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        一體化成套設(shè)備整體吊裝技術(shù)應(yīng)用

        2023-11-17 07:35:14
        城市道橋與防洪 2023年10期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        陶 然

        [上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司,上海市 200092]

        0 引言

        盤片式污泥干化機作為污泥干化焚燒處理工藝的核心設(shè)備,在污泥處置工程中的應(yīng)用逐漸開始推廣。根據(jù)污泥干化焚燒工藝及設(shè)備制造商安裝要求,干化機作為成套設(shè)備,需整體吊裝。本文將著重從吊裝工藝流程、吊裝安全驗算及吊裝安全技術(shù)控制進(jìn)行闡述穿窗吊裝及水平運輸施工方法,為類似的成套設(shè)備吊裝就位提供參考。

        1 工程概況

        某地區(qū)污水廠污泥處理處置工程,設(shè)計污泥處理規(guī)模800 t/d(以含水率80%的脫水污泥計),設(shè)計兩條生產(chǎn)線,采用干化+焚燒工藝,主要建構(gòu)筑物是污泥干化焚燒車間。

        污泥干化焚燒車間為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),主體結(jié)構(gòu)為兩層,局部一層。按工藝分區(qū)設(shè)置為:污泥接收存儲區(qū)、污泥預(yù)干化區(qū)、污泥焚燒煙氣處理區(qū),配套輔助用房等。污泥接收存儲區(qū)為一層,地上為卸料大廳,地下為儲泥池;污泥預(yù)干化區(qū)為二層,上層布置干化車間,下層為半干污泥泵房;污泥焚燒煙氣處理區(qū)為一層,主要布置焚燒爐、煙氣處理等設(shè)備。工藝設(shè)備主要有焚燒爐、干化機、空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵器、煙煙換熱器、濕式洗滌塔等。

        根據(jù)工藝設(shè)計布置要求,空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵、煙煙換熱器、濕式洗滌塔布置在污泥焚燒煙氣處理區(qū);干化機布置在污泥預(yù)干化區(qū),二層平臺上。根據(jù)設(shè)備制造商安裝要求,空預(yù)器、余熱鍋爐、靜電除塵器、布袋除塵、濕式洗滌塔采用分段吊裝、拼裝;煙煙換熱器、干化機采用整體吊裝。設(shè)備本身及分段后自重及尺寸較大的設(shè)備主要有空預(yù)器、余熱鍋爐,整體吊裝自重及尺寸較大的設(shè)備是干化機。主要設(shè)備重量、尺寸參數(shù)見表1。

        表1 主要設(shè)備重量、尺寸參數(shù)表

        污泥焚燒煙氣處理區(qū)為一層,建筑空間較大,且屋面為鋼結(jié)構(gòu)屋面,設(shè)備可先安裝,后進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)屋面施工。空預(yù)器、余熱鍋爐可用汽車吊直接進(jìn)行分段吊裝。干化機安裝在污泥預(yù)干化區(qū)二層,可采用先安裝設(shè)備再進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)施工,或先進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)施工再進(jìn)行安裝設(shè)備兩種方法。若采用先安裝設(shè)備,再進(jìn)行土建結(jié)構(gòu)的施工方法,二層平臺增加8 臺干化機,3 360 kN 自重荷載,需重新計算二層平臺模板支撐體系及拆模時間,且影響上層結(jié)構(gòu)模板支撐體系的搭設(shè)。從工期及經(jīng)濟效益考慮,采用土建框架結(jié)構(gòu)施工完成后,再進(jìn)行設(shè)備安裝的方法。由于土建結(jié)構(gòu)施工完畢,單臺汽車吊無法將干化機吊入車間內(nèi),需采用主輔吊車配合進(jìn)行穿窗吊,利用車間內(nèi)設(shè)置的鋼軌道及電動葫蘆將干化機拖進(jìn)車間內(nèi),再利用鋼軌道及搬運小坦克將設(shè)備轉(zhuǎn)運至設(shè)備基礎(chǔ)上。干化機主輔吊車、縱橫向鋼軌道、電動葫蘆布置、吊裝布置見圖1,主輔吊車吊裝詳見圖2、圖3。

        圖1 設(shè)備吊裝布置圖(單位:mm)

