60万吨真空制盐项目蒸发罐吊装.docx
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60万吨真空制盐项目蒸发罐吊装
平煤集团煤基联合化工产业园80万吨/年联碱一期工程
60万吨/年真空制盐项目设备安装工程
蒸发罐吊装方案
中国化学工程第四建设公司
THEFOURTHCONSTRUCTIONCORPORATIONOFCHINANATIONALCHEMICALENGINEERING
二00七年六月十二日
审批页
建设单位:
监理单位:
施工单位:
平煤集团有限责任公司北京轻鑫监理公司中国化学工程第四建设公司
批准:
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审核:
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编制:
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目录
1工程概况4
1.1概述4
1.2工程内容4
1.3本工程施工的技术关键4
1.4本方案编制的依据5
2吊装方法、施工程序及技术要求5
2.1吊装方法5
2.2主要施工程序及技术要求6
2.2.1施工工艺流程6
2.2.2技术要求6
2.3吊装过程注意事项10
3蒸发室吊装受力分析计算说明11
3.1第V效蒸发室吊装受力分析11
3.1.1第V效蒸发室有关数据及受力分析表11
3.1.2蒸发室整体起吊受力分析及各部分受力计算表12
4绑扎钢丝绳选择14
4.1定滑轮固定绑扎绳14
4.2设备吊耳绑扎绳14
5井架材料选择14
6设备吊耳选择16
7劳动力资源计划与吊装组织管理机构17
7.1组织管理机构17
8工机具计划19
8.1主要工机具一览表19
8.2主要技措材料一览表21
9工期、进度计划安排及工期控制措施21
10质量、安全技术要求22
1工程概况
1.1概述
本制盐工艺采用I~V效蒸发制盐,作为真空制盐工艺核心设备的蒸发罐位于制盐主厂房框架内,A~C轴间与2~7轴间的空间区域,蒸发罐分为加热室、蒸发室、循环管三部分,I~V效蒸发罐重量依次为159.4t、161.1t、178.9t、199.7t、226.95t。
由于蒸发罐重量比较重,长度大,且安装在厂房内,不宜采用汽车吊进行吊装,根据现场考察和根据以往的施工经验,采用倒装的方法,在框架顶部架设井架,利用卷扬机、滑轮组进行吊装。
1.2工程内容
本方案主要工作内容:
I~V效蒸发罐的蒸发室的吊装,这5个蒸发室的安装固定位置在主厂房的22.5m层,吊装高度22.5m,设备顶部高度在相对标高35.2m。
1.3本工程施工的技术关键
1)吊装井架的设计制作。
根据现场情况,井架搭设高度有15m,如何保证井架的强度是保证后继吊装工作能否安全、顺利进行的关键。
2)吊装井架的搭设。
由于土建已将29.5m处的挑檐和立柱浇筑,井架的高度超过挑檐,挑檐影响到井架的搭设,根据情况可能要打掉部分挑檐,并且井架采用拼接的方式(螺栓连接),在22.5m层搭设对高空作业安全要求高。
3)吊装时吊点的位置设置。
由于蒸发室筒体与框架基础孔的间距很小,单侧间隙大约在150mm,而所选滑轮组尺寸宽度在600mm左右,合理的设置吊点,保证部影响滑轮组的正常运行,满足起升高度的要求。
同时还要满足主体框架的承载力要求。
4)起升卷扬机的布置。
由于施工现场场地条件限制,对于卷扬机的布设要求尽可能利用建筑物主体作锚固点,少设导向轮,少设预埋锚点。
此外,各位置卷扬机均应便于指挥统一命令。
1.4本方案编制的依据
1)业主提供的设计文件;
