楊宏波

陜西化建工程有限責任公司 陜西楊凌 712100

1 反應器參數(shù)及特征

福建美得石化丙烷脫氫制丙烯項目90 萬t/ a 丙烷脫氫制丙烯裝置8 臺大型臥式反應器安裝于裝置西南側(cè)反應區(qū)框架上，框架主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，反應器直徑7900mm、長度20204mm、凈重301150kg。

受現(xiàn)場安裝條件限制，設備底部兩根大接管隨同設備制作完成。由于反應器外形幾何尺寸大、筒體壁厚薄（厚度25mm），且外部有箍圈及橫梁等較復雜結(jié)構(gòu)，底部靠近封頭兩端各一根大接管隨設備制造完成。設備運輸為側(cè)向裝車，使得底座不在正下方，設備吊裝就位之前需要翻轉(zhuǎn)，所以反應器吊裝難度較大。圖1 為反應器運輸進場狀態(tài)圖。

圖1 反應器運輸進場狀態(tài)圖

2 反應器翻轉(zhuǎn)技術(shù)要點

由于吊裝現(xiàn)場狹小，經(jīng)綜合分析設備特點、到貨狀態(tài)、工期及現(xiàn)場實際條件，本著經(jīng)濟合理的原則, 反應器采用空中翻轉(zhuǎn)吊裝技術(shù)，卸車、空中翻轉(zhuǎn)與吊裝就位一次完成。反應器設備翻轉(zhuǎn)利用設備底部D/ H/ F 大接管自重（合計30t）產(chǎn)生的偏重來實現(xiàn)。圖2 為反應器吊裝翻轉(zhuǎn)圖。

圖2 反應器吊裝翻轉(zhuǎn)圖

2.1 吊裝機械選擇

主吊采用1 臺800t 履帶吊，空中翻轉(zhuǎn)輔助吊機采用1 臺260t 履帶吊，對于超起配重移位、吊索具掛設、路基板鋪設及倒運等配合工作采用1 臺80t 汽車吊。

2.2 吊點位置選擇及吊耳設計

反應器翻轉(zhuǎn)主、輔吊耳的設計考慮了反應器筒體壁厚較薄的實際情況，吊點均選取在加強圈位置，并設置補強板。初步方案選擇在反應器上部“仙人掌”接管管口兩側(cè)箍圈位置設置主吊耳，溜尾吊點選擇兜掛于E、F 兩根大接管根部，經(jīng)核算接管受力不能滿足設備圖紙要求，因此對吊裝初步方案做了調(diào)整和優(yōu)化。圖3 為反應器大接管外載荷設計條件，表1 為反應器接管設計允許最大載荷表。

表1 反應器接管設計允許最大載荷表

圖3 反應器大接管外載荷設計條件

在反應器頂部“仙人掌”接管管口兩側(cè)支座加強圈上對稱設置2 組板式吊耳作為設備翻轉(zhuǎn)主吊耳，單側(cè)每組2只板式吊耳，共設置4 只主吊耳，以增加吊裝受力點、降低設備筒體吊點處局部載荷及應力。先焊接吊耳主板，然后焊接設備補強筋板、吊耳筋板，將吊耳與加強圈焊接為一體，并對加強圈加設筋板對吊點局部補強。輔助翻轉(zhuǎn)吊點選擇設備箍圈底部位置，并對稱設置2 個板式吊耳。

2.3 吊裝翻轉(zhuǎn)吊索具系統(tǒng)設置

反應器翻轉(zhuǎn)過程中，主吊鋼絲繩在起始階段會與加強圈緊密貼合。隨著設備翻轉(zhuǎn)角度變化，主吊鋼絲繩會逐漸脫離設備加強圈，輔助翻轉(zhuǎn)鋼絲繩會逐漸貼合加強圈。為防止出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)輔助鋼絲繩突然從加強圈兩側(cè)邊沿滑脫造成吊裝沖擊和擺動，確保吊裝過程平穩(wěn)，同時防止并減小翻轉(zhuǎn)過程中吊耳沿反應器縱向中心線受到較大分力及彎矩，翻轉(zhuǎn)吊索具系統(tǒng)對于主吊、輔助翻轉(zhuǎn)吊車均掛設了平衡梁；在主吊繩下端（平衡梁下方）掛設兩只200t 級滑輪；在輔助鋼絲繩相應的設備加強圈兩側(cè)位置焊接擋板，確保鋼絲繩在翻轉(zhuǎn)過程中不會出現(xiàn)滑脫。反應器吊索具掛設情況見圖4。反應器空中翻轉(zhuǎn)吊裝施工圖見圖5。

