淺談阿聯(lián)酋ECF水泥廠水泥磨筒體的更換

吳小海

中材國際海外事業(yè)發(fā)展公司，北京 100037

淺談阿聯(lián)酋ECF水泥廠水泥磨筒體的更換

吳小海

中材國際海外事業(yè)發(fā)展公司，北京 100037

水泥廠改造工程項目在施工中由于受現(xiàn)場條件的制約，現(xiàn)代化施工設(shè)備的使用常常受到限制。阿聯(lián)酋ECF工程磨機筒體安裝過程中，通過自制可旋轉(zhuǎn)的筒體托排，利用手動葫蘆靈活調(diào)節(jié)托排高度，配合卷揚機、千斤頂?shù)瘸Ｓ玫牡跹b設(shè)備，順利地實現(xiàn)了在狹窄空間內(nèi)對磨機舊筒體移出和對新筒體的安裝。

磨機筒體 場地狹小 托排 安裝

0 引言

阿聯(lián)酋ECF水泥廠位于阿聯(lián)酋阿布扎比酋長國艾因市，已有30多年歷史。ECF水泥廠現(xiàn)有2號水泥磨由20世紀80年代石川島（IHI）公司供貨，尺寸Φ4.2 m×16.7 m，設(shè)計臺時產(chǎn)量為120 t/h水泥，磨機總重約240 t，主體廠房為鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接。由于磨機筒體運轉(zhuǎn)年數(shù)較長，筒體已出現(xiàn)約1 m長的裂紋，為安全生產(chǎn)考慮，必須及時更換新筒體。新筒體由西班牙生產(chǎn)，于2007年進場。新舊筒體單體重量約95～100 t。原有的磨機設(shè)計資料和廠區(qū)竣工圖紙殘缺不全，無法從紙面資料對廠房和設(shè)備情況進行詳細的了解，且目前國內(nèi)外都沒有現(xiàn)成的筒體更換案例文獻可以參考。本文就該水泥磨筒體的更換工作進行總結(jié)介紹，以供參考。

1 施工難點

ECF2號水泥磨現(xiàn)場的場地狹小，磨機房四面及其上部都是大型鋼結(jié)構(gòu)立柱和彩板，磨房出口最寬處僅有8 m左右，無法使用大噸位吊車起吊筒體。筒體體積大，重量重，施工難點在如何將舊筒體移出，將新筒體組對連接后挪進。經(jīng)現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，磨房的房梁不能允許作為吊裝設(shè)備的起吊點。鑒于該工程特定條件的限制，經(jīng)現(xiàn)場考察并計算研究，決定采用自制的可調(diào)節(jié)角度的托排（托排的制作見下文），利用卷揚機及千斤頂?shù)容o助設(shè)備來移除磨機舊筒體和安裝磨機新筒體。

2 施工方法

2.1 舊筒體的移出

（1）協(xié)調(diào)ECF業(yè)主清理磨機房各樓層位置的灰塵，創(chuàng)造干凈和安全的施工環(huán)境，并將磨機筒體內(nèi)的研磨體倒出并清理出現(xiàn)場。

（2）按順序拆除與磨機筒體相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備。由于廠房是鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接，整體拆除費用太大，部分拆除會破壞結(jié)構(gòu)強度，只能拆除不影響結(jié)構(gòu)強度的部分。根據(jù)現(xiàn)場勘察，確定了拆除設(shè)備的先后順序，即：

①拆除進料端外側(cè)墻體；

②拆除靠近墻體處的壓縮空氣儲氣罐（要考慮其他地方是否有該儲氣罐所帶的用氣點），并做好管道標記，保護好管道接口；

③拆除儲氣罐邊的磨機噴水站和連接管件（包含磨上面的管件），做標記；

④拆除磨機外側(cè)部分彩鋼板和型鋼，便于吊車大臂伸進磨房內(nèi)作業(yè)；

⑤拆除磨機內(nèi)部襯板、隔倉板、端襯板；

⑥拆除進料裝置和出料裝置；

⑦拆除大齒圈罩子；

⑧分兩段拆除大齒圈；

⑨拆除磨機磨頭、磨尾油站，及油管并做好保護和標記；

⑩拆除傳動軸、小齒輪。

（3）打墊層。將水泥磨舊筒體下面墊石子（約500 mm厚，靠近筒體位置），石子上面工作面盡量平整、水平一致地墊到磨機外側(cè)直至進料端墻外約12 m，然后用人工將石子頂部平整。在石子層上面鋪20 mm厚鋼板，保持鋼板平整。