2)自贡市轻工业设计研究院有限责任公司设计图纸;
3)《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003;
4)《重型设备吊装手册》,樊兆馥编,2001年,冶金工业出版社;
5)《化工设备吊装》,1979年,中国人民解放军00八一一部队选编。
2吊装方法、施工程序及技术要求
2.1吊装方法
每个蒸发室的吊装均采用搭设井架利用四台卷扬机提升吊装的工艺进行。
在22.5m层上搭设井架,井架由4根立柱(10号钢材质的无缝钢管Φ426×14)、2根主梁(10号钢材质的无缝钢管Φ426×14)和2根连接梁(10号钢材质的无缝钢管Φ273×12),跨度尺寸8000mm×8000mm。
主梁中心高度为15000mm,四个吊点位置设在井架两根主梁上分别距立柱1000mm,每根立柱顶部沿矩形边界方向拉2根到地面的缆风绳(与地面成30°夹角),并且将立柱的根部与22.5m层的基础大梁用钢丝绳加固连接,两个措施增加井架的稳定性。
蒸发室结构为上、下为锥形封头的筒体,在设备制作阶段要求设备制作方将蒸发室从筒体中部加工成上、下两段,以便于在现场采用先分段倒装组对,后整体吊装的方式进行吊装。
设计的拆卸式井架可以多次使用,井架的设计依据本次吊装的最大、最重件——V效蒸发室。
2.2主要施工程序及技术要求
2.2.1施工工艺流程
方案论证→基础检查和验收→施工准备(起重设备机具配置、现场布局定位)→人员与机具进场→井架搭设、卷扬机设置→设备进场拖运就位→蒸发室上段筒体拖运就位→吊具与蒸发室上段筒体吊耳连接→蒸发室上段筒体提升一定高度(试吊、提升)→蒸发室下段筒体塞入下方→蒸发室上段筒体放落→蒸发室上、下段筒体组对、焊接→蒸发室整体吊装(绑扎、试吊、吊装就位、解钩)→吊具拆除退场。
2.2.2技术要求
1)方案论证、技术交底
吊装方法的确定要经过详细认真的计算论证,确保方案科学可行。
并且对各级施工人员进行岗前培训,技术交底,上岗教育。
2)施工准备
a、井架的搭设。
井架搭设示意图如下,使用一台50吨汽车吊配合井架的搭设。
b、卷扬机的布置。
蒸发室的吊装均采用四台10吨主升卷扬机提吊,卷扬机的设置位置见平面布置图。
c、设备运输。
设备采用拖排运输将设备从制作现场拖运至吊装现场,由于设备为锥形封头,根据吊装工艺,将蒸发室从筒体中部加工成上、下两段,为减少现场的设备翻转,将分段设备立置于拖排之上,由于蒸发室下段为锥形放置不稳,应采取加固措施,如图:
d、校核井架和基础孔的中心线。
由于设备筒体与基础孔的间隙很小,只有150mm的间隙,如果两者的垂直中心线偏差太大,会造成设备无法安全通过孔洞,造成不必要的返工。
e、井架的加固措施。
原计划是将井架立柱置于22.5m层基础柱上,由于土建已将29.5m层的梁、柱、挑檐浇筑,所以井架的尺寸设计跨度为8000m,需在柱脚下垫适当的钢板,以增强下部基础梁的抗压强度。
作为吊装最大件的第V效蒸发室的筒体尺寸为8600mm,下部没有办法将井架相邻的两个柱基连接成一体,为增加柱脚的稳定性,。
采取措施加固措施,用钢丝绳索具将柱脚束于22.5m层的大梁上。
3)索吊具准备
在地面穿好滑轮组钢丝绳,利用卷扬机将4个HQD6-80的定滑轮安装在井架的主梁上。
为防止钢件对钢丝绳的损伤,利用短方木或厚橡胶垫等对钢件进行包裹。
利用建筑物作为锚点时,对建筑物同样进行包裹保护。
4)试吊。
本吊装过程需要进行两次试吊,第一次是提升蒸发室上段筒体,第二次是将设备现场焊接成整体后,整体吊装。
试吊前需要检查以下内容:
a所有岗位人员是否到位;
b构件绑扎是否可靠;
c施工机具、各锚点等的自检记录;
