張繼榮

（一鼎項目管理有限公司）

0 引言

LNG為清潔、高效的能源，我國LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，LNG接收站項目不斷增多。在LNG儲罐施工中，穹頂氣頂升施工為項目建設(shè)的關(guān)鍵點，施工工藝復(fù)雜，安全風(fēng)險較大，因此，亟需對LNG儲罐氣頂升施工原理以及具體的施工要點進行詳細(xì)探究。

1 氣壓頂升施工原理

LNG儲罐鋼制穹頂、鋁吊頂、吊桿、罐頂接管及單軌吊車梁等在罐底上組裝、焊接、檢驗完畢后，在穹頂最外周安裝密封裝置，以使穹頂與PC墻（或外罐壁板）及混凝土承臺（或外罐底板）形成密閉空間，采用鼓風(fēng)設(shè)備向儲罐內(nèi)相對密閉的空間強制送入大風(fēng)量低壓力的空氣，當(dāng)密閉空間的壓力上升到一定程度，即在空氣總浮升力大于穹頂及附件的總重量和密封裝置與PC墻（外罐壁板）之間的摩擦力后，儲罐穹頂和吊頂燈一起沿PC墻浮升至儲罐頂部的抗壓環(huán)，在穹頂升至抗壓環(huán)部位后，作業(yè)人員利用卡具使穹頂與抗壓環(huán)貼緊而與抗壓環(huán)焊接固定好后，氣頂升作業(yè)才算完成。氣壓頂升是全包容儲罐施工過程中危險性較大的分部工程，技術(shù)要求高，頂升前必須進行專項方案論證，氣頂升施工原理如圖1所示。

圖1 氣頂升施工原理

2 工程概況

楊凌液化天然氣（LNG）應(yīng)急儲備調(diào)峰項目擴能工程有5萬方LNG全包容儲罐儲罐，結(jié)構(gòu)主要由180根樁基、架空式承臺（直徑59.5m）、外罐預(yù)應(yīng)力（環(huán)向112道、豎向80道）、內(nèi)罐（X7Ni9）及罐頂平臺組成。其中環(huán)梁標(biāo)高34.6m，罐頂標(biāo)高41.1m。是西北地區(qū)首個最大容積全包容儲罐。此次的氣壓頂升工作是儲罐施工的關(guān)鍵性節(jié)點，標(biāo)志著儲罐主體全面封頂。

3 LNG儲罐氣頂升工作系統(tǒng)

3.1 平衡系統(tǒng)

（1）鋼絲繩：鋼絲繩共有20束，每18°均勻分布張拉。頂部連接混凝土外罐10A環(huán)梁的吊耳，通過“T”型支架到達(dá)穹頂導(dǎo)向滑輪組，再穿過中心滑輪組，到達(dá)底部的固定裝置。

（2）導(dǎo)向滑輪組：導(dǎo)向滑輪組共20組，每18°分布為一組，如圖2所示。穹頂中心滑輪組的安裝為質(zhì)量控制重點。

圖2 導(dǎo)向滑輪組

（3）“T”型支架：“T”型支架工 20 個，每 18°分布焊接在抗壓環(huán)上。使用角鋼做斜支撐。“T”型支架長度有兩種尺寸：1880mm及2720mm。2720mm支架共4套，每套安裝一個拉力計，其他16套1880支架不安裝拉力計?！癟”型支架與導(dǎo)向輪、中心滑輪的安裝應(yīng)處于同一條中心線。

（4）配重：配重分為三個等級：Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。Ⅰ級配重以噸為單位，可采用施工現(xiàn)場的成捆鋼筋。對穹頂?shù)闹亓糠植歼M行計算，在頂升前放置。Ⅱ級配重以250kg左右為單位。Ⅲ級配重以50kg左右為單位。Ⅱ級、Ⅲ級配重作為應(yīng)急配重，在穹頂上升到20～50cm后，進行精確配重調(diào)平。

