鄭 鑫
中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力建設(shè)第一工程有限公司 江蘇南京 210002
連云港虹洋熱電聯(lián)產(chǎn)擴(kuò)建項(xiàng)目(原場(chǎng)址)工程擬建設(shè)9×800t/ h 高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐+5×35MW 級(jí)背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+4×60MW 級(jí)抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目分兩個(gè)階段建設(shè),第一階段建設(shè)6×800t/ h 高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐+3×35MW級(jí)背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+3×60MW 級(jí)抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組,本標(biāo)段建筑安裝施工范圍為3 爐3 機(jī)。其中鍋爐汽包外徑為1780mm, 長(zhǎng)度為22878mm,重100.038t(含內(nèi)部裝置)。鍋爐汽包就位于鍋爐F 排柱與G 排柱、B2 軸與B4 軸之間,縱向中心離F 排柱1550mm。鍋爐大板梁頂標(biāo)高57.6m,汽包就位水平中心線標(biāo)高50.44m。采用兩根橫截面為圓形的U 型吊桿(每端一根)將汽包懸吊在爐架吊掛梁下。
受高度、重量和場(chǎng)地等因素影響,汽包的吊裝工作是整個(gè)鍋爐吊裝工作的重點(diǎn)和難點(diǎn),而汽包的吊裝無法采用常規(guī)方法進(jìn)行,必須采用特殊的方法和設(shè)備進(jìn)行吊裝。鍋爐吊裝空間極其狹小,通過CAD 畫圖、模擬、精密計(jì)算后,設(shè)計(jì)采用鋼索液壓提升裝置和自制的承重梁、擱置梁、大跑車、小跑車進(jìn)行汽包吊裝。
汽包運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng),從廠區(qū)3 號(hào)門進(jìn)入,開至6 號(hào)爐后已鋪設(shè)好的鋼板路上,停至指定位置;采用LS- 248RHII/ 150t 履帶吊和CC1500/ 275t 履帶吊雙機(jī)抬吊卸車至6 號(hào)爐右側(cè),由CC1500/ 275t 履帶吊單機(jī)吊至已鋪設(shè)好的拖運(yùn)軌道上;然后用液壓推進(jìn)器將汽包推至7 號(hào)鍋爐起吊位置。
汽包吊裝采用液壓提升裝置進(jìn)行,這套裝置由兩臺(tái)100t 液壓提升裝置、2 根承重梁、2 套擱置梁和12 只60t 重物移運(yùn)器組成。
(1)在F 排、G 排15300mm 跨距內(nèi),安裝2 根自制的承重梁(每根能承受重力為100t),在承重梁與F、G 排次梁上分別安裝4 只60t 重物移運(yùn)器,移動(dòng)軌道為點(diǎn)焊在次梁上各2 根6m 長(zhǎng)的∠50×5 角鋼。60t 重物移運(yùn)器在次梁軌道上移動(dòng)時(shí),承重梁的兩側(cè)注意保持同步,保證承重梁的平穩(wěn),鏈條葫蘆要一側(cè)松,另一側(cè)再拉。
(2)在2 根承重梁之間對(duì)稱的位置焊接3 根16a工字鋼,使其剛性聯(lián)接。2 根承重梁上安裝2 套擱置梁,每套擱置梁與2 根承重梁之間有4 只60t 重物移運(yùn)器,保證擱置梁能在承重梁上向爐左、爐右方向移動(dòng)。60t重物移運(yùn)器在承重梁平移軌道上移動(dòng)時(shí)要注意保持小車兩邊同步,鏈條葫蘆要一側(cè)松,另一側(cè)再拉。
(3)液壓提升裝置安裝在擱置梁上,用7 字型鋼板焊接連接,兩者的中心線重合。固定端布置的液壓提升裝置的吊點(diǎn)距汽包橫向中心線向鍋爐右端方向2440mm;擴(kuò)建端布置的提升裝置的中心線距汽包橫向中心線向鍋爐左端方向1410mm。兩吊點(diǎn)之間的間距為3850mm。
(4)起吊千斤繩的規(guī)格為6×37- 1770- ?80,長(zhǎng)度為14m,起吊時(shí)1 邊1 根,在汽包上用120t 卸扣捆繞1圈,鋼絲繩一端用120t 卸扣與下錨頭吊耳板吊架連接。
(5)由于汽包的幾何長(zhǎng)度22878mm 大于鍋爐鋼架凈間距20800mm,所以汽包需傾斜(傾斜角度約30°)起吊,汽包的右端(固定端)為高端、左端(擴(kuò)建端)為低端(以下稱汽包的高端、低端)。
