抱杆滑移法吊装气化炉

周志国

摘要：气化炉是煤化工最关键的设备之一，近年来参建的煤化工装置大多安装于混凝土框架中部，其吊装方法受混凝土框架施工进度、设备到货情况影响较大，采用抱杆吊装法，对设备到货时间要求不高，可在整个混凝土框架施工完毕后进行吊装。其吊装成本较低，但吊装工艺较复杂。在新疆某项目55亿立方米/年煤制天然气工程施工中，8台气化炉采用抱杆吊装法。

关键词：气化炉  抱杆法  卷扬机  滑轮组安装

1  概述

新疆某项目煤制天然气工程一期工程共有16台气化炉，其中8台因不能按计划及时到场，为了不影响土建工程的施工，经业主、监理同意，现场采用抱杆滑移法对气化炉进行吊装。吊装特点：设备质量大，安装位置高，安装在混凝土框架内空间比较狭窄，吊装难度大。

2   设备参数

设备参数见表1。

表1  设备参数

设备名称	外形尺寸（mm） 内径×总高×壁厚	净重 （t）	安装标高 （m）	数量 （台）	备注
气化炉	Ф4000×13000×60	133．4	19.45	8

3  吊装过程

3.1  施工程序

 

 

 

 

 

 

图1  施工程序

3.2   气化炉吊装

气化炉的吊装具体方法：利用标高▽40.80m处的混凝土梁（700×1200）挂两套H140×8D滑车组起重滑轮组吊装，设备尾部置于100t钢拖排上，吊装时采用2台100t卷扬机主吊，2台8t卷扬机牵引和后遛。

3.3   起重机索具的布置

3.3.1   两套140吨的滑车组需悬挂在标高40.13m的混凝土梁上，而离40.13m最近的操作平台标高为31.4m，因此在设备吊装之前，完成31.4m的钢结构安装，以便于在此平台上搭设脚手架来捆绑滑车。

3.3.2   在南北两侧吊装梁上各悬挂着一套起升滑车组，吊装梁上摆放道木，棱角用破开的钢管加以保护，以免对吊装梁造成损坏。

3.3.3   因气化炉未设计吊耳，吊装时在设备上进行捆扎做吊耳（吊耳荷载力按150吨考虑），捆绑点距设备顶部的距离为3.5m。捆绑时钢丝绳与设备之间垫上方木（截面约为50×50mm），并在捆绑完成后进行加固，检查无误后再进行吊装。

3.3.4   吊装用的4台卷扬机均布置在框架的南侧靠13、14轴线处。

3.3.5   设备尾排制作。在设备安装和倒运过程中，制作了150吨钢拖排2个。

4  吊装受力分析及机索具选择

4.1   吊装说明

气化炉吊装时，利用气化炉东西两侧顶标高40.85m的吊装梁来进行，其吊装过程相当于等高比桅杆滑移法吊装。因设备支座是由钢结构制成，且在吊装前设备支座已经拆开，待设备支座到达指定起升高度时再重新安装，然后设备就位。故滑车组最大受力按设备支座起升至最高高度时的状态考虑，设备支座起升最高高度为20.15m，待箱型梁复位后，再将设备支座回落至安装标高19.4m。

4.2   吊装载荷

4.2.1   根据计算，在设备起吊过程中，在设备底座高度达到20.15m时，吊装索具受力最大，故受力分析以此状态为依据。经现场150t履带吊吊车现场称重，现场实际气化炉质量为145t，现场吊装暂按145t考虑。

4.2.2   计算载荷

P=K1×K2(Q+q)

