浅析锅炉安装中的汽包吊装

1概况

东莞市骏业纸业有限公司#2炉安装工程采用太原锅炉集团有限公司生产的TG90/9.81-M型循环流化床锅炉,单锅筒自然循环、旋风分离器、膜式壁炉膛、半露天布置。锅炉汽包外径小1800mm,壁厚100mm,全长8300mm,总重35.8t:横置于钢结构Z1与Z2排柱支撑的顶梁上的三个支座上,横向中心线离Z1排柱中心2375mm,纵向中心线与锅炉中心线重合,安装就位的中心标高为39m。

该公司3台锅炉排列位置如图1所示:在建2#炉是在旧35t/h2#炉拆除后的位置重建,右侧紧贴1#炉,左侧与3#炉相距7m,前侧为1#、2#、3#汽机房,两汽机房最窄处仅4.5m,地面为运输灰渣汽车通道,图中虚线相连的6.5m标高处是连通两汽机房和2#炉的钢桥架通道,标高25m处是通往3#炉的输煤栈桥。

2吊装方案策划

基于上述情况,2#炉前、左、右侧均有障碍物,要使汽包就位于顶梁标高37800mm上距Z1排柱中心2375mm的三个支座上,在确保安全的前提下,利用我司现有的oAY400型400t全路面汽车起重机对汽包进行吊装,是既经济又省时的极佳选择。

oAY400型全路面汽车起重机主要技术参数:主臂最大起升高度60m,回转半径6.65m,主臂绞支点离地3.5m,整机尺寸:长18850mm×宽3000mm×高4000mm,主钩底部上表面至滑轮组中心轴高度1.3m。其起重性能参数如表1所示(表中仅摘录本次吊装重量和幅度范围内部分)。

现场考察,结合钢架图纸和oAY400型汽车吊性能参数,综合分析制定汽包吊装方案:

(1)oAY400型汽车吊站位于2#炉后临时组合场,汽车吊回转中心尽量与2#炉纵向中心线重合,吊装幅度按表1及本文的计算结果确定。

(2)炉后的临时组合架拆除,地面平整、夯实,并加垫基板扩大支承面,确保汽车吊站位安全。

(3)锅炉钢结构Z1、Z2排柱及与之相连的横梁、拉条、顶梁须安装完毕,并通过四级验收合格:左右侧的横梁、拉条安装完毕:Z3排柱第七根横梁(标高26080mm)以上(从下往上数)的横梁、拉条和顶梁缓装:Z4排柱中部以上的横梁缓装。已装部分需经自检及复核合格,目的是确保钢架整体稳定性,并保证汽包吊装过程中吊臂变幅时,臂不碰横梁。

(4)初选两根6×37FC-1770-小40的钢丝绳(各15m)用于捆绑汽包。

(5)认真检查所需使用的汽车吊、钢丝绳、卡环、溜绳等,核对无误,确保正常安全使用。

3有关高度及受力计算、起重臂碰梁校核

3.1计算吊装所需理论高度Hx

Hx=h1+h2+h3+h4

式中,h1为汽包就位时离支座的高度裕度,h1=0.5m:h2为汽包就位后的中心高度,h2=39m:h3为汽包中心至吊钩底部上表面的高度(使用两根各15m长钢丝绳捆绑汽包):h4为吊钩最底部上表面至动滑轮组中心轴线的高度,h4=1.3m。

h3的高度依图2计算。

汽包底部两下降管座与汽包中心距离均为1400mm,下降管座外径为小430mm,用两根钢丝绳各自在下降管座外沿捆绑汽包一圈,然后用卡环各自连接钢丝绳两端,再挂到主吊钩上,共4股钢丝绳受力。

设单根钢丝绳长度为L,汽包外径为D,钢丝绳在汽包纵截面方向与垂线的夹角为a,钢丝绳在汽包横截面方向与垂线的夹角为b。则有:

解得h3=2.83m:a=23.49:b=18.59。Hx=h1＋h2＋h3＋h4=0.5＋39＋2.83＋1.3=43.63m

3.2吊吊装实际高度计算校核

起重总重量=(汽包重量＋捆绑汽包钢丝绳重量＋卡环及溜绳重量)×K1

式中,K1为动载系数,取1.1。

汽包重量35.8t:卡环及溜绳重量取0.05t:捆绑汽包钢丝绳重量=15×2×0.554/100=0.1662t(0.554t/100m,从钢丝绳国家标准中查得):起重总重量=(35.8＋0.1662＋0.05)×1.1=39.62t。