（5）拉力計：拉力計共4個，安裝在2720mm的“T”型支架上。穹頂在上升過程中若發(fā)生傾斜，則拉力計數(shù)值就會發(fā)生變化。立即增加或減少應(yīng)急配重，可以對穹頂?shù)钠胶鉅顟B(tài)進行實時監(jiān)控。

3.2 測量系統(tǒng)

（1）鋼卷尺：將4把鋼卷尺安裝在4組測量人員所在的抗壓環(huán)位置。鋼卷尺通過“U”型卡與穹頂連接。頂升時，每隔5min測量一次。由總指揮對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，對穹頂上升時的平衡狀態(tài)監(jiān)控。

（2）“U”型壓差計：共有2套“U”型壓差計，一套安裝在大門洞位置讀數(shù)面板放置風(fēng)機附近。另一套安裝在小門洞面板放置指揮臺?！癠”型管用透明塑料管制作，管內(nèi)有紅色水柱，固定在刻度板上。其工作原理：當(dāng)風(fēng)機工作時，罐內(nèi)氣壓與外界大氣壓形成壓力差，“U”型管內(nèi)的水柱發(fā)生水平高低差變化，通過刻度板讀數(shù)記錄下管內(nèi)液面的水平高差。利用物理公式：P=ρgh計算罐內(nèi)風(fēng)壓數(shù)值?！癠”型壓差計的作用：通過計算的罐內(nèi)風(fēng)壓值，對風(fēng)機送風(fēng)量進行調(diào)節(jié)。

（3）刻度線：混凝土罐墻內(nèi)側(cè)分別在：0°、90°、180°、270°，涂有紅色刻度線。每隔0.5，長250mm、寬50mm噴涂，用于觀察穹頂上升進度。

3.3 風(fēng)機動力系統(tǒng)

（1）風(fēng)機：兩臺5～56型蝸殼式鼓風(fēng)機，單臺功率110kW，送風(fēng)量達(dá)到77399m3/h。一臺作為常用，一臺為備用。

（2）動力：由2臺300kW（單機）交流發(fā)電機和施工現(xiàn)場低壓配電柜提供電力。一臺為備用風(fēng)機提供電力，另一臺與市電份兩路為風(fēng)機提供電力，風(fēng)機動力系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 風(fēng)機動力系統(tǒng)

（3）軟啟動柜：由于2臺風(fēng)機使用的大功率電機，大功率電機的啟動瞬時電流大。所以電機啟動方式采用軟啟動。軟啟動的優(yōu)點：啟動電流相對平穩(wěn)，對周邊用電設(shè)備及電網(wǎng)沖擊減小。

3.4 密封系統(tǒng)

（1）門洞密封：門洞密封使用Q235鋼板焊接，門洞外采用8#槽鋼加強，大/小門洞密封形式如圖4所示。

圖4 大/小門洞密封

（2）管道密封：管道密封采用臨時盲板密封。

（3）穹頂邊緣密封：密封材料采用：薄鐵皮、防火布、膠帶、壓條。安裝前在穹頂板位置焊接通孔方鐵，安裝順序是：薄鐵皮、防火布，通過通孔方鐵固定在穹頂下部外邊緣上，再用壓條固定，材料之間用膠帶粘接。

3.5 配重裝置

在罐頂以及吊頂位置，通過附加配重，能夠?qū)揄斨亓窟M行調(diào)整，當(dāng)風(fēng)壓相同時，能夠保證壓強均等。罐頂荷載分布不均勻，摩擦力不等，容易導(dǎo)致罐頂傾斜。通過在罐頂進行配重調(diào)節(jié)，能夠保證罐頂處于水平狀態(tài)。在配重裝置安裝中，要求對配重布置圖進行仔細(xì)繪制，選擇適宜的配重材料，對所有配重材料進行稱重和變化處理，并根據(jù)配重布局圖進行布置。另外，對于配重材料，應(yīng)注意盡量就地取材，避免移位。