        圖2 主吊機吊裝立面圖

        圖3 輔吊機吊裝立面圖

        2 成套設(shè)備整體吊裝技術(shù)應(yīng)用[1-4]

        2.1 吊裝設(shè)備工況分析

        干化機尺寸長15 m,高、寬為2.5 m,自重42 t,8臺。干化機出場時,設(shè)備制造商在前后兩端分別設(shè)置了鞍座,供設(shè)備吊裝、安裝使用,鞍座中心距離7.5 m。

        2.1.1 吊裝設(shè)備驗算

        二層平臺高度8.5 m,設(shè)備基礎(chǔ)高0.5 m,設(shè)備安裝高度9 m。

        鋼絲繩計算鋼絲繩與設(shè)備水平夾角60°計算,干化機采用四點吊,鋼絲繩長度15 m,吊鉤至吊物垂直高度13 m。

        吊裝高度為結(jié)構(gòu)高度+安裝間隙+鋼絲繩高度=9+0.5+13=22.5 m。

        2.1.2 主吊機驗算

        吊機中心距墻9.0 m,回轉(zhuǎn)半徑:10 m,主吊機主臂長度: 24.6 m,300 t 汽車吊額定負(fù)荷:

        51 t>G=K(G1+q)=1.1×(42+3)=49.5 t,滿足安全使用條件。

        2.1.3 主吊機吊裝索具選擇

        根據(jù)設(shè)備長度及吊耳位置選用四根L=15 m 鋼絲繩,鋼絲繩與水平面夾角為60°,四點吊三點驗算原則,單根鋼絲繩承受荷載為:

        Gp=G1/ 3×1/sin β=49.5/3×1/sin 60°=19.05 t式中:Gp為單根鋼絲繩承受荷載;G1為設(shè)備吊裝重量;β 為鋼絲繩與水平面夾角。

        本次吊裝選用6×37S+FC,抗拉強度為1 770 MPa系列鋼絲繩,安全系數(shù)為6。

        主吊繩選用Ф46 鋼絲繩,其破斷拉力為1 240 kN。

        許用拉應(yīng)力[P]=1 240 kN/6=206.67 kN

        吊裝荷載Gp=19.05 t×9.8 N=186.69 kN

        許用拉應(yīng)力[P]>Gp

        故選用6×37S+FC-Φ46 鋼絲繩作為主吊繩,能滿足吊裝要求。

        2.1.4 輔吊機驗算

        回轉(zhuǎn)半徑:18 m,輔吊機主臂長度: 28.81 m,200 t汽車吊額定負(fù)荷:

        31.5 t>G/2=24.75 t,滿足安全使用條件。

        2.1.5 輔吊機索具選擇

        根據(jù)設(shè)備長度及吊耳位置選用兩根L=2.5 m 鋼絲繩使用,輔吊車起吊時,設(shè)備一端已放在運輸小坦克上,此時輔吊車承受設(shè)備一半的重量,故單根鋼絲繩承受荷載為:

        式中:Gp為單根鋼絲繩承受荷載;G1為設(shè)備吊裝重量。

        本次吊裝選用6×37S+FC,抗拉強度為1 770 MPa系列鋼絲繩,安全系數(shù)為6。

        輔吊繩選用Ф36 鋼絲繩,其破斷拉力為757 kN。

        許用拉應(yīng)力[P]=757 kN/6=126.2 kN

        吊裝荷載G1=12.4 t×9.8 N=121.52 kN

        許用拉應(yīng)力[P]>G1

        故選用6×37S+FC Φ36 鋼絲繩作為主吊繩,能滿足吊裝要求。

        2.1.6 卸扣選擇

        卸扣承受的拉力計算,按四點吊三點驗算

        根據(jù)GB/T 25854—2010《一般起重用D 型和弓形鍛造用卸扣》,選用WLL6-20T 的卸扣,極限荷載20 t。

        2.1.7 電動葫蘆驗算

        (1)小坦克軸承摩擦力計算

        運輸干化機時,干化機鞍座下墊四個運輸小坦克,前后各兩個,每個小坦克有四個滾動軸承

        式中:F1為軸承內(nèi)滾珠摩擦力;U 為摩擦系數(shù),一般在0.001~0.003 此處取0.002;P 為軸承負(fù)荷。

        (2)軸承在軌道上滾動摩擦力計算

        式中:F2為軸承滾動摩擦力;U 為摩擦系數(shù),此處取0.01;G 為設(shè)備重量。

        (3)總摩擦力

        軸承有時不同軸或軸承滑動,為保證葫蘆受力,此處將摩擦力放大10 倍,取49.3 kN。

        現(xiàn)場選用的10 t 電動葫蘆滿足要求。

        2.1.8 千斤頂選型計算

        現(xiàn)場選用50 t 千斤頂滿足要求。

        2.2 吊裝地基承載力分析

        本次吊裝最大吊車為300 t 汽車吊,最重設(shè)備為42 t。

        地基的荷載:

        式中:G1為吊車自重,G1≈79.68 t;G2為吊車配重,G2≈50.5 t;G3為設(shè)備最大重量,G3=42 t。

        汽車吊單支腿按0.25 m2,按吊裝時最不利情況兩腿受力時計算。

        地基承受壓力值

        =0.5G×10/S

        =0.5× 172.18 t×10 /0.5 m2=1721.8 kPa。

        回填土路基承受力約為170 kPa,回填土路基不滿足吊裝要求,需增設(shè)路基箱進(jìn)行加強,支腿墊板為路基箱2.5 m×6 m,路基箱重2 t。

        地基承受壓力值

        =(0.5×172.18+2)×10/15 = 57.4 kPa

        加鋪路基箱后回填土承載力滿足吊裝要求。

        2.3 吊裝前準(zhǔn)備條件

        吊裝地基承載力滿足吊裝要求,二層結(jié)構(gòu)混凝土及設(shè)備基礎(chǔ)混凝土強度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求,能承受干化機荷載。車間二層吊裝區(qū)域外側(cè)墻體不得砌筑,作為設(shè)備轉(zhuǎn)運通道。干化機已運輸?shù)降跹b現(xiàn)場,經(jīng)檢查符合設(shè)計圖紙要求,并具備起吊條件。

        機械準(zhǔn)備:300 t 汽車吊、200 t 汽車吊、U 型卸扣30 t,6 副,4 臺30 t 運輸小坦克、5 臺10 t 電動葫蘆、4 臺50 t 千斤頂。

        人員準(zhǔn)備:起重工2 人,信號工4 人,安全員2人,普工12 人。

        2.4 干化機吊裝工藝流程

        設(shè)備基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強度、位置、高程復(fù)核→吊裝地基承載力校核及處理→縱橫向?qū)к変佋O(shè)→干化機起吊→擱置運輸小坦克→主輔吊車換吊→電動葫蘆牽引干化機→擱置后端運輸小坦克→解除輔吊車→電動葫蘆牽引干化機至橫向軌道→干化機頂升、運輸小坦克轉(zhuǎn)向→換橫向電動葫蘆牽引→干化機頂升、搬運坦克撤除→干化機就位→設(shè)備地腳螺栓固定。

        2.5 吊裝技術(shù)

        軌道敷設(shè):在車間內(nèi)敷設(shè)縱向軌道兩道,橫向軌道四道。軌道采用500 mm×300 mmH 型鋼兩根并排焊接,高度500 mm,寬度600 mm??v向?qū)к壷芯€間距1.83 m,將干化機沿縱向從室外拖到室內(nèi);橫向軌道四道,將設(shè)備基礎(chǔ)兩兩連接起來,導(dǎo)軌與基礎(chǔ)等高,導(dǎo)軌間距7.5 m,將干化機沿橫向倒運至設(shè)備基礎(chǔ)上。導(dǎo)軌之間采用工字鋼進(jìn)行橫向連接,間距2 m,防止傾覆。

        電動葫蘆安裝:在縱向軌道末端,設(shè)一臺10 t 電動葫蘆,橫向軌道末端設(shè)四臺10 t 電動葫蘆,并與縱橫向軌道固定牢靠。

        吊裝順序:干化機共8 臺,吊裝按照從里到外的順序,依次完成。

        設(shè)備吊裝:首先用主吊車將設(shè)備吊至9.5 m 高度,擺動汽車吊大臂,將設(shè)備長度方向一端緩慢吊入車間,當(dāng)設(shè)備進(jìn)入至車間達(dá)設(shè)備的1/3 長度時,將兩個運輸小坦克分別放置于兩組鋼軌上,松主吊車鋼絲繩,緩慢下降,將干化機一端放置于小坦克上。