式中：

K1－动载荷系数 取K1＝1.1

K2－不平衡系数 取K2＝1.1

q－机索具重  q=4t

P＝1.1×1.1×（145+4）＝180.29t＜280t，故本选择两套140吨滑轮组合理。

4.3   起升滑车组受力及选择机索具

4.3.1   设备就位时，起升滑车组受力P1力学平衡式如下：

P1＝G/2cosα= 180.29/2cos8.73°=91.2t

式中：

P1---每个滑车组受力；

α---设备就位时起升滑车组轴线与砼柱子的夹角 α＝8.73º；

G--- 总荷载。

4.3.2   滑车组出绳拉力：

H140－8D滑轮组单抽头、有效绳数17根，则跑绳受力S1为：

＝7.496t

式中：

S1----跑绳受力  t；

C----动滑轮摩擦系数，动滑轮组轴承为青铜衬套轴承，摩擦系数取1.04；

n---工作绳数；

根据现场情况，跑绳从滑轮组抽出后需通过两个定滑轮方能到达卷扬机，故卷扬机受跑绳拉力S为：

S=S1×Cn ＝7.496×1.042＝8.107t＜10t故选用10t卷扬机2台（选择合理），为固定卷扬机，需设20t锚点8个。

4.3.3   跑绳选用φ28-6×37+1-170钢丝绳，经过查表，破断拉力为49.2×0.82＝40.344t

安全系数为：K＝40.344/7.496＝5.38>5（安全）

4.3.4   设备捆扎千斤绳选用为φ65-6×37+1-170钢丝绳，设备两侧出绳安全系数为：

（安全）

4.3.5   主吊滑车组定滑车的固定钢丝绳规格为φ37-6×37+1-155钢丝绳，捆扎10股。安全系数为计算如下：

（安全）

4.3.6   负责卸车、管口调整、遛尾的滑车组为H80-6D，根据捆绑方式，主吊索吊点距离设备顶部3.5m，设备重心位置按几何中心考虑，建立力学平衡式如下：

P1×3=P2×6.5

P1+P2=180.29t  解得P2=28.45t

则P2=28.45t＜80t故本方案选2组用80t滑轮组合理。

4.3.7   80t滑轮组跑绳拉力计算方式同上，跑绳拉力为3.1t，故选择两台8t卷扬机选择合理，为固定卷扬机，需设10t锚点8个。

选用钢丝绳规格为φ19.5-6×37+1-170钢丝绳，

钢丝绳的破断拉力为：23.95×0.82＝19.64t

安全系数为：19.64/3.1=6.33＞5（安全）

捆绑80t滑车组钢丝绳规格为φ19.5-6×37+1-170钢丝绳，

钢丝绳破断拉力为：23.95×0.82＝19.64t，捆扎10股。

安全系数为：19.64×10 /28.45=6.9＞6（安全）

4.4   拖排牵引受力及后遛受力

设备到场时，因拖运设备的平板车不能按照本方案将设备运输至指定位置，现场将设备摆放在拖排上然后用卷扬机牵引，并运输至安装现场。

4.4.1   钢拖排牵引力的计算：

设备运输时，按照气化炉的行进路线，在地面上铺20mm厚的钢板，将气化炉放在拖排上，下垫道木，拖排由卷扬机牵引，搬运至安装地点。

根据气化炉运输过程中受力情况，卷扬机的牵引力P等于拖排与滚杠之间的滑动摩擦力。根据资料，滑动摩擦力Q按下式计算：

Q=G×f1

式中：

f1----滚动摩擦系数，取0.05

代入数据后得出滑动摩擦力为：180.29×0.05=9.01t即：设备在运输过程中，卷扬机最大牵引力为9.01t。

选用一台8t双筒卷扬机，配1套H20-3D滑轮组，每股跑绳拉力为2.68t。

跑绳选用φ17.5-6×37+1-170钢丝绳，破断拉力为，18.95×0.82＝15.539t

安全系数n为：n=15.539/2.68

n=5.798

n＞5（安全）

5  吊装过程中注意的事项

5.1   因本次吊装全是利用钢筋砼框架来承受主要载荷，为避免损坏框架，所有钢丝绳与梁柱系结处均需用钢管和方木加以保护。

5.2   气化炉座在钢结构支架上，钢支架为螺栓连接，设备安装前，须先预安装合格后，做好标记，然后取下置于旁边，待设备支座超过该处标高时，再安装。

6结束语

采用抱杆滑移法吊装气化炉，虽然吊装工艺复杂，安全风险较大，但在条件允许的情况下，可以极大节约吊装成本，并且在设备供货不及时的情况下，更加有利于工程整体进展。本文对同类装置大型设备吊装具有一定的参考价值。

参考文献

[1]《工程建设安装工程起重施工规范》HG/T 20201-2017；

[2]《石油化工吊装工作手册》作者:石油化学工业部第三石油化工建设公司编 出版社:石油化学工业出版社 出版时间:1977.12；

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