(6)由于液壓提升裝置的鋼索起吊過程中要保持垂直度(最大傾斜角為0.5°),在調(diào)整汽包傾斜角度的過程中為保證鋼索的垂直度,通過一臺(tái)經(jīng)緯儀和鏈條葫蘆調(diào)整擱置梁位置來控制。
具體施工工序見圖1。
圖1 吊裝施工工序示意圖
啟動(dòng)各泵站運(yùn)行15min,正常后,即可帶負(fù)荷提升汽包,使汽包離地100mm,然后進(jìn)行以下各項(xiàng)檢查:
(1)檢查各連接件的受力情況,任何連接件不得出現(xiàn)裂紋、變形等情況;
(2)支承結(jié)構(gòu)無變形、焊縫無裂紋、螺栓連接正常;
(3)檢查下錨頭卡爪壓板,并再次擰緊壓板上的螺釘;
(4)檢查承載鋼索有無異常;
(5)完成試吊后,進(jìn)行正式吊裝。
汽包水平起升離地2m,以方便臨時(shí)固定吊桿。用25t 塔吊將兩個(gè)U 型吊桿吊進(jìn)爐膛,水平穿入汽包底部。再用鏈條葫蘆與千斤繩將汽包吊桿固定在汽包上。
(1)全面檢查合格后,進(jìn)行正式吊裝作業(yè)。兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)開始起升工作,使汽包起升離地1m后,擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升,單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置670mm,使汽包傾斜夾角達(dá)到10°;把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng)60mm,保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。
(2)固定端液壓提升裝置移動(dòng)到位后,兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)開始起升工作;使汽包起升1m 后,擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升,單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置648mm,使汽包傾斜夾角達(dá)到20°;把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng)177mm,保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。
(3)固定端液壓提升裝置移動(dòng)到位后,把兩臺(tái)液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉整體往擴(kuò)建端移動(dòng)1m;然后兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)開始起升工作,使汽包起升1m 后,擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升,單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置310mm,使汽包傾斜夾角達(dá)到25°;把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng)131mm,保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。
(4)固定端液壓提升裝置移動(dòng)到位后,兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)開始起升工作;使汽包起升1m 后,固定端液壓提升裝置停止起升,單獨(dú)下降擴(kuò)建端液壓提升裝置298mm,使汽包傾斜夾角達(dá)到30°;把擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往固定端移動(dòng)152mm,保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。
(5)擴(kuò)建端液壓提升裝置移動(dòng)到位后,兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)開始起升工作,使整個(gè)汽包各部件都超過42.7m 層橫梁,然后兩臺(tái)液壓提升裝置都停止起升。