（4）安放托排。根據(jù)經(jīng)驗在現(xiàn)場制作托排，將制作好的托排放在磨機的舊筒體下面，同時托排下面放上圓鋼（無縫鋼管）用于滾動托排（準備20根直徑50 mm的圓鋼）。

（5）移出舊筒體。用2個200噸千斤頂頂起磨機舊筒體，在托排上面放上一層道木，松開千斤頂，磨機舊筒體停放在托排上面；用卷揚機牽引的方式將磨機托排逐步推出至室外；調(diào)遣一臺300噸吊車將磨機吊裝旋轉(zhuǎn)存放在附近，就地存放在安裝磨機不礙事的地方（因為磨機已經(jīng)不可能再次使用，只能當廢鐵處理，不必增加再次整體運輸?shù)馁M用）。至此，舊筒體完全安全移出。

2.2 新筒體的挪入

新筒體的挪入和安裝就位工作基本上與舊筒體的拆除和移出工作順序相反（如圖1），在此不予贅述。

圖1 筒體撤離和進入示意圖

2.3 施工要點

2.3.1 托排制作

托排的作用是將被運輸?shù)耐搀w放置在托排上，用滑輪組通過卷揚機牽引托排實現(xiàn)筒體的水平運輸；在筒體被抬升到一定高度后，通過托排旋轉(zhuǎn)帶動筒體旋轉(zhuǎn)至安裝位置。

本項目現(xiàn)場施工過程中，托排具備帶動筒體旋轉(zhuǎn)的功能是托排制作的關(guān)鍵。利用滾動摩擦阻力小的原理，用滾杠搬運法實現(xiàn)設(shè)備水平運輸是一種常用的方法，主要機具包括卷揚機、托排、滑輪組及滾杠。托排制作（如圖2所示）以25#工字鋼（數(shù)量：3根）作為排腳，工字鋼上焊接12 mm厚鋼板（固定）做成鋼排。如何實現(xiàn)筒體的水平面旋轉(zhuǎn)是托排制作的重點，最終考慮在托排上再增加一塊活動鋼板（同樣12厚），通過圓柱銷，將活動鋼板與固定鋼板聯(lián)接（如圖3所示），當需要水平旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)筒體移動的方向時，固定鋼板保持不動，利用卷揚機或手拉葫蘆牽引活動鋼板上的吊耳，使活動鋼板繞圓柱銷轉(zhuǎn)動，從而帶動筒體旋轉(zhuǎn)。為減少摩擦力，在兩塊鋼板間涂抹潤滑油。

圖2 自制托排的示意圖

圖3 托排的使用布置

2.3.2 托排上放置筒體

由于受ECF項目現(xiàn)場施工場地的限制，現(xiàn)場無法使用大吊車將筒體吊裝到托排上，只能考慮用千斤頂將筒體托起，筒體底部放入托排。由于筒體卸車后直接放置在地面上，施工中在筒體下方兩端開挖2.8 m×1 m×1 m(H)基槽，槽中放置自制的筒體托架（見圖4），用2個200噸千斤頂通過筒體托架將筒體慢慢托起，在筒體下方依次放入路基枕木、滾杠、托排、筒體枕木（見圖3）。在放置托排時，應(yīng)注意盡量使筒體中心點與托排圓柱銷在同一垂直軸線上，避免重心偏離。

在利用千斤頂頂升筒體托架時，當托架承受全部筒體重量后應(yīng)暫停頂升，仔細觀察托架是否存在變形或焊縫開裂等情況，確保托架承受能力后再緩慢頂起筒體。

為了便于托排的裝卸，在安裝托排時，以筒體上對稱的螺栓孔做吊點，利用兩臺2噸的手拉葫蘆吊掛住托排。操作時，只需要調(diào)節(jié)手動葫蘆就能輕松改變托排的安裝高度，大大提高了施工效率。

