大型塔設備整體吊裝與配管的關系

宋國泉

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

大型塔設備整體吊裝與配管的關系

宋國泉

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

大型塔設備整體吊裝在工程項目中具有諸多優(yōu)點，同時對配管專業(yè)提出了更高的要求。從配管專業(yè)角度出發(fā)，對大型塔設備的整體吊裝進行了研究，對影響整體吊裝的主要因素進行了探討，并分析了整體吊裝前后需要考慮的諸多問題和相關準備。

石油化工；大型塔設備；整體吊裝；配管

大型塔設備整體吊裝對施工單位來說具有很多好處。首先，整體吊裝后大型吊機的臺班費可以大幅下降，在地面安裝附塔部件只要小型吊機即可；其次，附塔附件都在地面施工，施工作業(yè)面大，施工方便，施工周期可以大大縮短；再次，與光塔安裝后再安裝附塔部件相比，可以節(jié)省塔周圍腳手架的搭設和拆除工作，即節(jié)省施工周期，又可節(jié)約大量的施工費用；最后，從安全施工角度看，塔設備整體吊裝后避免了高空施工作業(yè)的過程，施工作業(yè)的危險性大大降低。

需要考慮整體吊裝的塔為塔徑大、塔身高的大塔，一般獨立布置或靠近構架布置，布置在框架內的小塔不考慮整體吊裝。

塔設備整體吊裝俗稱“穿衣戴帽”后吊裝，也就是說所有附著在塔體上的管道、支架、平臺梯子、絕熱、涂漆、消防等在地面上安裝完后和塔一起吊裝就位，所以配管專業(yè)在詳細工程設計階段要詳細規(guī)劃所有附塔部件布置方案。

1 大型塔設備的整體吊裝

在基礎工程設計階段裝置布置和設備布置時[1]，就要考慮大塔的運輸線路和塔到現場后的停放位置。一般大塔盡量布置在裝置的邊緣，靠近裝置的檢修區(qū)域或裝置內消防道路，便于車輛運輸和塔的放置及吊機的站位。圖1是塔和吊機的相互位置，圖2是塔和吊機現場位置，從圖中可以看出，除了要考慮主吊吊機和尾吊吊機的有效起吊半徑（R1、R2、R3）外，還要在塔周圍留有5 m以上的作業(yè)面（圖1中陰影部分），為附塔部件的安裝提供空間。

如圖1所示，主吊吊機的一側靠近塔的安裝基礎，另一側靠近塔頂的主吊耳；尾吊吊機靠近塔底一側。主吊纜開始時是與塔體成90°夾角，當主吊和尾吊同時將塔慢慢抬起后，主吊機繼續(xù)將塔頂向上抬起，同時尾吊吊機向主吊吊機漸漸靠近，這時主吊纜與塔體成夾角逐漸減小，最后與垂直塔體平行，等塔體完全垂直后主吊機開始按順時針方向旋轉，最終將塔設備放置到預先準備好的塔設備基礎上。圖3為主吊纜旋轉范圍，圖4為主吊纜旋轉過程的現場照片，陰影部分為主吊纜經過區(qū)域，根據塔的高度不同，H的高度一般在3 ～ 10 m之間，在該區(qū)域不能有附塔管道、附塔支架、附塔平臺和梯子，否則會影響塔設備的吊裝。

2 塔設備的配管對塔整體吊裝的影響

塔設備的配管不僅僅是簡單的管道設計，還包括與管道設計密切相關的管口方位布置[2]、管道支架、管道上儀表、附塔平臺梯子、管道和塔體的絕熱、附塔管配件的材料統(tǒng)計等，所以影響塔設備整體吊裝的因素是多方面的。

2.1 影響大型塔設備整體吊裝的主要因素

主吊耳旋轉區(qū)域在塔的上方，因此影響塔設備吊裝的主要因素與塔設備在現場的放置方向和主吊吊機的站位有關。當塔設備在現場放置時管道側在上方，那么管道和管道支架為主要影響因素，平臺梯子為次要影響因素；當塔設備在現場放置時檢修側在上方，那么平臺梯子為主要影響因素，管道和管道支架為次要影響因素；當塔設備在現場放置時管道側和檢修側在兩側，那么平臺梯子、管道和管道支架都會成為影響因素，圖5是塔的幾種放置形式，圖6是塔的放置圖片。通常為了保證管道安裝的完整性，盡量選擇管道側在上方；如果管道側在下方，受設備支撐鞍座的影響，管道在鞍座區(qū)域無法安裝。所以在主吊耳以上區(qū)域內布置管道、支架、平臺梯子可能會影響塔設備整體吊裝，但附塔公用工程、取樣管道、伴熱管道、消防噴淋管道的遺漏也會影響整體吊裝的完整性。