d基础梁、柱加固处理应符合设计要求;
e施工电源应该保证在整个施工过程中供电;
f设备就位时工装(临时连接板、高强度螺栓、扳手、冲钉、微调导链等)应准备齐全。
试过程如下:
4台10吨电动慢速卷扬机同时工作,将设备提升至150——300mm,停置20分钟,观察各锚点受力变形情况、跑绳的受力变形情况、绳夹具的受力变形情况、卷扬机的运转情况、井架的受力变形情况等。
全面检查合格后,即可正式吊装。
否则应将设备放回原处,排除隐患,重新试吊检查。
5)起吊过程
a启动提升机构,蒸发室上段筒体开始腾空,同时应适当调整设备的垂直度。
b继续提升至15m左右高度位置停止。
c拖排将设备下段筒体运至下部,设备临时找中心。
d将上段缓慢降下,上下两段对口、焊接成一体。
e整体设备试吊。
f设备整体提升至安装位置,立即安装焊接设备支座。
j调整设备安装偏差。
h卷扬机卸载。
6)吊装过程示意图如下:
7)井架、滑轮组的移位
利用50t吊车进行井架、滑轮组拆除、移位,卷扬机位置尽可能不动,可适当调整跑绳角度,依次将剩下蒸发室吊装就位。
2.3吊装过程注意事项
a凡参加起重工程的工作人员,均应熟悉该工程的起重施工方案,并按方案要求进行施工。
b在施工过程中,施工人员必须具体分工明确职责。
在整个吊装工作中,要听从指挥,熟悉指挥信号。
不得擅自离开工作岗位。
c吊装时划分施工警戒区域应有禁区的标志,非施工人员严禁入内。
所有施工人员进入现场时必须戴好安全帽。
d井架的组立、移动和吊装时,吊装前应了解天气情况。
一般不允许在雨天、夜间、大雾天和五级风以上的情况下进行上述工作。
e在吊装过程中,提升或下降要平稳,不准有冲击振动等现象发生。
一般情况下,不允许任何人随同被吊物升降。
f在吊装过程中,如因故中断,则必须采取具体措施进行处理,被吊物悬空过夜必须有可靠的措施并有人值班看护。
g卷扬机除牢固固定外,电器设备必须接地接零。
卷扬机操作人员,一定要熟悉机械性能,非指定的司机严禁开车,班前要检查卷扬机的工况,确保各部分运转正常。
下班后应切断电源,并且将保险丝摘除。
在工作时,钢丝绳卷入卷筒时不得有扭转、急剧弯曲、压绳、绳与绳之间排列太松等现象,否则应停车排除。
h四套提升索具、机具应采用同种规格,起吊过程中应尽可能同时操作。
提升索具采用四对HQD6-80滑轮组,采用10吨导向滑轮,跑绳选用Φ28—6×37+1—2000规格,单根长度不小于500mm.提升滑轮组的跑绳采用大花穿单抽头,每套滑轮组采用一台10吨慢速电动卷扬机提升。
3蒸发室吊装受力分析计算说明
3.1第V效蒸发室吊装受力分析
本次吊装的最大、最重件是第V效蒸发室,全部吊装所用的吊具为一套井架,因此受力分析仅以第V效蒸发室吊装为例进行,所有索吊具选择均按第V效蒸发室吊装重量选定。
吊装过程基本是垂直受力,仅作一种受力分析。
吊点高度32米,就位高度22.5米。
3.1.1第V效蒸发室有关数据及受力分析表
序号
名称
代号
数值
单位
计算公式及来源
1
第V效蒸发室总重
G0
111.29
吨
设计图纸
2
吊装计算载荷
G
146.52
吨
k1•k2(G0+g1+g2)(k1=1.1,k2=1.1)
3
设备重心高度
a
约11
米
设备筒体中心靠下
4
设备吊耳高度
b
20
米
距离上锥体下口上部0.6m
5
定滑轮及索具重量
g1
2.8
吨
HQD6-80(4个,507.3kg/个)
6
动滑轮及索具重量
g2
7
吨
HQD6-80(4个,507.3kg/个)
说明:
1、蒸发室重量按设计深化图纸重量计算,未计取4道筒体加强圈、8个支座重量。
2、套用桅杆吊装计算公式G=K1•K2(G0+g1+g2)
式中:
G----设备吊装计算重力,t;
