柴油加氢反应器吊装方案.docx
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柴油加氢反应器吊装方案
(一)加氢反应器吊装方案
1、工程概况
银川宝塔精细化工有限公司25万吨/年柴油加氢装置新增1台F-502反应器,F-502反应器位于原有F-501反应器南面。
装置中的大型关键设备加氢反应器重71.43t,其规格为φ2200×17979mm,该设备的安装特点是重量大,安装难度高,设备壳体为复合材料,对吊耳的设置有一定的限制。
2、编制依据
2.1设备图纸
2.2技术装备能力
2.3施工现场吊装环境
2.4施工人员技术素质
2.5工期要求与经济指标
3、执行标准
3.1石油化工工程起重施工规范(SH/T3536-2002)
3.2石油化工施工安全技术规程(SH3505-1999)
3.3起重机械安全规程(GB6067-85)
3.4起重吊装指挥信号(GB5082-85)
3.5大型设备吊装工程施工工艺标准(SH/T3515-2003)
4、反应器吊装主要技术参数
设备位号
设备名称
规格(mm)
重量(t)
备注
R502
反应器
Φ2200×17959
71.43
新增
5、吊装方法
采用260t汽车式起重机主吊,130t汽车吊抬尾辅助吊装。
6、受力分析
6.1重心位置计算
已知:
裙座环重p1=0.54t
裙座板重p2=4.53t
壳体及部分内件重p3=63.52t
吊装重量G=p1+p2+p3=69.92t
重心位置距底部
χ=[p1×18+p2×(36+4058/2)+p3×(36+4058+11360/2)]/G=632964.82/69.92=9502mm=9.5m
6.2起吊初态主辅吊车受力
主吊车受力N2=(1.37×17125+69.92×9502)/17427=39.46t
辅助吊车受力N1=69.92+1.37-39.46=31.85t
起吊初态辅助吊车受力最大,其值为31.83t
7、吊车技术参数选择
7.1辅助吊车130t吊选用杆长L=21.28m,工作半径8m,配重38t,吊钩75吨用。
吊钩重0.9t,额定起重量57t。
吊装计算载荷:
QJ=K(Q+q)
=1.1×(31.83+2)
=37.21t<N=75t安全
式中q:
吊索具重K:
动载系数
7.2主吊车吊装技术参数选择
主吊车选用260t汽车吊,杆长31.1m,工作半径7m,配重97.5t,吊钩选用210吨用,吊钩重2.4t,额定起重量N=84t。
核算承受全部载荷时:
QJ=K(Q+q)
=1.1×(69.92+6)
=83.51t<N=100t安全
式中:
q:
吊耳、吊索、吊钩重量之和K:
动载系数
8、吊索具选择
8.1主吊耳选择:
主吊吊耳选用顶盖板式吊耳,能力100吨。
8.2主吊索具选择:
主吊索选用6×37Φ43,长L=4m,2根4分支使用(卸车时用2根,吊装时用1根),单支允许工作载荷=72.4t,考虑吊索与卸扣连接处折减有效分支系数为n=4×0.75=3分支。
计算载荷:
QJ=K(Q+q2)=1.1(69.92+1.8)=78.89t
q2:
吊索、吊耳重量之和
允许总载荷P总=P×3=72.4×3=217t>QJ安全
配套使用连接卸扣,选用100t卸扣2只。
8.3辅助吊索具选择
辅助吊索选用6×37Φ43,长L=12m,2根,4分支使用,单支允许工作载荷为P=72.4t。
考虑吊索与卸扣连接处折减,有效分支系数为n=4×0.75=3分支。
允许总载荷P总=P×3=72.4×3=217t>QJ=37.21t安全
配套使用连接卸扣,选用100t卸扣2只。
9、吊装安全距离计算
9.1吊装高度计算:
H=(L2-R2)1/2+H1-h1
=(25.92-72)1/2+1.8-4.3
=22.43m
式中:
L杆长
R工作半径
H1起重臂轴距地面高度
h1吊钩高度
9.1纵向安全距离
S=H-h-L1-h2
=22.43-17.43-2.3-0.4
=2.3m
式中:
H吊装高度
h反应器吊装高度(含吊耳)
L1吊索与卸扣高度
h2基础高度、地脚螺栓高度
9.3反应器与吊臂间距离计算
采用作图法求得安全距离S2=3m。
满足吊装要求
10、使用主要机具设备及措施用料
10.1使用主要机具、设备汇总表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
吊车
260t
台班
1
主吊
2
吊车
130t
台班
1
辅吊
3
拖板
40t
台班
2
98t吊配重运输
4
槽车
40t
台班
1
运吊车支腿板
5
钢丝绳
Φ48L=4m
根
2
主吊绳
6
钢丝绳
Φ48L=12m
根
2
辅吊绳
7
卸扣
100t
只
4
主吊
8
吊耳
100t
个
1
主吊
9
钢丝绳
φ21.5L12m
根
2
铺铁板
10
枕木
根
20
支车
11、施工程序