圖1 塔和吊機的相互位置Fig.1 The position drawing of tower and crane

圖2 塔和吊機現場位置Fig.2 The site picture of tower and crane position

圖3 主吊纜旋轉范圍Fig.3 Main rope rotation range diagram

2.2 附塔管道的影響

2.2.1 附塔管道的一般布置

在附塔管道設計時，一般將塔的周圍空間分為二個區(qū)域，靠近管廊或框架一側為管道側，另一側為檢修側[3]，圖7是管道側和檢修側示意圖。管道側靠近管廊或框架，主要是考慮附塔管道與管廊和框架之間聯系密切，便于管道連接。背對管廊和框架的一側為檢修側，檢修側主要布置附塔平臺梯子、檢修人孔、需要操作的閥門、儀表等。檢修側靠外布置后，還可以在塔內件的更新、閥門和儀表更換、附塔安全閥的年檢時，方便地利用塔頂吊柱將需要更換的物品吊上或吊下。

圖5 塔的幾種放置形式Fig.5 Installation types of Tower

圖6 塔的放置Fig.6 The picture of tower before erecting at site

圖7 管道側和檢修側Fig.7 Piping side and maintenance side

附塔管道的預制范圍與塔周圍管廊或框架的高度有關，特別是附塔管道與框架或管廊管道的交接標高。但在實際施工中，一般將交接點選擇在與框架或管廊交接的水平管道上方，即水平管道上方都是安裝范圍，不包括與框架或管廊交接的水平管道和彎頭，主要是為了防止安裝誤差造成附塔水平管道與框架或管廊的水平管道無法對接，其次，如果帶有大口徑的彎頭或長的水平段，在吊裝過程中會對附塔管道產生扭矩，對附塔管道的法蘭面和設備管口上產生額外應力。

2.2.2 工藝管道的影響

在附塔管道設計時，要考慮主吊纜范圍對管道的影響，圖8是主吊纜旋轉區(qū)域對管道布置的影響，從圖中可以看出，管道只能布置在主吊纜內側的區(qū)域，外側不能布置管道，所以管道側的范圍明顯縮小。當塔頂管道比較多時，要從塔的整體規(guī)劃和塔設備管口方位設計開始進行仔細研究，合理布置管道。如果靠近塔頂管道很多或受塔內件布置的影響，管口方位無法調整到主吊耳內側時，需要在有影響的管道上增加拆卸法蘭，在塔吊裝時將影響部分的管道拆除，待塔設備安裝就位后再安裝。盡量避免在高空的焊接作業(yè)。

2.2.3 公用工程管道的影響

每臺塔除了主要工藝管道外，一般還有用于吹掃的公用工程站管道、取樣管道、伴熱管道、消防噴淋管道等。因為這些管道比較小，不太會影響塔的整體布置，通常都是在詳細工程設計的最后階段完成，所以在統(tǒng)計附塔管道材料時很容易遺漏。這些管道雖然不會影響塔的吊裝，但如果有遺漏，只能等設備吊裝就位以后再施工，這樣會對施工單位帶來很多麻煩。所以，如果考慮了塔的整體吊裝，那么在詳細設計過程中要對所有附塔附件進行梳理，確保沒有遺漏。

圖8 主吊纜旋轉區(qū)域對管道布置的影響Fig.8 In fl uence of main rope rotating area on pipe arrangement

2.3 附塔支架的影響

附塔支架也是影響塔設備整體吊裝的一個因素，但很容易被忽略。在靠近塔頂的支架一般都是附塔管道的主要承重支架，不能隨意改變位置，所以在設計過程中要考慮支架的外形尺寸，確保支架的任何突出部位都不能碰主吊纜，圖9是管道、支架和主吊纜位置，圖10是支架和主吊纜，從圖9中可以看出支架A及管道均在主吊纜內，不影響主吊纜的旋轉；而支架B處，雖然管道在主吊纜內，但支架B已經碰到了主吊纜，影響主吊纜的旋轉，這時應當調整管道的位置，確保支架在主吊纜內。當碰到管道位置無法調整時，需將該支架設計成螺栓連接的可拆卸支架，待塔設備吊裝完成后再安裝。如果該支架為承重支架，那么在不影響吊裝的區(qū)域需增加臨時承重支架，確保該管道在隨塔吊裝時不變形。塔設備就位后，恢復原承重支架，同時臨時承重支架拆除。