G0----吊装设备重量,t
g----滑车组索具质量,t
k1----动载系数,取1.1;
k2----不均衡系数,取1.1~1.3。
3、吊耳设置在设备上锥形封头距离下口0.6m,以保证吊点与吊耳基本在同一垂线上,使设备一直处于垂直受力状态。
4、定滑轮固定在标高37.5米的井架主梁上利用钢丝绳捆绑。
3.1.2蒸发室整体起吊受力分析及各部分受力计算表
序号
名称
代号
数值
单位
计算公式及来源
1
吊装角
α
20°
度
2
提升力(总提升力)
P
155.92
吨
P=G/cosα
3
单点提升力
P1
38.98
吨
P1=P/4
4
单边柱头受水平拉力
F
13.33
吨
F=P1•sinα
5
理想状态抽拉力
S
4.45
吨
S=P*En*(E-1)/(En-1)(n=11,E=1.04)
6
两点受力状态的抽拉力
S
8.9
吨
说明:
1、井架吊点、设备吊耳的设计从理论上分析的吊装角为取0°,但为了避免动、定滑轮组在中心距离最小时,可能会出现夹角,根据经验取吊装角取20°作为校核系数值。
2、用阻力系数法计算出绳端拉力(绳头从定滑车引出)公式:
S=P*En*(E-1)/(En-1)
式中:
S----出绳端拉力
P----计算载荷
n----工作绳数
E---阻力系数(青铜衬套E=1.04)
3、在吊装过程中有可能会出现只有两个吊点受力的恶劣情况,出绳端拉力计算两种情况。
3.2第V效蒸发室吊装受力分析
说明:
1、吊装主滑轮选用4对80吨滑轮组,规格HQD6-80。
A跑绳采用单抽头大花穿。
B卷扬机选用4台10吨卷扬机为主卷扬机,容绳量要求不少于500米。
C跑绳选用Φ28—6×37+1—2000规格,安全系数为5.5时,其破断拉力为49.28吨>8.9*5.5=48.95吨,安全。
D导向滑轮选用10吨以上级别。
4绑扎钢丝绳选择
4.1定滑轮固定绑扎绳
根据受力分析计算结果结合可能出现的恶劣情况,可知单侧柱头最大力P1max=77.96吨。
千斤绳安全系数取6(安全系数6~10)时,选用Φ50—6×61+1—2000钢丝绳作为绑扎绳,取三道,187.35*3=562.05吨>77.96*6=467.76吨满足要求。
绑扎绳与井架主梁之间需要增设,厚橡胶板,以免构件的棱角割断绑扎绳钢丝。
4.2设备吊耳绑扎绳
根据设备的吊装计算重量,可能出现的恶劣情况下,吊耳受力77.96吨,考虑在安全系数为6时,选用Φ50—6×61+1—2000钢丝绳作为绑扎绳,取三道,满足要求。
绑扎绳绑扎处需要增设,厚橡胶板,以免构件的棱角割断绑扎绳钢丝。
5井架材料选择
5.1立柱的选择
根据独钢管桅杆垂直吊装能力计算选择合适立柱
钢管外径(D)×钢管壁厚环形断面积(F)
独钢管桅杆垂直吊装能力(P)=————————————————————×系数(k)
桅杆高度(H)
式中:
P----独钢管桅杆垂直吊装能力,kg;
D----钢管外径,cm;
F----钢管壁厚环形断面积,cm2;
H-----桅杆高度,m;
k-----系数(当钢管外径小于Φ152取70,外径大于Φ159取90)
此公式适用于无缝钢管材质10号钢以上
选用10号无缝钢管Φ426×14,计算结果:
P=46.26吨>38.98吨,用无缝钢管Φ426×14做立柱可行。
5.1主梁的选择
采用2根主梁作为吊点,每根要经受146.52÷2=73.26吨重量,选用10号无缝钢管Φ426×14做主梁材料。
用钢管作梁时,最大剪切应力按τmax=2FQ/A(FQ----剪切力,A----横截面面积)校核,钢材的剪切强度取τ=110N/mm2。