3.6 罐頂固定裝置

在LNG儲罐氣頂升施工中，在罐頂固定裝置施工中，應(yīng)注意以下幾點：①對于罐頂以及承壓環(huán)，采用焊接固定方式；②對于固定點，首先進行平衡機構(gòu)附著的罐頂徑向梁固定，然后再分別進行徑向梁以及罐頂板固定；③在頂升過程中，對于罐頂表面，必須安裝固定掛件，便于頂升；④根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況安排焊接施工人員，并準(zhǔn)備好充足的焊接施工材料設(shè)備。

3.7 通信系統(tǒng)

升頂作業(yè)期間通信工具使用對講機，各個專業(yè)都有對應(yīng)頻道，不得隨意更換頻道。通信系統(tǒng)設(shè)置如表1所示。

表1 通信系統(tǒng)

4 LNG儲罐氣頂升施工步驟

4.1 準(zhǔn)備工作

在LNG儲罐氣頂升施工前，首先需進行LNG儲罐氣頂升施工工藝設(shè)計、工裝制作和驗收等，在施工準(zhǔn)備中，應(yīng)注意以下幾點：①編制完善的LNG儲罐氣頂升施工計劃方案，并組織專業(yè)技術(shù)人員對施工方案進行審核。②選擇專業(yè)技術(shù)人員，明確各個崗位分工明確，對施工人員做好技術(shù)交底。③對LNG儲罐外壁幾何尺寸進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)缺陷，則應(yīng)做好修補措施并驗收。④對頂升系統(tǒng)的完整性、各個配件等進行檢查。⑤在LNG儲罐氣頂升施工中，盡量選擇晴朗無風(fēng)的天氣，并在白天完成LNG儲罐氣頂升施工。

4.2 預(yù)頂升

通常情況下，LNG儲罐氣頂升高度為1m，預(yù)頂升施工工藝與正式頂升施工工藝相同，通過預(yù)頂升施工，能夠為整個系統(tǒng)的安全性以及有效性進行檢驗分析。另外，通過預(yù)頂升施工，還可對LNG儲罐氣頂升施工中的各項參數(shù)進行復(fù)核，具體包括頂升風(fēng)壓、平衡風(fēng)壓、進風(fēng)速率等，根據(jù)所得結(jié)果對系統(tǒng)中的不足進行優(yōu)化調(diào)整。

4.3 罐頂氣頂升主要步驟

①對通訊系統(tǒng)完整性進行檢查，同時對各類器械、備件進行檢查，啟動風(fēng)機，使其處于空載運轉(zhuǎn)狀態(tài)，判斷其運轉(zhuǎn)情況是否正常。在對所有機械設(shè)備的運行情況進行檢查，并確認(rèn)合格后，即可進行頂升施工。②開啟進風(fēng)閥，持續(xù)向罐內(nèi)鼓風(fēng)，當(dāng)頂升高度在1m以內(nèi)時，對于頂升速率，應(yīng)控制在100mm/min左右，當(dāng)頂升高度達(dá)到1m時，需對風(fēng)壓進行調(diào)整，使得罐頂懸浮，并對平衡壓力、供風(fēng)系統(tǒng)、鋼絲繩張力等進行檢查。③將風(fēng)壓控制在200～300mm/min之間，然后持續(xù)頂升。④當(dāng)頂升達(dá)到罐頂，并且與承壓環(huán)之間的間距在1m以內(nèi)時，要求將風(fēng)壓控制在100mm/min以內(nèi)，然后繼續(xù)頂升，直至達(dá)到罐頂。⑤當(dāng)罐頂就位后，即可鎖定固定裝置掛件與承壓環(huán)。⑥調(diào)整鼓風(fēng)機風(fēng)壓，罐內(nèi)泄壓，同時關(guān)閉鼓風(fēng)機。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要結(jié)合實例，對LNG罐頂氣頂升施工原理以及施工技術(shù)要點進行了詳細(xì)探究。LNG罐頂氣頂升施工難度比較大，并且風(fēng)險比較高，在LNG罐頂頂升施工中，要求根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況制定完善的施工計劃方案，積極應(yīng)用先進的施工技術(shù)和設(shè)備，積累施工經(jīng)驗，促進LNG罐頂頂升施工水平的提高。