可供吊车选择吊装的最小水平距离(幅度)为:Z1至Z4柱距-汽包就位中心线与Z1柱的距离＋吊车回转半径=5.5＋5.6＋3.4-2.375＋6.65=18.775m:依起吊重量,对照吊车性能表可取20m、22m、24m时对应起重量40.6t、40.6t、40t,均>39.62t,所对应主臂伸出长度为L=56.6m、51.4m、46.3m:则汽包就位时,起重臂顶端滑轮组高度Hs计算如下:

当吊车幅度选24m时:Hs=(46.32-242)1/2＋3.5=43.09m<Hx=43.63m,起重臂的起升高度低于汽包就位高度,无法吊装。

当吊车幅度选22m时:Hs=(51.42-222)1/2＋3.5=49.95m:Hs-Hx=49.95-43.63=6.32m,即吊钩上滑轮轴离主臂顶部滑轮轴距离充足,吊装高度符合安全要求。

当吊车幅度选20m时:Hs=(56.62-202)1/2＋3.5=56.44m:Hs-Hx=56.44-43.63=12.81m,即吊钩上滑轮轴离主臂顶部滑轮轴距离充足,吊装高度符合安全要求。

以上计算中3.5m为吊车主臂绞接点离地高度。

3.3起重臂碰梁校核

当吊车幅度选20m时,则起重臂仰角为:

式中,L为对应幅度起重臂可伸长度:8为起重臂仰角。

则Z3排柱正上方的起重臂高度为:HZ3=tan8(20-5.5＋2.375-5.6)=29.8m,高于Z3排柱上第七根横梁(标高26080mm),不碰梁。

则Z4排柱正上方起重臂高度为:HZ4=tan8(20-5.5＋2.375-5.6-3.4)=20.8m,高于Z4排柱高度的1/2,不碰梁。

当吊车幅度选22m时,则起重臂仰角为:

则Z3排柱正上方起重臂高度为:HZ3=tan8(20-5.5＋2.375-5.6)=23.75m,低于Z3排柱上第七根横梁(标高26080mm),不能吊装。

故幅度为20m方可顺利进行汽包吊装。

3.4捆绑汽包钢丝绳安全系数校核

按图2使用两根钢丝绳(6×37FC-1770-小40,各15m)捆绑汽包。查钢丝绳国家标准得知其破断拉力为85.2t。钢丝绳受力计算如下:

汽包总重量为35.8t,共4股钢丝绳,且受力均相同,按图2中的角度计算,则每股钢丝绳拉力为:Fa=35.8÷4÷cos23.49÷cos18.59=10.284t:钢丝绳安全系数为:N=85.2/10.284=8.28,大于6~8,钢丝绳满足吊装安全要求。

4现场吊吊效果

2017年4月28日,采用本技术方案对东莞市骏业纸业有限公司2#炉安装工程进行汽包吊装,吊装过程一切顺利安全,仅耗时半天,包括吊车进入炉后站位、配重安装、试吊、起吊、臂杆变幅至汽包就位、汽包找正、配重拆除和吊车退场。

汽包吊装就位图如图3所示。

图3汽包吊吊图示(单位:mm)

5汽包吊吊注意事项

(1)对相关人员进行安全技术交底,要求掌握吊装程序、技术要点、安全注意事项。

(2)汽包需经复检合格,并将汽包就位的纵横中心线引至明显位置或做醒目标记。

(3)在汽包两端各装设一条溜绳,每条溜绳由两人配合控制汽包的摆动和偏转。

(4)试吊:提升50~100mm,悬停10min,检查各受力点有否异常:继续提升和下降两个行程(每个行程200mm),然后悬停,再次检查确认无异常后,开始正式起吊。

(5)吊车起升、摆臂、变幅过程保持平稳:汽包向就位中心位置预先装设好的三个支座靠近,按要求调整两侧活动支座预留的膨胀间隙,让汽包缓慢落入支座,找正汽包。

(6)汽包安装应符合质量标准:标高偏差±3mm:纵横水平度偏差≤1mm:轴向中心位置偏差±3mm:轴向中心线偏差±3mm。

6结语

本文以锅炉前、左、右侧均存在障碍物,但安全顺利完成汽包吊装就位的实际安装工程为例,就锅炉安装工程中汽包吊装施工技术方案进行了详细的分析与探究,希望本文的论述能为同类技术研究提供一些参考与启发。