊、環(huán)軌吊等。對于門架來說，吊裝時需設(shè)置最少6條纜風(fēng)繩，但有時由于受空間環(huán)境的限制，很難布置下纜風(fēng)繩。履帶吊、環(huán)軌吊成本較高，目前國內(nèi)最大的履帶吊起重力矩為88 000tm，最大起重量為4 000t，但受吊鉤到吊機回轉(zhuǎn)中心距離的影響，起吊重量往往受到限制，并且履帶吊、環(huán)軌吊對地面基礎(chǔ)強度要求特別高，一般需要打樁硬化處理［1］，成本高，前期準(zhǔn)備工作時間長。

6 400t復(fù)式起重機是目前世界上最大的陸地復(fù)式起重機，吊裝重量達(dá)6 400t，并且安裝快、地基不需要打樁處理，前期準(zhǔn)備工作相對簡單，它是超大超高容器吊裝最好的安裝設(shè)備之一。其整套設(shè)備由鋼結(jié)構(gòu)的門架和液壓成套設(shè)備組成，門架高度120m。由于門架的組裝采用傳統(tǒng)的履帶吊安裝方式很難實現(xiàn)，因此應(yīng)考慮采用自升式塔架結(jié)構(gòu)，配合液壓同步頂升系統(tǒng)實現(xiàn)塔架的自安裝和自拆卸。

1 門架結(jié)構(gòu)

6 400t復(fù)式起重機由兩套單門架組成，通過連系梁連接形成四腿結(jié)構(gòu)。起重機(液壓提升千斤頂)安置于塔架頂部大梁上，通過鋼絞線承重索與重物連接，逐行程間斷提升，待重物提升到位完成起重任務(wù)后，再將塔架拆卸。

塔架主要由以下幾部分組成:套架、底節(jié)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、頂節(jié)、橫梁、大梁、連系梁等。采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的目的就是通過不同數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)節(jié)來調(diào)節(jié)塔架的提升高度及承載力，底節(jié)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)基本相同，但底節(jié)下端與基礎(chǔ)相連，故其連接工藝與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)不同。

套架作為自頂升結(jié)構(gòu)中不可缺少的一部分，其主要作用是在塔架自頂升階段作門架的臨時支承體，一方面在頂升過程中起導(dǎo)向作用，另一方面在頂升過程中負(fù)載轉(zhuǎn)移時起臨時支撐作用。

2 塔架安裝

塔架自頂升是將套架與塔架頂節(jié)(底節(jié))固定，并將千斤頂固定于套架內(nèi)，通過千斤頂?shù)捻斏?，使塔架的一端留出空位，再將?biāo)準(zhǔn)節(jié)裝入形成新的塔身。然后千斤頂再頂升新的塔身，裝入下一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，這樣不斷循環(huán)，最后完成塔架的安裝。

圖1 上頂升結(jié)構(gòu)示意圖

塔架自頂升有上頂升和下頂升兩種方式，如圖1、圖2所示［2］，上頂升是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)從上端推進(jìn)，這要求塔架上方必需配有吊車，用于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的吊裝。安裝時只需頂升頂節(jié)、大梁和套架，質(zhì)量輕且相對穩(wěn)定不變，但標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝處于高空，施工安全性差。

圖2 下頂升結(jié)構(gòu)示意圖

6 400t復(fù)式起重機塔架的安裝采用下頂升方式，如圖2所示。新加入標(biāo)準(zhǔn)節(jié)是從下面推入，連接施工方便、安全。下頂升方式又分單行程頂升和兩行程頂升，單行程頂升其標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度僅為頂升千斤頂1個行程的高度，即頂升千斤頂伸缸到極限位時，塔架底部空間僅能滿足推進(jìn)1節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。由于受千斤頂行程限制，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)做得比較短，這就使得整個塔架的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)量多、接口多，成本相對較高。為減少標(biāo)準(zhǔn)節(jié)數(shù)量，本系統(tǒng)采用了兩行程下頂升方式，即標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度設(shè)計為6m，頂升千斤頂行程為3.4m，千斤頂需頂升2次，塔架底部空間才能容納1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。采用此方案，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的數(shù)量比單行程頂升少了一半，接口也少了一半，用鋼量減少，總體結(jié)構(gòu)更合理，穩(wěn)定性得到提高。整個施工過程簡單、易操作、效率高。

塔架自頂升是依靠自頂升千斤頂兩次頂升才能完成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝所需的高度6.4m，兩次頂升之間需要將負(fù)載轉(zhuǎn)移至套架上，以便千斤頂能空載縮缸為第二次頂升做準(zhǔn)備，因此需要設(shè)計負(fù)載轉(zhuǎn)移機構(gòu)。塔架自頂升結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由套架、底座、轉(zhuǎn)換梁、承力梁、轉(zhuǎn)換梁千斤頂、頂升千斤頂、變幅千斤頂、導(dǎo)向裝置、進(jìn)給千斤頂和控制設(shè)備等組成。