        保持主吊機吊裝狀態(tài)不動,用縱向軌道末端電動動葫蘆將干化機牽引住,防止干化機倒溜,用輔吊車吊住設(shè)備尾部。輔吊車吊點與主吊車吊點在同一位置,保持輔吊車鋼絲繩受力與干化機垂直,緩慢提升輔吊車鋼絲繩,將干化機尾部輕輕吊起,使主吊車鋼絲繩不再受力,當(dāng)主吊車鋼絲繩呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時取下主吊車鋼絲繩。

        啟動縱向軌道末端電動葫蘆,用電動葫蘆作牽引,將干化機沿縱向軌道緩慢的往車間內(nèi)部拖,輔吊車隨設(shè)備前進(jìn)方向緩慢擺動大臂。當(dāng)設(shè)備全部進(jìn)入車間框架后,將另外兩個運輸小坦克置于軌道上,松輔吊車鋼絲繩將干化機尾端放置在小坦克上,當(dāng)鋼絲繩呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時,取掉輔吊車鋼絲繩。

        電動葫蘆繼續(xù)牽引設(shè)備至縱向軌道與橫向軌道交接處,停止?fàn)恳苫瘷C,隨后用四臺千斤頂將干化機頂起,將小坦克進(jìn)行90°轉(zhuǎn)向,松弛千斤頂,干化機落在轉(zhuǎn)向后的小坦克上。利用橫向軌道處手動葫蘆將干化機牽引住,松開縱向軌道手動葫蘆。啟動橫向軌道電動葫蘆,將干化機沿橫向軌道緩慢的拖到設(shè)備基礎(chǔ)位置,設(shè)備安裝位置復(fù)核完成后,再次利用千斤頂將干化機頂起,拖出運輸小坦克,緩慢松掉千斤頂,干化機落在設(shè)備基礎(chǔ)上,設(shè)備安裝就位。

        3 吊裝安全技術(shù)控制要點

        3.1 主吊車解鋼絲繩必備條件

        當(dāng)主吊車將干化機吊入車間內(nèi),干化機一端放在運輸小坦克上,縱向軌道手動葫蘆牽引住干化機前端,輔助吊車吊住設(shè)備尾部后,需解除主吊車鋼絲繩。這時需確保電動葫蘆于干化機牽引倒鏈張緊,并在運輸小坦克后端加裝軌道限位器,防止干化機倒溜。輔吊車吊住干化機尾端,需輕輕抬起干化機尾端,讓輔吊車充分受力,當(dāng)主吊車鋼絲繩不再受力,呈現(xiàn)松弛狀態(tài)時,取下主吊車鋼絲繩。

        3.2 輔吊與電動葫蘆牽引協(xié)調(diào)配合

        干化機一端放在運輸小坦克上,輔吊吊住干化機尾部,電動葫蘆牽引干化機往前移動時,需密切關(guān)注,干化機水平度、設(shè)備偏移情況及輔吊吊車狀況。電動葫蘆牽引力只需略微大于運輸小坦克滑動阻力,牽引速度要緩,輔吊大臂擺動速度于電動葫蘆牽引速度相匹配。干化機往前移動,輔吊大臂跟隨擺動,保持同步。干化機每往前移動500 mm,停止?fàn)恳?,檢查干化機尾部水平度,輔吊鋼絲繩是否垂直,防止干化機尾部出現(xiàn)偏移,脫離縱向鋼軌道中心線。當(dāng)檢查確認(rèn)沒有問題后,啟動電動葫蘆,繼續(xù)牽引干化機。

        4 結(jié)語

        區(qū)別于室內(nèi)吊裝,一體化成套設(shè)備吊裝需要從室外穿越主體結(jié)構(gòu)一側(cè)框架進(jìn)入室內(nèi),本工程采用主輔汽車吊吊裝,縱橫向鋼軌道水平運輸?shù)姆绞竭M(jìn)行就位,單臺設(shè)備就位時間僅2 h,8 臺干化機吊裝僅需兩天時間,設(shè)備吊裝安全可控,通過精確的吊裝計算,吊裝環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)控制,為一體化成套設(shè)備吊裝提供了安全可靠的保證。

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