τmax=2×(73.26吨×1000kg/吨×9.8N/kg)÷18100mm2=79.33N/mm2<110N/mm2
5.1缆风绳的选择
根据受力情况,对于井架的立柱按无偏心弯矩作用的垂直独桅杆情况来选择缆风绳,按不小于吊装物件重量的1/6决定缆风绳拉力,若考虑其张紧拉力的因素,则应以1.3倍求得缆风绳拉力,F=38.98÷6×1.3=8.446吨,选择Φ21.5—6×37+1—2000规格,安全系数为3,29.153吨>8.446×3=25.338吨,符合要求。
缆风绳与地平面的夹角规定为30°,可适当加大些,但不得大于45°,采用埋置式锚碇。
埋置式锚碇规格尺寸
许用拉力(kN)
出绳与地面夹角(°)
横木(Φ240)根数×长度
埋深
横木上系绳点数
100
30
3×3200
2.2
1
6设备吊耳选择
6.1吊耳设计
采用双吊耳中间穿插圆钢Φ80,钢丝绳兜束圆钢的结构。
由于吊耳需焊接在设备的上锥形封头处,为不损伤其结构,在外部增加垫板,在垫板上焊接吊耳。
由于设备材质为2205+16MnR复合材质,外层为16MnR,因此,垫板和吊耳的材质,也必须是16MnR材质。
6.1吊耳、垫板强度校核
5.1.1吊耳抗拉强度校核。
钢材16MnR抗拉强度ƒ=300N/mm2,顶部抗拉力F=(75mm×30mm)截面积×300N/mm2=675000N,可承受68.88吨>38.98吨,强度符合要求。
6.1.2圆钢Φ80强度校核。
3号圆钢Φ80抗拉强度ƒ=200N/mm2,抗剪强度ƒV=115N/mm
抗拉力F=402×π×200N/mm2=1005280N,可承受102.5吨拉力;抗剪切力FV=402×π×115N/mm2=578036N,可抗58.9吨剪切力>38.98吨,3号圆钢Φ80强度符合要求。
6.1.3垫板焊缝强度。
钢材16MnR角焊缝的抗拉、抗压和抗剪ƒwf=200N/mm2,抗拉力=(440+600+700×2)焊缝长度mm×(20mm×0.7)焊缝厚度×200N/mm2=6832000N,抗拉力697.14吨。
6.1.4吊耳焊缝强度校核。
钢材16MnR角焊缝的抗拉、抗压和抗剪ƒwf=200N/mm2,抗拉力=(490×4)焊缝长度mm×(20mm×0.7)焊缝厚度×200N/mm2=5488000N,抗拉力560吨。
7劳动力资源计划与吊装组织管理机构
7.1组织管理机构
鉴于本工程吊装工作的重要性和复杂性,应成立专门的吊装领导小组,负责组织工程施工管理,确保按期、安全吊装作业。
7.2施工组织机构表
序号
岗位
人数
职责内容
1
领导小组
2—3
协调该工程施工中的事项
2
现场负责人
1
组织领导整个吊装工作,协调甲方关系
3
技术负责人
1
方案编制,技术交底,确保技术实施
4
吊装总指挥
1
吊装运输的作业组织,劳动力安排
5
质量监督员
1
确保吊装机具的合格
6
安全监督员
1
安全监督
7
宣传员
1
吊装标志设置,安全宣传,设置吊装警戒区
8
起重班长
1
负责起重班组的分工,确保日计划的完成
9
其他工种班长
1
协调电工、铆工、钳工、壮工配合起重作业
7.3劳动力资源计划
序号
岗位
人数
职责内容
1
分指挥
2
指挥各岗位工件起吊和工件移位
2
起重工
6
负责吊装机具布置、吊装作业、导向轮及地锚坑看护、高空作业等
3
吊车司机
2
操作吊车,配合施工
4
卷扬机操作人员
4
负责卷扬机操作
5
电工
1
电气设备维护
6
气焊工
1
气割工作
7
电焊工
2
现场临时焊接工作
8
钳工
1
负责现场机械维护,设备找平找正工作
9
铆工
1
桅杆组对,现场钢构件制作
10
架子工
2
安全设施设置
11
壮工
6
辅助作业
合计
28
8工机具计划
8.1主要工机具一览表