圖3 自頂升結(jié)構(gòu)體系

2.1 基礎(chǔ)節(jié)安裝

用吊車將底座、套架、最底層3個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝到位，同時用吊車安裝轉(zhuǎn)換橫梁、頂升橫梁、平移千斤頂、頂升千斤頂、變幅千斤頂。由于塔架自頂升前高度小于20m，因此采用25t汽車吊就能滿足吊裝要求。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的頂升安裝

利用控制系統(tǒng)控制頂升千斤頂和變幅千斤頂，調(diào)節(jié)頂升橫梁位置，使頂升橫梁支撐在塔架最下層的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上耳板，頂升千斤頂伸缸，整個塔架向上移動，直到從下向上數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的下耳板高出轉(zhuǎn)換橫梁約40mm處，如圖4所示;控制臺操作滑移油缸使轉(zhuǎn)換橫梁移至從下向上數(shù)第二節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的下耳板下方，頂升千斤頂縮缸，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)耳板落在轉(zhuǎn)換橫梁上，即整個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)總質(zhì)量由轉(zhuǎn)換橫梁支撐，頂升千斤頂負(fù)載成功轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)換橫梁上，這時頂升千斤頂空載縮缸帶著頂升橫梁回到塔架最下面標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的下耳板底面，如圖5所示，頂升千斤頂再次伸缸，整個塔架再次向上移動，當(dāng)伸缸到極限位時，將負(fù)載轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)換橫梁上，這時標(biāo)準(zhǔn)節(jié)下端已有6.5m的空間，如圖6所示，通過頂推千斤頂將新一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)推入到指定位置，用頂升千斤頂將新進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)輕輕頂升與上一標(biāo)準(zhǔn)節(jié)對接，就位后用螺栓連接，這樣新一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)安裝成功。隨后頂升千斤頂繼續(xù)頂升，重復(fù)以上安裝步驟，直至塔架安裝到預(yù)定高度。整個安裝操作過程全部由計算機控制，操作簡單，安裝一節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)用時不超過90min。

3 塔架的拆卸

圖4 頂升

圖5 負(fù)載轉(zhuǎn)換后縮缸

圖6 頂升

在完成產(chǎn)品的吊裝任務(wù)后，塔架需要拆卸。由于吊裝重物到位后，塔架最上端安裝提升千斤頂?shù)拇罅赫幱谥匚锏纳戏?，因此在拆卸之前?yīng)將大梁橫移一定距離，以避免塔架下放過程中大梁與吊裝構(gòu)件相碰。當(dāng)大梁平移一段距離能避開重物后，整個塔架就可按自頂升反流程操作逐一拆卸標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，最終完成整個復(fù)式起重機的拆卸。

4 導(dǎo)向裝置

無論塔架的自頂升安裝是采用上頂升還是下頂升方式，為使整個塔架垂直上升或下降，需設(shè)置頂升導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置形式較多，本文所述塔架的頂升導(dǎo)向裝置如圖7所示，在套架對角線方向分別設(shè)置4個導(dǎo)向輪，共設(shè)置2層，導(dǎo)向輪支架固定于套架立柱上，導(dǎo)向輪貼緊塔架，保證塔架頂升過程始終垂直。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間采用法蘭連接，在導(dǎo)向輪經(jīng)過的地方開一槽，以保證導(dǎo)向輪能順利通過。經(jīng)計算［3］，開槽后的法蘭連接強度不受影響，確保了法蘭之間的穩(wěn)定連接。

圖7 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)束語

6 400t復(fù)式起重機是目前陸地上最大的起重機，已成功完成了山西潞安集團(tuán)煤制油2 260t費托反應(yīng)器的安裝、內(nèi)蒙伊泰化工120萬t/年精細(xì)化學(xué)品工程核心設(shè)備2 300t費托反應(yīng)器的吊裝。2個重大工程4個反應(yīng)器的吊裝，其塔架經(jīng)歷了4次安裝和拆卸，整個過程安全可靠，自頂升安裝1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)僅需90min。此自頂升裝置結(jié)構(gòu)簡單，承重力大，安裝方便，可為類似塔架設(shè)計提供一條新的思路。

［1］ 孫云科，鄒樹勝.神華煤液化反應(yīng)器吊裝方法實踐［J］.石油化工建設(shè)，2007，29(4):24 －26.

［2］ 呂兆華，陳俊嶺.龍門起重機提升塔架的自頂升安裝結(jié)構(gòu)體系設(shè)計［J］.特種結(jié)構(gòu)，2006，23(3):77－79.

［3］ 牛坤，陸念力，蘭朋.動臂式塔機頂升結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)建模與計算分析［J］.建筑機械化，2010，12(10):41－43.