裂解炉大型吊装方案Word格式.docx
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4
模块Ⅳ
2.12
29.1
26.4
5
模块Ⅴ
1.111
16.5
27.511
6
模块Ⅵ
1.829
30.8
29.34
7
模块Ⅶ
2.026
28.7
31.366
8
收集器
9.24×
0.805
7.0
32.171
9
引风机
5.9×
2.91×
3.9
2台
33.887
10
汽包
φ1.65×
9.5
38.0
37.0
11
烟囱
φ1.6×
16.613
15.0
2座
38.387
56.0
12
辐射盘管
265×
0.8×
15.958
5.2
16组
18.078
34.5
13
TLE
2.1×
1.6×
11.7
13.7
8台
22.4
26.0
3.3.吊装现场情况简介
施工现场和生产装置较容易隔离,施工场地相对比较宽敞,场地也较为平整,地耐力可达30t/m2以上,这对此次吊装工作非常有利。
4.施工准备
4.1.施工技术准备
4.1.1.施工前要有经过审批的吊装方案。
施工方案要下发到有关技术人员和施工人员手中,并熟悉此方案。
4.1.2.绘制好吊装平、立面吊装图,现场勘查、测量,确定对流段模块放置位置以及行车路线、站车位置和接杆方向。
4.2.施工现场准备
4.2.1.施工现场首先要做好安全防火措施,周围搭设好防火墙,并配备足量的消防器材。
4.2.2.裂解炉钢结构框架安装找正达到规范要求并经监理公司签字确认,且基础二次灌浆完,具备大型吊装条件;
对流段模块在指定位置按要求组装好并经监理公司确认合格。
4.2.3.施工现场场地按要求整平,并清理干净,做到“四通一平”。
4.2.4.吊装框架、机索具按要求准备好,并经检查合格。
4.2.5.吊车经施工单位、建设单位等安全部门进行全面检查,合格后方可进车和站车以及进行接杆、吊装等作业。
5.施工方法
5.1.对流段模块主要参数描述
5.1.1.模块外形结构示意图
2758
5.1.2.模块重量明细表
名称
项目重量
(kN)
管束
101.0
―
100.0
81.0
54.0
117.0
85.0
-
翅片
16.0
25.5
75.0
34.0
71.0
70.5
管板
36.7
19.5
12.6
8.2
12.9
14.3
侧墙框架
76.0
28.4
23.1
25.1
15.2
22.9
24.4
10.3
墙板
18.3
13.6
15.7
13.5
19.7
侧墙衬里
82.0
52.2
60.1
31.5
51.9
57.5
40.0
西侧管箱
19.8
7.6
7.3
3.8
6.3
东侧管箱
16.7
9.0
8.4
4.4
7.2
8.0
平衡框架
8.1
5.5
5.8
5.7
5.3
总计
385.0
128.0
256.0
291.0
165.0
308.0
287.0
70.0
5.2.对流段模块捆绑型式选择
60º
绳长
按图示进行吊装,由于模块中心线两侧不完全对称,模块吊装时在管箱上产生了一偏重:
模块Ⅰ在东侧3.09kN,模块Ⅲ在西侧1.36kN,模块Ⅳ在西侧1.03kN,模块Ⅴ在西侧0.54kN,模块Ⅵ在西侧0.88kN,模块Ⅶ在西侧0.98kN。
但上述偏重不会影响吊装。
2100
tgα=8273/4620;
α=60.82º
ctgβ=1050/9475.6;
β=83.64
模块Ⅱ-Ⅶ
(括号内用于收集器)
tgα=4534/2320;
α=62.9º
(tgα=4488.56/2320;
α=62.67º
)
ctgβ=1050/5093.1;
β=78.1º
(ctgβ=1000/5052.68;
β=78.58º
5.3.对流段模块吊耳设计及核算
5.3.1.模块Ⅰ吊耳设计
5.3.1.1.模块Ⅰ吊耳结构型式
“A”
5.3.1.2.模块Ⅰ吊耳强度校核
取动荷系数k=1.5
吊装总负荷Q=385×
1.5=577.5kN
每个起吊点负荷Q1=577.5/4=145kN
吊耳环板处:
σSH=167.4/[(20-6.03)2.0]=6.0kN/cm2<
0.4Fy=0.4×
23.5=9.4kN/cm2
(σSH-拉应力、Fy-屈服强度σS)
在螺栓位置“A”处
竖直方向拉力σ=145/[(20-2×
2.6)2.0]=4.9kN/cm2