序号
名称
规格型号
数量
单位
备注
1
汽车吊
50吨
1
台
井架搭设、卷扬机等进退场
2
半挂车
20t
1
辆
进退场
3
卷扬机
10t
4
台
主提升
4
滑轮组
HQD6-80
8
只
主提升
5
导向滑轮
10t
12
只
6
钢丝绳
Φ50—6×61+1—2000
50
m
千斤绳,吊耳挂绳
7
钢丝绳
Φ28—6×37+1—2000
2000
m
卷扬机跑绳
8
缆风绳
Φ21.5—6×37+1—2000
720
m
8根
9
钢丝绳
24--637+1--155
120
m
绑扎井架立柱柱脚
10
钢丝绳
20--637+1--155
200
m
备用
11
吊环
80t
8
只
吊点、吊耳
12
吊环
16t
6
只
导向轮
13
吊环
10t
16
只
缆风绳
14
吊环
8t
10
只
备用
15
吊环
5t
8
只
备用
16
绳夹
50mm
20
只
17
绳夹
28mm
20
只
18
绳夹
24mm
20
只
19
绳夹
21.5mm
20
只
20
绳夹
20mm
30
只
21
电工用具
1
套
22
钢卷尺
50m
1
把
23
钢卷尺
5m
4
把
24
经纬仪
J2
2
台
25
电焊机
KX—500
2
台
26
氧气乙炔气
2
套
27
重型扳手
2
套
套筒扳手
28
倒链
10t
12
只
29
倒链
5t
4
只
30
井架
1
套
8.2主要技措材料一览表
序号
名称
规格型号
数量
单位
备注
1
道木
200200
根
8
2
圆木
Φ240
米
80
埋置式地锚
3
钢板
=30,16MnR
kg
1400
5套设备吊耳及其加固
4
钢板
=20,16MnR
kg
1250
5套设备吊耳垫板
5
钢板
=12
kg
1500
柱脚垫板、井架加强
6
钢管
Φ426×14,10号
米
80
井架立柱、主梁
7
钢管
Φ273×12,10号
米
35
井架主梁加强、副梁
8
对讲机
1KM
只
6
9工期、进度计划安排及工期控制措施
A、总工期从进场算起至退场。
其中包括工件拼装、吊装共40天。
B、现场配备劳动力总数按30人考虑,不包括管理人员。
为加快工期,可适当增加劳动力,但工期提前有限。
C、制定工序交接工艺卡,各工种按照工艺卡安排组织施工,保证工程有条不紊进行。
D、确保吊装机索具的质量等级和规格,严防不合理操作,最大限度减少返工工作量。
E、遇有雨天、大雾天、风力大于5级等不适宜起重作业的天气,工期往后顺延。
F、星期天、节假日要实行加班。
G、为调动施工人员工作的积极性,实行单项工程班组承包,提前有奖,滞后处罚。
H、积极协调业主部门以及工地指挥部的关系,将准备工作做充分。
任何计划都要提前安排,保证计划的顺利实施。
I、本公司从人力、机械装备上对该工程大力支持,确保人员精干,装备精良,管理高效。
10质量、安全技术要求
8.1作好图纸会审、设计交底和技术交底。
严格按照施工图进行施工。
严格执行国家现行质量标准和设计规定的施工规范及操作规程。
8.2施工中坚持自检、互检和专业检查相结合的原则,对每一个施工环节进行检查合格后,方能进行后续工作。
特别对于地锚设置,必须有专业人员逐坑监督检查验收,不得在隐蔽后进行表面检查。
8.3施工中注意防电。
带电的焊把线、接地线与动力线应远离机索具,必须交叉的部位应该可靠隔离。
8.4吊装作业区域设警戒线,有警卫人员值勤,无关人员不得进入吊装作业区域。
8.5高空作业人员应体检合格,登高作业要系好安全带,进入施工现场的所有人员必须带好安全帽。
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