2.4 附塔平臺梯子的影響

一般情況下，附塔的平臺梯子布置在檢修側，所以主吊纜的旋轉范圍主要是影響塔頂平臺的設置。但管道側和檢修側是相對的，當根據塔內件的布置在管道側必須布置儀表或操作閥門時，附塔平臺也必須跟著布置在管道側，這時附塔平臺會影響主吊纜的旋轉，碰到這種情況時，該平臺需要設計成螺栓連接的可拆卸平臺，等塔就位后再安裝該平臺。對于塔頂平臺設計，盡量將塔頂平臺范圍控制在塔直徑內。當碰到塔的直徑不大，且在塔頂布置有安全閥、小型設備或儀表較多時，往往塔頂平臺的直徑要大于塔的直徑，此時塔頂平臺的設計也要考慮主吊纜旋轉區(qū)域的影響，應根據塔頂平臺上安全閥、小型設備、儀表等布置情況，設計成各種形狀。圖11是塔頂平臺的幾種形狀。

圖9 管道、支架和主吊纜位置Fig.9 Position arrangement for pipe， piping support and main rope

圖10 支架和主吊纜Fig.10 Picture of support and main rope at site

3 附塔管配件的采購

通常情況下的采購步驟是先采購設備安裝，后采購管道及其組成件。所以管配件的采購一般相對滯后。而塔設備作為一個裝置的大件設備，在安裝過程中對場地的空間要求較高，所以在設備安裝階段塔設備最先到場，最先安裝，當塔設備準備整體吊裝時，就要求附塔管配件提前采購并供貨到現場，否則會造成附塔管道安裝時材料沒有或不全，影響施工。作為配管設計專業(yè)在詳細工程設計的60 %模型審查階段就要對附塔管道進行全面考慮，除了考慮正常的工藝管道外，還要考慮附塔的公用工程管道、取樣管道、伴熱管道的設計，并對所有管道的管道支架（包括管托）、彈簧支架進行選型，對管道的防腐涂料、設備和管道的絕熱材料（包括隔熱層、外保護層）量進行統(tǒng)計。對以上所涉及的所有材料分別提出請購單，供采購部門預先采購，確保在塔設備吊裝前到場。如果該塔設置有消防噴淋系統(tǒng)的，該部分材料也需要提前出請購單，供采購專業(yè)采購；如果附塔消防噴淋系統(tǒng)由專業(yè)公司施工安裝，那么業(yè)主或總包單位要提前告知相關專業(yè)公司，讓他們做相應的準備。

圖11 塔頂平臺的幾種形狀Fig.11 Types of tower platform

4 結束語

塔設備的整體吊裝對配管專業(yè)提出了更高的要求，需要考慮更多的因素，但對整個項目來說可以縮短施工周期、降低施工費用、降低施工的安全風險等。

今年在某EO項目施工過程中，安裝單位對幾臺大塔設備進行了整體吊裝，但在詳細設計過程中，施工單位未提出整體吊裝要求，所以在吊裝過程中碰到了一些包括設計、采購等方面的問題，對整體吊裝產生了一定的影響。所以希望通過本文的分析，對今后需要進行整體吊裝的附塔管道的設計有一定的啟發(fā)。

[1]張德姜. 全國壓力管道設計審批人員培訓教材[M]. 第三版.北京：中國石化出版社，2015.

[2]張德姜，王懷義. 石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[M].第五版. 北京：中國石化出版社，2014.

[3]張德姜，王懷義，劉紹葉. 石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[M]. 修訂本. 北京：中國石化出版社，2000.

Relation between Erection of Large Tower and Pipeline Layout

Song Guoquan

（SINOPEC Shanghai Engineering Co., Ltd, Shanghai200120）

Integral erection for large tower has quite more advantages. But higher requirements for piping layout are appeared. From the viewpoint of piping layout, in this article, the methods of integral erection for large tower were studied, the key factors effecting the erection were discussed and several problems existed before and after the erection and relevant equipment needed were analyzed.

petrochemical industry; large tower vessel; whole erection; piping layout

TQ 053.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-817X（2017）05-0042-005

2017-05-03

宋國泉（1963—），男，工程師，主要從事石油化工裝置工藝管道設計。