水平方向剪切力τ1=81.63/[(20-2×
2.6)2.0]=2.76kN/cm2
由于弯矩引起的水平剪切力τ2=(81.63×
220/200)/[(20-2×
2.6)2.0]=3.03kN/cm2
剪切总应力τ=τ1+τ2=2.76+3.03=5.79kN/cm2
总应力σr=(4.92+5.792)½
=7.58kN/cm2<
0.66Fy=0.66×
23.5=15.5kN/cm2
5.3.1.3.模块Ⅰ联接螺栓校核
螺栓选6×
M248.8级
联接板摩擦面受力分析
垂直方向摩擦力:
T1=145/6=24.17kN
水平方向摩擦力:
T2=81.62/6=13.6kN
由于扭矩引起水平方向摩擦力:
T3=(81.63×
220)/(2×
200)=44.9kN
总摩擦力:
T=[24.172+(13.6+44.9)2]½
=63.29kN<
170×
0.45=76.5kN
5.3.2.模块Ⅱ-Ⅶ吊耳设计
5.3.2.1.模块Ⅱ-Ⅶ吊耳结构型式
5.3.2.2.模块Ⅵ吊耳强度校核
取动荷系数k=1.5
吊装总负荷Q=308×
1.5=462kN
每个起吊点负荷Q1=462/4=115.5kN
σSH=133.37/[(20-6.03)2.0]=6.365kN/cm2<
竖直方向拉力σ=115.5/[(20-2×
2.6)1.5]=5.51kN/cm2
水平方向剪切力τ1=60.75/[(20-2×
2.6)1.5]=2.89kN/cm2
由于弯矩引起的水平剪切力τ2=(60.75×
170/100)/[(20-2×
2.6)1.5]=4.93kN/cm2
剪切总应力τ=τ1+τ2=2.89+4.93=7.82kN/cm2<
总应力σr=(5.512+7.822)½
=9.5kN/cm2<
5.3.2.3.模块Ⅵ吊耳联接处H钢翼缘板强度校核
H型钢规格为:
H200×
204×
12×
竖直方向拉力σ=115.5/72.28=1.598kN/cm2
2.6)1.2]=3.42kN/cm2
2.6)1.2]=5.815kN/cm2
剪切总应力τ=τ1+τ2=3.42+5.815=9.24kN/cm2<
总应力σr=(1.5982+9.242)½
=9.367kN/cm2<
所以H型钢翼缘板无需加强。
5.3.2.4.模块Ⅵ联接螺栓校核
螺栓选4×
T1=115.5/4=28.87kN
T2=60.75/4=15.18kN
T3=(60.75×
170)/(2×
100)=51.64kN
T=[28.872+(15.18+51.64)2]½
5.3.3.收集器吊耳设计
5.3.3.1.收集器吊耳结构型式
Ф18
5.3.3.2.收集器吊耳强度校核
吊装总负荷Q=70×
1.5=105kN
每个起吊点负荷Q1=105/4=26.25kN
σSH=30.31/[(15-6.03)1.5]=2.25kN/cm2<
竖直方向拉力σ=26.25/[(15-2×
1.8)1.5]=1.53kN/cm2
水平方向剪切力τ1=13.92/[(15-2×
1.8)1.5]=0.814kN/cm2
由于弯矩引起的水平剪切力τ2=(13.92×
150/150)/[(15-2×
剪切总应力τ=τ1+τ2=0.814+0.814=1.628kN/cm2<
总应力σr=(1.532+1.6282)½
=2.2kN/cm2<
5.3.3.3.模块Ⅵ联接螺栓校核
M168.8级
T1=26.25/4=6.56kN
T2=13.92/4=3.48kN
T3=(13.92×
150)/(2×
150)=6.96kN
T=[6.562+(3.48+6.96)2]½
=12.33kN<
75×
0.45=33.75kN
5.4.对流段模块吊装平衡框架设计及核算
5.4.1.模块Ⅰ平衡钢框架设计
5.4.1.1.模块Ⅰ顶部平衡钢架及底部拉杆示意图
∠75×
拉杆直径为Φ12,两端有150mm的螺纹部分,并在两端带2个螺帽和垫片。
模块安装完后拆掉拉杆。
为了拆卸方便,该框架和模块之间联接点采取螺栓联接型式,框架其它节点采取焊接型式。
见螺栓联接节点简图:
5.4.1.2.模块Ⅰ顶部平衡钢架强度和稳定性校核
由吊装角引起的X、Y向力按全部由模块顶部角钢框架承担计算:
Y
框架受力简图:
C节点
BC′杆受压:
惯性半径i=(I/A)½
=(98.71/10.16)错误!