圖4 筒體托架

2.3.3 滾杠、卷揚機、滑輪組的選擇

筒體單體設(shè)備(含托排)重量約100 t，換算后約為970 kN，采用3根25#工字鋼作托排（如前文所述）。

（1） 滾杠?，F(xiàn)場選用Φ114 mm×10 mm的無縫鋼管作滾杠，滾杠數(shù)量M計算：

M=QK1×K2/WL

=970×1.1×1.1/3 500×114×10-3×0.348

=8.45

≌9根

滾杠運輸?shù)臓恳計算：

P=((Q載+q×M)f1+Q載×f2)/100D=((1125.3+0.578× 9)×0.1+1 125.3×0.05)/100×0.114=14.85 kN=1.52 t

式中：Q —搬運設(shè)備的重量，kN；

K1—動載系數(shù)， 取K1=1.1；

K2—超載系數(shù)， 取K2=1.1；

W—滾杠有效載荷（kN/m），ECF項目施工采用厚壁無縫鋼管，取W=3 500 D；

L —每根滾杠有效的承壓長度，m；

Q載—滾杠實際承載的重量，Q載=1 125.3 t；

q—單根滾杠自身質(zhì)量；

f1—滾杠與沿著滾杠平面之間的滾動摩擦系數(shù)，取f1=0.1；

f2—滾杠與放臵載荷排子之間的滾動摩擦系數(shù)，取f2=0.05。

（2）滑輪組和卷揚機。由于滾杠運輸?shù)臓恳為1.52 t＜2 t，考慮利用單柄滑輪做滑車組，卷揚機選用2噸電動卷揚機l臺。

2.3.4 筒體運輸及旋轉(zhuǎn)

無論在舊筒體的移出還是在新筒體的挪入過程中， 由于磨機房門柱間距最寬處僅為8 m，考慮筒體本身的尺寸，只能將筒體斜向移出或挪入磨機房。且在運輸前應(yīng)事先測量準確，保證筒體運輸過程中不會碰上基礎(chǔ)座。

利用滾杠、卷揚機及單柄滑輪，牽引托排將筒體運至磨機房，當筒體中心點與基礎(chǔ)座軸線相重合時，卷揚機停止牽引；利用2個200噸千斤頂將托排慢慢托起，當筒體底標高超過基礎(chǔ)座的最高點后，托排靜止不動，利用5噸手拉葫蘆牽引托排上的活動鋼板，繞銷軸帶動筒體旋轉(zhuǎn)，直至筒體中心軸線與基礎(chǔ)軸線處于同一垂直面。

由于在兩塊相對滑動的鋼板間添加了潤滑油，并且在制作時接觸面經(jīng)過打磨處理，大大降低了鋼與鋼之間的靜摩擦系數(shù)f，根據(jù)最大靜摩擦力計算公式：

Fmax=fN=0.1×100=10 t

同時根據(jù)力平移定理，F(xiàn)max=Pm（為便于計算，不考慮分布受力），求：

P=Fmax/m=10/2=5 t

因此，可選用5噸手拉葫蘆作為牽引設(shè)備。

在千斤頂頂升托排過程中，需要利用大量的枕木，由于該工程位于中東地區(qū)的阿聯(lián)酋沙漠腹地，十分偏僻，枕木十分缺乏，施工中利用舊有的筒體托架進行改造，使千斤頂直接作用在托架上，代替部分枕木，共節(jié)約枕木近百根。

2.3.5 筒體軸線調(diào)節(jié)

由于卷揚機每次牽引步距較大，無法實現(xiàn)筒體安裝軸線的準確定位，因此采用5噸螺旋千斤頂對筒體進行縱向及橫向調(diào)節(jié)，同樣在托排下鋪設(shè)滾杠，通過千斤頂調(diào)節(jié)托排的縱、橫向位置來實現(xiàn)。

3 結(jié)束語

水泥廠改造工程項目在施工中由于受現(xiàn)場條件的制約，現(xiàn)代化施工設(shè)備的使用常常受到限制。阿聯(lián)酋ECF工程磨機筒體安裝過程中，通過自制可旋轉(zhuǎn)的筒體托排，利用手動葫蘆靈活調(diào)節(jié)托排高度，配合卷揚機、千斤頂?shù)瘸Ｓ玫牡跹b設(shè)備，順利地實現(xiàn)了在狹窄空間內(nèi)對磨機舊筒體的移出和對新筒體的安裝。

2015-06-20）

TQ172.632

B

1008-0473(2015)05-0054-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.05.018