四合一反應(yīng)器吊裝新武器

李志敏 陳博 呂旭

【摘 要】華北石化130萬噸/年連續(xù)重整裝置大型超限設(shè)備主要數(shù)量較多，連續(xù)重整反應(yīng)器重量最大、長(zhǎng)度最長(zhǎng)，就位在反再框架2、3軸內(nèi)部13.5m層平臺(tái)基礎(chǔ)上，是本工程項(xiàng)目的核心設(shè)備。論文就四合一反應(yīng)器吊裝新武器在工程的施工進(jìn)度和安全性、經(jīng)濟(jì)性，綜合比較下進(jìn)行闡述。

【Abstract】The main quantity of large over-limit equipment of continuous catalytic reforming unit of 1.3 million tons per year of Huabei Petrochemical is large.The continuous reforming reactor has the largest weight and the longest length， and is located in the anti reframe 2， 3 axis internal 13.5m platform platform， and is the core equipment of this project. This paper expounds the construction progress， safety， economy and comprehensive comparison of the new hoisting weapons of four-in-one reactor.

【關(guān)鍵詞】反應(yīng)器吊裝； 吊蓋連接件；有限元核算

【Keywords】 reactor hoisting； hanging cover connector； finite element accounting

【中圖分類號(hào)】TU758.15 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）06-0163-02

1 工程概況

連續(xù)重整反再框架（SS07構(gòu)架）共有1～7軸，2、3軸為反應(yīng)框架、4、5軸為再生框架，反再框架內(nèi)部安裝有重要大型設(shè)備R201-204重整四合一反應(yīng)器及還原段。工期緊張，安全質(zhì)量要求嚴(yán)格，施工難度大。

2 四合一反應(yīng)器吊裝技術(shù)參數(shù)介紹

根據(jù)重整反應(yīng)器設(shè)計(jì)圖紙（圖號(hào)EQ-103/001）， 連續(xù)重整反應(yīng)器總高度75762mm、總質(zhì)量277.5t（含還原段16t、中心管配件13t及底座7t等）；重整反應(yīng)器分為四合一反應(yīng)器和還原段，分開到貨并吊裝，待四合一反應(yīng)器與反再框架吊裝完成后，再依次吊裝中心筒、反應(yīng)器內(nèi)件、還原段。

重整四合一反應(yīng)器及反再框架設(shè)備參數(shù)明細(xì)：R201-204重整四合一反應(yīng)器Φ1650/2200/2300/2400/3000×67786=242。

3 重整反應(yīng)器（R201—R204）提升蓋計(jì)算書

3.1 吊蓋焊縫強(qiáng)度計(jì)算

吊蓋采取雙板式吊耳結(jié)構(gòu)，單個(gè)吊耳板焊縫長(zhǎng)度為800mm，板厚100mm，吊蓋受力F=256t，安全系數(shù)k取1.5倍，則計(jì)算焊縫強(qiáng)度：

焊縫面積簡(jiǎn)化為：

A=2×（？覬×L×S） = 2×0.7×800×100 = 112000mm2；

焊縫拉應(yīng)力：

σa=F/A=256*1.5/112000=34.3MPa < [σ]=140.6MPa；

焊縫最大剪應(yīng)力：τa=σa=34.3MPa<[τ]=84.4MPa；

3.2 提升蓋ANSYS受力分析

據(jù)水平方向與垂直方向的螺栓應(yīng)力比較得出，在90°旋轉(zhuǎn)過程中，螺栓與螺栓孔一直沒有發(fā)生接觸，且螺栓的等效應(yīng)力一直沒有發(fā)生變化，可見：在吊裝過程中，螺栓始終沒有發(fā)生位移，該螺栓也滿足強(qiáng)度要求。

4 重整反應(yīng)器（R201—R204）吊蓋連接構(gòu)件計(jì)算書

（如圖1）

管軸吊耳強(qiáng)度計(jì)算：

吊耳材質(zhì)選用Q235B，許用拉應(yīng)力[σ]=113MPa，許用剪應(yīng)力[τ]=90.4MPa，綜合影響系數(shù)K=1.5，則吊耳受力F=256×1.5=384t；管軸吊耳規(guī)格DN450mm×30mm，每個(gè)吊耳受力192t，按200 噸力進(jìn)行強(qiáng)度校核。

其徑向載荷 F=200×1000×10=2×106 （N）

徑向彎矩：M=F×L=2×106×150=3×108 （N.mm）

吊耳管截面慣性矩 J1=π（D4-d4）/64=3.14×（4504-3904）/64=8.773×108mm4

吊耳加強(qiáng)筋截面慣性矩 J2=2×tH3/12+2×t3H/12+4×tH（0.5C）2=2×18×3503/12+2×183×350/12+4×18×350×（0.5×160）2=1.315×108（mm4）

吊耳抗彎截面模量：

W=（J1+J2）/0.5D=2×（8.773×108+1.315×108）/450

=4.5×106 mm3

吊耳根部受到的最大彎曲應(yīng)力：

σMax=M/W=3×108/4.5×106=66.7（N/mm2）=66.7MPa

吊耳總截面積：A=3.14（4502-3902）/4 =3.96×104mm2

吊耳剪應(yīng)力：τ=F/A=2×106/3.96×104=50.5（MPa）

根據(jù)第三強(qiáng)度理論吊耳根部應(yīng)力：

〔4τ2+σMax2〕1/2=〔4×50.52+66.72〕1/2=121（MPa）<〔δ〕

=153MPa，強(qiáng)度滿足要求。

5 吊蓋連接構(gòu)件應(yīng)力分析

通過對(duì)吊蓋連接構(gòu)件進(jìn)行建模，并用ansys軟件進(jìn)行應(yīng)力分析，當(dāng)連接件承受384t主吊力時(shí)，應(yīng)力分析吊蓋連接構(gòu)件的最大等效應(yīng)力為171MPa，小于屈服強(qiáng)度275MPa，吊蓋連接件整體應(yīng)力為114MPa，小于許用應(yīng)力153MPa；剪切應(yīng)力為68.9MPa，小于許用剪切應(yīng)力90.4MPa，故吊蓋專用連接構(gòu)件強(qiáng)度符合要求。

6 四合一反應(yīng)器吊裝難點(diǎn)分析

兩臺(tái)吊車將設(shè)備抬起，主吊車緩慢提升，溜尾吊車走車配合跌送，直到設(shè)備騰空后，超起離地，開始向右轉(zhuǎn)桿，到構(gòu)7框架2軸西側(cè)后，進(jìn)行緩慢提升，直到設(shè)備高處40m平臺(tái)橫梁，轉(zhuǎn)桿進(jìn)入框架內(nèi)部，然后緩慢下鉤，直到設(shè)備就位在13.5m層基礎(chǔ)上。[1]在整個(gè)起吊過程中要緩慢平穩(wěn)，多注意各部位受力情況，及觀察吊裝過程中存在障礙的地方。

7 結(jié)語

國內(nèi)外連續(xù)重整裝置逐漸越來越多，四合一反應(yīng)器安裝受重量、吊裝高度及場(chǎng)地受限障礙越來越大，眾多的困難也不斷促使吊裝技術(shù)的更新，采用大型履帶起重機(jī)配合“武器”吊蓋及連接件索具，為四合一反應(yīng)器吊裝提供了安全，高效的保障。

【參考文獻(xiàn)】

【1】常傳韜.大型鋼煙囪的分段吊裝與空中組焊[J]. 石油工程建設(shè)，2003（01）：98.