關(guān)于塔器設(shè)備整體吊裝的計(jì)算總結(jié)

鄭志勇 馮子云 李敏輝

陜西化建工程有限責(zé)任公司 陜西楊凌 712100

陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司榆林能化一期項(xiàng)目填平補(bǔ)齊工程DMTO 裝置中1 臺(tái)乙烯精餾塔的施工過(guò)程中，總包單位為加快施工進(jìn)度，該設(shè)備由原計(jì)劃的400t履帶吊分兩段吊裝改變?yōu)榈孛娼M對(duì)完成穿衣戴帽后，由1250t 履帶吊整體吊裝。為確保吊裝方案的安全可行性，主要對(duì)吊裝機(jī)械負(fù)載率、吊耳的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度，以及設(shè)備強(qiáng)度進(jìn)行了核算。

1 吊裝機(jī)械負(fù)載率

該乙烯精餾塔的規(guī)格為φ3200mm×78600mm×24mm，重200t。其重力、重心分布簡(jiǎn)圖如圖1 所示，重量參數(shù)如表1 所示。設(shè)備重心分裙座和筒體兩段計(jì)算，L1 為裙座質(zhì)心距離設(shè)備底部距離，L2 為設(shè)備筒體質(zhì)心距離設(shè)備底部距離。乙烯精餾塔的總質(zhì)心坐標(biāo)（L）計(jì)算見(jiàn)式（1）。

表1 乙烯精餾塔重量參數(shù)匯總表

圖1 乙烯精餾塔重力、重心分布簡(jiǎn)圖

式中：n——設(shè)備分段數(shù)，n＝2；

Gi——各分段的重量，i＝1，…，n；

Li——各分段質(zhì)心Si 到各段底面的距離，i＝1，…，n。

2 吊裝機(jī)械受力計(jì)算

設(shè)備吊點(diǎn)布置見(jiàn)圖2，圖中主吊點(diǎn)受力為T(mén)，溜尾吊點(diǎn)受力為F。

圖2 設(shè)備吊點(diǎn)布置圖

經(jīng)計(jì)算，T=103.2t，F(xiàn)=96.8t。

本次吊裝采用單主機(jī)抬吊遞送法吊裝工藝，即用1 臺(tái)1250t 履帶吊主吊，1 臺(tái)260t 履帶吊配合溜尾。具體吊裝機(jī)械參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 吊裝機(jī)械參數(shù)表

由表2 可見(jiàn)，吊裝機(jī)械起重性能滿足吊裝。

3 吊耳的設(shè)計(jì)、強(qiáng)度核算

3.1 主吊耳計(jì)算

主吊耳結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 主吊耳設(shè)計(jì)圖

主吊耳參數(shù)：材料，Q345；屈服強(qiáng)度σs=325MPa；許用應(yīng)力[σ]=325/ 1.6=203MPa；許用剪應(yīng)力[τ]=203×0.6=121MPa。

根據(jù)《化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求》（HG/ T 21574- 2018）對(duì)主吊耳進(jìn)行校核。吊耳管根部截面積尺寸按照Φ630mm×18mm 進(jìn)行校核。

3.2 溜尾吊耳計(jì)算

溜尾吊耳結(jié)構(gòu)形式如圖4 所示。

圖4 溜尾吊耳設(shè)計(jì)圖

溜尾吊耳參數(shù)：材料，Q345；屈服強(qiáng)度：σs=315MPa；許用應(yīng)力：[σ]=315/ 1.6=196MPa；許用剪應(yīng)力：[τ]=196×0.6=117MPa；許用擠壓應(yīng)力：[σhz]=2σs=630MPa。根據(jù)《化工設(shè)備吊耳設(shè)計(jì)選用規(guī)范》（HG/ T 21574- 2018）對(duì)溜尾吊耳進(jìn)行校核。

3.2.1 溜尾吊耳孔擠壓強(qiáng)度計(jì)算溜尾吊耳孔擠壓強(qiáng)度（σhz）計(jì)算見(jiàn)式（2）。

3.2.2 溜尾吊耳截面強(qiáng)度計(jì)算

溜尾吊耳示意圖見(jiàn)圖5，截面強(qiáng)度（σA）計(jì)算見(jiàn)式（3）。

圖5 溜尾吊耳示意圖

設(shè)備抬吊時(shí)，吊耳截面A- A 拉應(yīng)力（σA）最大。

計(jì)算得σA=110.4MPa＜[σ]，滿足要求。

設(shè)備抬吊時(shí)，吊耳截面B- B 剪應(yīng)力（τB）最大，計(jì)算式見(jiàn)式（4）。

則，計(jì)算得τB=94.9MPa＜[τ]，滿足要求。

3.2.3 設(shè)備強(qiáng)度核算

乙烯精餾塔設(shè)備簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖6。設(shè)備材料為Q345R；屈服強(qiáng)度σs=315MPa；許用應(yīng)力[σ]=315/ 1.6=196MPa。

圖6 乙烯精餾塔設(shè)備簡(jiǎn)圖

將設(shè)備各段重力視為均勻分布力，使用MD Solids軟件建立模型進(jìn)行受力分析，起吊時(shí)的力學(xué)模型見(jiàn)圖7。

圖7 乙烯精餾塔受力分布示意圖

圖8 為乙烯精餾塔截面示意圖，圖中A- A 截面為主吊耳受力處；B- B 截面為溜尾吊耳受力處；C- C 截面為筒體與裙座焊接處；D- D 截面為設(shè)備彎矩最大處。

圖8 乙烯精餾塔截面示意圖

（1）A- A 截面

因此，設(shè)備強(qiáng)度滿足要求。

圖9 為乙烯精餾塔吊裝圖。

圖9 乙烯精餾塔吊裝圖

4 結(jié)論

大型設(shè)備吊裝方案中的理論計(jì)算是重點(diǎn)，是指導(dǎo)作業(yè)的有力依據(jù)，必須準(zhǔn)確、詳細(xì)的核算。吊裝方案中還有其他關(guān)鍵環(huán)節(jié)的計(jì)算也不可忽視，例如平衡梁核算、鋼絲繩核算、地耐力強(qiáng)度核算等。總之，大型設(shè)備吊裝中的每個(gè)環(huán)節(jié)都必須核實(shí)并確定安全，才能確保吊裝順利安全完成。