链接无效。
=3.12cm
柔度λ=μl/i=1×
173.1/3.12=55.5
查表得,折减系数φ=0.864
BC′杆所受压应力σ=N/A0=118.94/10.16=11.7kN/cm2<Φ[σ]=0.864×
14=12.1kN/cm2
CC′杆受拉:
CC′杆所受拉应力σ=N/A0=132.2/10.16=13.01kN/cm2<[σ]=14kN/cm2
5.4.1.3.模块Ⅰ底部拉杆强度校核
σ=(18.55×
20/265.8)/[3π(0.6)2]=0.411kN/cm2<
[σ]=14kN/cm2
5.4.1.4.模块Ⅰ与平衡框架联接螺栓的选择
选3×
M16×
508.8级
摩擦面最大摩擦力f=μF=0.45×
3=101.25kN
联接点所受剪切力T=(81.632+18.552)1/2=83.7kN<f
5.4.2.模块Ⅱ-Ⅶ平衡钢框架设计
5.4.2.1.模块Ⅱ-Ⅶ顶部平衡钢架及底部拉杆示意图
∠70×
70×
5.4.2.2.模块Ⅵ顶部平衡钢架强度和稳定性校核
由吊装角引起的X、Y向力按全部由模块顶部角钢框架承担计算。
AB′杆受压:
=(68.73/8.16)错误!
=2.9cm
143.8/2.9=49.6
查表得,折减系数φ=0.888
AB′杆所受压应力σ=N/A0=75.31/8.16=9.23kN/cm2<Φ[σ]=0.888×
14
=12.43kN/cm2
BB′杆受拉:
BB′杆所受拉应力σ=N/A0=89.02/8.16=10.9kN/cm2<[σ]=14kN/cm2
5.4.2.3.模块Ⅵ底部拉杆强度校核
σ=(27.5×
20/179.29)/[2π(0.6)2]=1.357kN/cm2<
5.5.对流段模块稳定性核算
模块侧墙受力情况可简化为受均布载荷的重力(按承受全部重量计算)和集中载荷的支反力。
5.5.1.模块Ⅰ稳定性核算
q
侧墙受力分析简图:
9240
均布载荷集度:
q=1.5×
385/(2×
13)=22.2kN/m
板5
α=1098/1485=0.74
К=(0.74+1/0.74)2×
(2.1/1.1)=8.35
许用应力[σ]=8.35×
(1378×
0.5/148.5)2
=179.7kg/cm2=1.79kN/cm2>
1.001kN/cm2
5.5.2.模块Ⅴ强度核算
165/(2×
9.24)=13.39kN/m
惯性矩I=1/12×
0.5×
107.13+2×
861+2×
23.71
×
(110/2)2=196294cm4
最大弯矩Mmax=1/8×
13.39×
4.642=36kN/cm2
弯曲应力σmax=(3600×
110/2)/196294=1.0kN/cm2
773
5.5.3.模块Ⅵ强度核算
308/(2×
9.24)=25kN/m
1829
α=773/914.5=0.845
К=(0.845+1/0.845)2×
(2.1/1.1)=7.85
许用应力[σ]=7.85(1378×
0.5/91.45)2=445kg/cm2
=4.45kN/cm2>
0.96kN/cm2
5.6.对流段模块刚度核算
由于钢件和耐火浇注料弹性模量的不一致,模块的挠曲变形会引起两者结合面处产生一定的内应力,故模块的挠度必须控制在一定范围内。
5.6.1.模块Ⅴ侧墙受力分析
载荷集度q=1.5×
165/(924×
2)=0.1339kN/cm
侧墙惯性矩I=196294cm4
弹性模量E=21000kN/cm2
EI=21000×
196294=4.122×
109kN·
cm2
5.6.2.模块Ⅴ挠度计算
弯矩图:
M[kNcm]
MA=1/2×
0.1339×
230.02=3542kN•cm
ME=1/8×
464.02-1/2×
2302=3604-3542=62kN•cm
ME′=1/8×
464.02=3604kN•cm
C处挠度(单位力法计算)
单位力弯矩图:
-2300
M1A′=1×
2300=230.0cm
l
δC=MM1′(dx/EI)=1/4×
(-3542)×
(-230.0)×
230.0/EI+1/2×
464.0/EI+1/3×
(+3604)×
464.0/EI
=(46.84+189.00+128.21)×