圖4 反應器吊索具掛設

圖5 反應器空中翻轉(zhuǎn)吊裝施工圖

3 吊裝受力核算

3.1 吊耳受力核算

吊耳材質(zhì)：Q345R；

許用應力：［σ］=178MPa；

角焊縫系數(shù)：φα=0.7；

綜合影響系數(shù)：考慮吊裝沖擊、多個吊耳載荷分配不均等因素，取K=1.65；

相關尺寸：吊耳板根部焊縫長度L=900mm，吊耳板厚度S=80mm，吊耳板兩側(cè)加強環(huán)厚度S1=20mm，吊耳板半徑R=210mm，吊耳孔直徑D=140mm，加強環(huán)外徑D1=350mm；反應器吊裝質(zhì)量275t，單只吊耳最大起吊重量WL=275/ 4=69t；

由于主吊機吊鉤、溜尾吊機吊鉤均使用平衡梁，因此鋼絲繩與設備橫向夾角始終保持為0°。

吊耳受力分析：4 只板式吊耳位于“仙人掌”兩側(cè)支座加強圈靠下位置，設備翻轉(zhuǎn)初始狀態(tài)溜尾力最大，即初始狀態(tài)溜尾吊耳受力為最大，設備翻轉(zhuǎn)完成后的狀態(tài)下主吊耳受力為最大。

吊索方向載荷：FL=K×WL=1.65×69=114t。

吊耳板孔最大拉應力，保守計算見式（1）。

吊耳板吊索方向最大剪應力，保守計算見式（2）。

3.2 反應器翻轉(zhuǎn)初始狀態(tài)溜尾力核算

反應器溜尾力最大時為翻轉(zhuǎn)初始狀態(tài)，受力分析經(jīng)CAD 作圖（圖6）。溜尾吊索緊密貼合在箍圈外圓周，吊索豎直向上，可以認為作用在圖6 所示的Fmax與外箍圈相切位置點；同理，主吊吊索在反應器外側(cè)鋼絲繩T2。

反應器設備吊裝質(zhì)量：

G=G1+G2=245t+30t=275t=275000kg；

反應器外箍圈的直徑：D箍圈=9.15m。

設備下部管口E/ F/ H（質(zhì)量30t）裝車時斜朝向地面，與地面成30°夾角；重心位置偏離設備筒體豎向中心線5.278m；主吊索平衡梁在設備外側(cè)吊索受力為圖6 所示T2，主吊索平衡梁在設備內(nèi)側(cè)吊索受力為圖示T1，T1與水平線夾角79°。

依據(jù)力矩平衡原理得式（3）。

其中，T1v=T1sin79°，T1h=T1cos79°。

主吊平衡梁下方卡環(huán)連接的定滑輪兩側(cè)鋼絲繩受力相等，即T2=T1；

代入數(shù)值，求得反應器溜尾力最大值：Fmax=130t。

反應器翻轉(zhuǎn)初始主吊索受力：T2=T1=86.2t，則翻轉(zhuǎn)初始單只吊耳吊索方向拉力為T2/ 2=43.1t。

3.3 反應器翻轉(zhuǎn)完成狀態(tài)受力核算

反應器翻轉(zhuǎn)完成時，受力狀態(tài)如圖7 所示。此時，主吊耳受力為最大，單只吊耳豎直方向分力為T1vmax=G/ 4=T1maxsin73°，G=275t，則T1max=71.39t，為主吊索具最大受力。

3.4 吊機負荷核算

QUY260 型260t 履帶吊，主臂長24m，作業(yè)半徑8m，額定 載 荷 176.9t， 吊 索 具 重 量 約 10t， 負 荷 率 為140/ 176.9t=79.1%＜100%，所以260t 履帶吊負荷符合要求。

3.5 索具受力核算

配置Φ120mm×30m 壓制鋼絲繩2 根，鋼絲繩對折后中間部位系掛在平衡梁下方的500t 卡環(huán)處（500t 卡環(huán)與200t 滑車連接）。故鋼絲繩在500t 卡環(huán)處產(chǎn)生折減，沿鋼絲繩方向最大拉力T1max=71.39t，R=D/ d，D=165mm，d=120mm，R=D/ d=165/ 120=1.375≤6，代入公式E=（100- 50/ R0.5）%，得E=57.4%。

主吊鋼絲繩受力123t×2 根×2 股×0.574=282t＞275t。所以主吊索滿足吊裝安全要求。

4 結(jié)語

本技術(shù)主要通過合理選擇吊點位置，使用平衡梁與滑輪組合，利用設備自身大接管偏重，實現(xiàn)了反應器的卸車、空中翻轉(zhuǎn)與吊裝全過程一次完成，吊裝過程安全可靠、經(jīng)濟高效。