(6)單獨(dú)起升擴(kuò)建端液壓提升裝置,然后把擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng),保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°;來回起升12 次,將汽包慢慢調(diào)平,擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng)515mm,使兩臺(tái)液壓提升裝置的間距為3837mm。表1 為液壓提升裝置起升移動(dòng)距離。
表1 液壓提升裝置起升移動(dòng)距離 mm
(7) 兩臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動(dòng)1360.54mm,使汽包縱向中心在B3 軸線上;然后兩臺(tái)液壓提升裝置繼續(xù)起升,將汽包中心超過50.44m 的汽包就位高度(圖2);然后拉動(dòng)爐前方向3 只鏈條葫蘆,同時(shí)松動(dòng)爐后方向3 只鏈條葫蘆,把汽包向爐前慢慢移動(dòng)2450mm,再調(diào)節(jié)汽包達(dá)到就位中心標(biāo)高50.44m(圖3)。
圖2 汽包起升至就位高度
圖3 汽包移動(dòng)就位
用25t 塔吊穿吊桿,鋼絲繩應(yīng)從吊桿螺母及元寶座及吊桿孔中放下,與預(yù)先放在汽包吊桿上的鋼絲繩連接,整體將吊桿起升至安裝位置進(jìn)行安裝。根據(jù)汽包設(shè)備安裝圖紙及質(zhì)量要求,在動(dòng)力工地專職技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行汽包的就位找正加固。汽包安裝結(jié)束后,組織相關(guān)人員按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。汽包驗(yàn)收合格后拆除起吊裝置,起吊裝置維護(hù)保養(yǎng)后入庫(kù)保存。
各部件重量如表2 所示。
表2 各部件重量表
臨時(shí)承重梁布置在F 排柱與G 排柱兩根大板梁之間連接的3 根橫梁上,每?jī)筛鶛M梁之間的跨距為3750mm,用三拼56#工字鋼、上下鋪δ18 的鋼板制作而成,并進(jìn)行加固。共用2 根臨時(shí)承重梁。2 根臨時(shí)承重梁之間中心距為1598mm。固定端臨時(shí)承重梁中心受力承受量為71.573t。
式中:Qj——集中載荷,t;
K1——?jiǎng)虞d荷系數(shù),取1.1;
K2——不均衡載荷系數(shù),取1.2。臨時(shí)承重梁結(jié)構(gòu)圖和受力分析圖見圖4。
圖4 臨時(shí)承重梁結(jié)構(gòu)圖(a)和受力分析圖(b)
承重梁計(jì)算長(zhǎng)度(L計(jì))為3750mm,實(shí)際長(zhǎng)度(L實(shí))為9350mm。
單根承重梁的最大受力:
F梁=94.5/ 2×1000×9.8=463050N
IX= I1+I(xiàn)2+I(xiàn)3=65585.6×3+(1.8×523/ 12)×2+(48×1.8×28.92+48×1.83/ 12)×2=383310cm4
承重梁的抗彎截面模量:
WX=IX/ YMax=383310/ 29.8=12863cm3
式中:IX——承重梁的慣性矩,cm4;
I1——工字鋼慣性矩,cm4;I2——側(cè)腹板慣性矩,cm4;
I3——上、下腹板慣性矩,cm4;
WX——承重梁的抗彎截面模量,cm3;
YMax——慣性半徑,cm。
汽包吊裝臨時(shí)承重梁在橫梁之間跨中位置為應(yīng)力最大狀態(tài),中點(diǎn)處載荷彎距:
M中= F梁·L/ 4=463050×375/ 4=43410937.5N·cm
跨中載荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力:
可見,承重梁強(qiáng)度能滿足安全要求。
3.2.1 擱置梁參數(shù)
1 根擱置梁承受自重及其跨中位置的集中載荷作用。擱置梁長(zhǎng)度為4500mm, 跨距L=1598mm,重量Q=68.973t。擱置梁結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。
圖5 擱置梁結(jié)構(gòu)示意圖
擱置梁承受的均布載荷:
q=G擱置梁/ L=2.6/ 4.5=0.58t/ m=5.8kg/ cm
最大剪力Qmax= (P+qL)/ 2= (91×103+5.8×159.8)/ 2=45963.42kg
最大彎矩Mmax=PL/ 4+qL2/ 8=36.5t·m=36.5×1000×9.8=357700N·m
3.2.2 擱置梁危險(xiǎn)截面(梁中心位置)抗彎強(qiáng)度校核
擱置梁采用H 型鋼雙拼,其危險(xiǎn)截面(梁中心位置)如圖6 所示。
圖6 擱置梁危險(xiǎn)截面示意圖