道路铺设,260t汽车吊进入现场组装,基础验收,反应器整体运入现场,反应器卸车并吊运到吊装位置,安装顶部盖板式吊耳,捆绑吊装索具,采用260t吊与130t吊卸车,垫铁安装,采用260t吊主吊,130t吊溜尾辅助吊装。
由于130t吊承载能力有限,工作幅度不能发生变化,不能向260t吊递送,所以吊装过程260t吊需配合转臂动作完成设备竖立,待设备吊装直立,260t承受全部载荷时,130t吊摘钩,260t吊将设备转至反应器安装位置,配合起钩、落杆等动作,最后将反应器安装就位,吊车摘钩,收车,拆卸退场。
12、吊装场地平面布置
12.1260t吊组装位置平面布置图
12.2反应器卸车位置平面图
12.3反应器起吊位置平面图
12.4反应器吊装就位平面图
13、主吊耳设计
采用顶盖板式吊耳,材质选用Q345,采用模锻的方法,分别锻造加工盖板和吊耳,再将吊耳与盖板两部分焊接成型。
13.1吊耳结构尺寸
13.2吊耳强度校核
13.2.1耳孔强度校核
上部有效面积:
(阴影部分)
S=70×100=7000mm2
材料选用Q345R,许用应力[σ]=163MPa
许用载荷P=S×[σ]=7000×163=1141000N=116.4(t)
耳孔板2块实际载荷:
116.4×2=232.8
13.2.2主吊耳盖板强度验算
按均布载荷的2倍计算所需最小厚度:
Smin=2D(KP/[σ])0.5
式中:
D=1040mm
[σ]=163MPa
P=N2/(πd2/4)=699200/(0.785×9002)=1.09MPa
K=0.25
Smin=2×1040×0.25×(1.09/163)0.5=42.64mm
主吊耳盖板实际选用厚度:
S=120mm满足安全使用要求
13.2.3起吊初态Ⅰ-Ⅰ截面承受弯矩最大
Mmax=N2×0.3=39.46×0.3=11.83(t.m)=118300(N.m)
Ⅰ-Ⅰ截面抗弯截面系数
W=2bH2/12=2×0.07×0.22/12=0.0056(m3)
弯曲应力σM=Mmax/W=118300/0.0056=2.11×106(N/m2)=2.11(MPa)
剪应力τ=39.46/(0.3×0.07×2)=939.52(t/m2)=9.39(MPa)
应用第四强度理论,组合应力
σz=(σM2+3στ2)0.5
=(2.112+3×9.392)0.5
=16.32MPa<[σ]安全
焊道剪切计算:
焊道总长L=(2×70+300)×2=880mm
焊角高度H=40mm
焊缝计算高度h=0.707H=35mm
允许剪切荷载(单层焊道)
[p]=Lh[τ]=880×2×35×0.58×163
=582.3>Qj安全
13.3主吊耳连接螺栓强度校核
材料:
25Cr2MoVA
螺栓有效直径d=58mm
许用拉应力[σ]=300MPa
许用剪应力[τ]=0.58×[σ]=174MPa
13.3.1安装就位时拉伸强度校核
单根螺栓许用载荷[p]=[σ]×πd2/4
=300×π×582/4
=633778N
=64.67t
单根螺栓承受最大拉力S=69.92/20=3.496t<[p]安全
13.3.2起吊初态螺栓承受最大拉应力
起吊初态最大弯矩
M=N2×420-G2×200=324600×420-13700×200=1.34×108N.mm
20根螺栓对截面形心组合惯性矩
J=[(D/2)2×πd2/4×20]/2+20×πd4/64
=[(900/2)2×0.785×582×20]/2+20×3.14×584/64
=1.22233×1010+1.5546×107=4.8239×1010mm4
抗弯截面系数
W=J/(D/2)=1.2239×1010/575=1.07×107(mm3)
在弯曲应力作用下,螺栓承受最大拉应力
σM=M/W=1.34×108/(1.07×107)=12.52(MPa)<[σ]安全
剪力Q=N2-G2=39.46-1.37=38.09t=380.9kN
吊耳与油气入口法兰连接螺栓单根预紧力240KN,以保证吊装过程始终处于紧固状态。
为保护密封面,连接处加垫δ0.5mm的铝板垫片。
两连接面最大静摩擦力
F=N.μ=20×240×0.15=720KN>Q
因此吊装过程螺栓不承受剪力。
顶盖板吊耳与法兰连接:
利用原设计油气入口管连接螺柱与螺母。
14、反应器吊装强度校核
14.1顶部人孔法兰接管强度校核
材料:
12Cr2Mo1
许用应力:
[σ]=310MPa
截面面积:
A=π(D2-d2)/4=0.785×(7492-5602)=194209mm2
承受全部载荷时拉应力:
σ=N/A=699200/194209=3.60MPa<[σ]安全
起吊初态I-I截面最大弯曲应力:
σM=M/W
M=N2×(320+630)-G2×(160+470)
=39.46×104×950-1.37×104×630
=3.66×108N.mm
W=π(D4-d4)/32D=3.14×(7494-5604)/32/749=2.16×107mm3