106/EI
=107.63×
106/(4.122×
109)=0.02611cm
E处挠度
D
M2E′=1/4×
1×
464.0=116.0cm
δE=MM2′(dx/EI)=1/2×
(+116.0)×
(+3604)
(+116.0)×
[(4642+2322)/(464×
EI)]
=(-95.32+80.83)×
=-14.49×
106/(4.122×
109)=-0.00352cm
5.6.3.模块Ⅴ挠度曲线
0.04mm
挠度最大的模块Ⅴ经计算其端部最大挠度为0.26mm,另外衬里浇注料并不是一直连续在整个板面上的,而是在管板处断开,浇注料最大连续长度仅为2320mm。
基于上述原因,鲁姆斯认为0.26mm的挠度可以接受。
5.7.烟囱强度及刚度核算
5.7.1.烟囱强度核算
烟囱受力分析简图
830.65cm
载荷集度q=1.5×
15×
9.81/1661.03=0.1329kN/cm
M[kN·
cm]
45849.1
最大弯矩Mmax=1/8×
0.1329×
1661.32=45849.1kN·
cm2
弯曲应力σmax=45849.1/[π(161.63-1603)/32]=3.76kN/cm2<[σ]=14kN/cm2
5.7.2.烟囱刚度核算
E=21000kN/cm2
I=π(D4-d4)/16=π×
(161.64-1604)/64=1305565cm4
EI=2.742×
1010kN·
单位力(C点加力)弯矩图:
B
A
C
415.3
Mc=1/8×
Mc′=-1661.3/4=415.3cm
C点处挠度:
δC=MCMC′(dx/EI)
=-[1/3×
45849.1×
415.3×
(1661.32+830.652)/1661.3]/2.742×
1010
=0.48cm
烟囱吊装挠度曲线:
由于烟囱衬里厚度仅为50mm,鲁姆斯认为该挠度值是可以接受的。
5.8.大型吊装平衡梁的设计及核算
5.8.1.烟囱和TLE吊装扁担的设计
k·
G/2
5.8.1.1.烟囱吊装示意图及受力分析图
5.8.1.2.TLE吊装示意图
尾部吊耳
5.8.1.3.烟囱和TLE扁担结构图(括号内为TLE扁担长度)
4×
M168.8
5.8.1.4.烟囱扁担稳定性校核
扁担惯性半径:
i=[πr3t/(2πrt)]½
=r/
(2)½
=10/
(2)½
=7.071cm
扁担柔度:
λ=μl/i=1×
160/7.071=22.63
查表得:
折减系数φ=0.975
则φ[σ]=0.975×
14=13.65kN/cm2
扁担所受压力:
N=(1.5×
9.81/2)tg30°
=63.718kN
扁担所受压应力:
σ=N/A=63.718/[π(10.82-102)/4]=4.878kN/cm2<φ[σ]
5.8.2.辐射段盘管吊装框架
该吊装框架鲁姆斯已有详细设计,这里不再进行论证。
吊装框架简图(见下页图)
56.2
5.9.大型吊装钢丝绳的选择
5.9.1.模块吊装钢丝绳的选择
5.9.1.1.模块Ⅰ吊装钢丝绳的选择
取安全系数k=5
选公称抗拉强度1550Mpa、φ43.0,6×
37股单股,则:
钢丝绳总破断拉力:
Pp=1080000×
0.82/5=177kN>
T=167.4kN
钢丝绳长度:
选四根时l≥9245mm,选两根时l≥18490mm。
5.9.1.2.模块Ⅱ-Ⅶ吊装钢丝绳的选择
选公称抗拉强度1550Mpa、φ47.5,6×
Pp=1305000×
0.82/5=214.0kN>
T=133.37kN
选两根,l=13000mm。
5.9.1.3.收集器吊装钢丝绳的选择
选公称抗拉强度1550Mpa、φ14.5,6×
37股双股,则:
[k·
G/2]
Pp=152500×
0.82/5=25.0kN>
T=30.31/2=15.2kN
选四根,l≥4922×
2=9844mm。
5.9.2.烟囱吊装钢丝绳的选择
选公称抗拉强度1550Mpa、φ28
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- 裂解炉 大型 吊装 方案
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