可見,擱置梁危險(xiǎn)截面(梁中心位置)抗彎強(qiáng)度為68.5MPa,小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2017 版中規(guī)定的Q235 抗彎許用應(yīng)力(205MPa),故滿足要求。
3.2.3 擱置梁危險(xiǎn)截面(梁中心位置)抗剪強(qiáng)度校核
抗剪強(qiáng)度:
由計(jì)算可知,擱置梁危險(xiǎn)截面(梁中心位置)抗剪強(qiáng)度為33MPa,小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2017 版中規(guī)定的Q235 抗剪許用應(yīng)力(120MPa),故滿足要求。
3.2.4 拉板校核
(1)拉板抗拉強(qiáng)度校核
拉板采用Q235b、δ=20mm 的鋼板制作,許用拉力為120MPa。
拉板抗拉強(qiáng)度:
(2)焊縫強(qiáng)度校核
每根拉板與HW600×200 型鋼共有4 道焊縫,焊縫承受剪切力。
焊縫總長(zhǎng)度:L=4×60=240cm
焊縫面積:A=L×δ×0.7=240×2×0.7=336cm2
(3)底座強(qiáng)度校核
底座由δ=20mm 的鋼板制作成箱型結(jié)構(gòu)(上下翼板、腹板均為20mm 鋼板),由于液壓提升裝置千斤頂?shù)鬃睆綖?3cm,中間腹板為主要受力結(jié)構(gòu),兩側(cè)鋼板作為加強(qiáng)筋。
(4)截面中心線Z 軸的慣性矩
Iz=2×40×2×11.52+2×2×203/ 12
=21160+2666.7=23826.7cm4
按照集中受力計(jì)算,則每臺(tái)擱置梁受彎矩:
M=91×103×98/ 4=2229500kg·cm
抗彎模量:
W=Iz/ Ymax=23826.7/ 12=1985.6cm3
抗彎強(qiáng)度:σ=M/ W=2229500/ 1985.6=1122.8<1600 kg/ cm2
截面中心線Z 軸的慣性矩:
τ=91×103/ 280=325<1300kg/ cm2
綜上可見,底座安全。
每只液壓提升裝置的額定起重量為100t,總起吊能力為200t,大于汽包起吊重量111.258t,最大起重量不超過總起重量的80%。每只液壓提升裝置配10 根鋼索,使用1×7- 15.24- 1860 鋼索,公稱截面積140mm2,破斷力260kN,參數(shù)詳見GB/ T5224- 2014《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》??傻?,總破斷力:10×26×2=460t。
根據(jù)液壓提升裝置說明書查得鋼索的安全系數(shù)為3 倍,則安全系數(shù):460÷111.258=4.1>3 倍,滿足使用要求。
大板梁頂標(biāo)高:H1=57600mm
汽包中心標(biāo)高:H2=50440mm
擱置梁底標(biāo)高:H3=56346mm
下錨頭高度:H4=1600mm
鋼絲繩長(zhǎng)度:H5=2879mm
則 高 度 余 量:H =H3- (H2+H4+H5)=56346-(50440+1600+2879)=1427mm
采用6*37- 1770- θ80 的鋼絲繩,長(zhǎng)度14m,捆綁汽包1 圈,則得到,鋼絲繩繞汽包一圈的周長(zhǎng):3.14×(1.78+0.08)=5.84m,起升長(zhǎng)度:7- 5.84=1.16m。
汽包傾斜30°起吊時(shí),其兩端與鍋爐鋼架的距離:22878mm×cos30°=19813mm<20800mm
可見,傾斜30°起吊時(shí),汽包的兩端與鍋爐鋼架有足夠的安全距離,汽包不會(huì)與鋼架發(fā)生碰撞。
液壓提升裝置是一種新型的起重工具,體積小,裝、拆方便,安全性能好,特別適用于特大特重設(shè)備吊裝。其具有以下特點(diǎn):
(1) 完備的制動(dòng)控制系統(tǒng)和安全自鎖系統(tǒng),工作機(jī)構(gòu)安全可靠,提升過程中不會(huì)打滑。雖然提升速度不如卷揚(yáng)機(jī)快,但工作無抖動(dòng),無噪聲,平穩(wěn)安全。
(2) 可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制,自動(dòng)化程度較高,投入人力少。
(3) 不受高度和起重量的限制,起吊能力更強(qiáng)大,適用更廣泛。不僅可用于火電機(jī)組汽包、發(fā)電機(jī)定子吊裝,而且可用于鍋爐模塊的吊裝。
但所使用的鋼絞線由于表面受擠壓變形,使用壽命不如普通鋼絲繩長(zhǎng)。一組鋼絞線一般使用3~5 次就需更換,使用成本較高。而且鋼絞線表面不耐腐蝕,容易銹蝕,不便于存放。