σM=M/W=3.66×108/2.16×107=16.95MPa<[σ]安全
15.2起吊初态裙座与筒体连接处强度校核
材料:
12Cr2MolR[σ]=210MPa
剪力Q=N1-0.54-4.53=26.78t
弯矩M=(N1-0.54)×4058-4.53×2029=117864t.mm=1.17864×108N.mm
抗弯截面系数 W=π(D4-d4)/32D=3.14×(23034-22634)/32/2303
=8.112×108mm3
弯曲应力 σM=M/W=1.1786×108/8.112×108=0.0014MPa
剪应力 τ=Q/[π(D2-d2)/4]=2.678×104/0.785/(23032-22632)
=0.187MPa
15.3经对吊装过程反应器筒体强度校核,工作应力远小于许用应力,故安全。
16、现场道路处理
为满足反应器吊装过程需要,需清理甲醇制氢与25万吨/年柴油加氢装置消防通道上任何摆放物,以便吊车及反应器拖车的顺利通行。
17、吊装进度计划
18、吊装技术要求
18.1反应器整体现场供货。
18.2反应器溜尾吊耳运输时的装车方位应位于正上方向。
18.3为确保吊车组杆及吊装过程的信号及时传递,确保吊装安全,需配备2台对讲机。
19、劳动组织及岗位职责
19.1吊装组组织机构
吊装总指挥:
唐凯(吊装公司)
吊装技术负责人:
王英祥
吊装指挥:
孟宪生
吊装工艺工程师:
李学林
质量检验员:
崔晓冬
安全员:
王利
19.2岗位职责
吊装总指挥
1)组织有关人员及安全员参加吊装前联合大检查;
2)向吊装指挥发布吊装令。
吊装技术负责人
1)组织编制并审核批准吊装方案;
2)参加吊装前联合大检查;
3)签发吊装工作票。
吊装指挥
1)组织吊装机具设备设置;
2)参加吊装前联合大检查;
3)对参加吊装作业人员进行明确分工;
4)发布吊装令;
5)指挥吊装全过程。
吊装工艺工程师
1)在技术负责人的组织下,编制吊装方案,制定具体措施;
2)负责现场交底,贯彻执行吊装方案。
设备员
负责起重设备配备管理和组织维修。
安全员:
负责起重操作人员上岗资格检查,吊索具设置检查验收。
20、吊装过程安全控制
20.1检查并确定设备吊装总重,附件安装及机索具设置符合吊装方案要求;
20.2吊装使用的电源应满足吊装方案的需求,保证吊装的正常供电;
20.3应掌握吊装当日气象情况,雨天、大雾、风力五级或五级以上不应进行吊装;
20.4吊装作业区应设警戒线,并作明显标识,非作业人员及车辆严禁入内;
20.5在正式起吊前应进行试吊,将设备抬头300mm,检查各处受力情况和吊装作业人员熟练程度,确无问题时方可正式起吊;
20.6吊装的指挥信号应符合GB5082-1985的规定;
20.7信号指挥应对参与吊装作业人员进行信号传递训练。
信号指挥应处于所有吊装作业人员都能看到的位置,同时指挥者本人也应清楚地看到反应器吊装的全过程。
如果吊装作业人员看不到信号指挥时,该设备应通过助手传递信号,指挥人员的信号应清晰,旗语准确,传递及时;
20.8吊装作业人员应熟知吊装方案及技术要求,坚守岗位,明确职责,按照吊装指挥的命令和信号进行操作,吊装作业人员对信号不明确时,应迅速进行联系,明确指挥意图,不应随意操作。
吊装过程中出现故障应立即报告指挥,无吊装指挥命令不得擅自离开岗位。
20.9设备吊装时,非吊装人员不应在设备下面及受力索具附近停留,任何人员不应随同吊装设备或吊装机具升降。
20.10吊车卸车时,要将工作半径控制在9m之内,以保证吊车具有安全时的工作能力。
20.11130t吊车承重支腿下方要加垫路基承重箱,以增加承压面积,提高承载能力。
20.12吊装过程设专人监护130t吊支腿情况。
20.13吊装过程控制130t吊将设备离地面高度不得超过0.3m。
21反应器吊装示意图
选用工况:
主吊车260t汽车吊选用件吊车工况表
杆长25.9m
工作半径7m
配重97.5t
吊钩260t吊用,
超起尾部回转半径r=7m
能力N=69.92t
22、主吊耳拉力试验
为确保反应器吊装安全,对加工制造完成的吊耳应进行接力试验,检验吊耳的耳孔和焊道强度。
试验采用100t千斤顶配合特殊的组合型钢结构梁完成。
试验拉力100t,承载后停留10分钟。
拉力的检验采用应力应变片,通过吊耳承载后的伸长计算吊耳的受力。
该系统受力为内力,因此不需要外部附加装置,结构简单易制作,可行。
22.1试验装置组合示意图见下图
22.2措施用料
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
轴
Φ95×750
根
1
35CrMo
2
主吊板
δ50
㎡
1
16Mn
3
H型钢
HW300*300
m
2
Q235-B
4
钢管
Φ108×11
m
1
20#
5
千斤顶
50t
只
4
液压
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