碳化塔吊装方案设计

2013-09-15 04:32梁风琴陈金莲
纯碱工业 2013年1期
关键词:吊具碳化桁架

梁风琴,陈金莲

(中盐吉盐化集团有限公司制碱事业部,内蒙古 吉兰泰 750333)

碳化塔作为我厂的主体制碱设备,始终处于高负荷运行状态。5座碳化塔塔圈均出现不同程度的腐蚀,底圈菌帽已腐蚀接近于脱落、其它菌帽分流齿出现断齿现象,菌帽梅花状孔已腐蚀成一个大洞、水箱花板管孔密封台已腐蚀,不能固定密封圈。

2012年7月大修期间采用分段吊装的方法将5#碳化塔拆除,并在原塔座上安装新塔。作者针对此次吊装的方案设计、计算进行探讨。

1 吊装方案的设计

室内碳化塔的安装因厂房结构及空间位置的影响,对吊装方案提出了苛刻的要求。为此需对起重施工位置和起重能力进行确定。

1.1 起重施工位置的确定

为了减少施工对生产的影响,将吊装口选在7楼。

1.2 起重能力的确定

M=(水箱9 670kg+铁管7 240kg)×110%=18 600kg,由于在短时间内要连续使用200个起重循环,而且又属于超高环境,在电动机需要连续运转的情况下,起重设备的级别相应要高一个级别,所以选用起重能力为20t的起重机。

2 吊装架的设计

2.1 吊装架设计已知条件

1)7楼顶的水泥梁与塔顶净空高度950mm,这就是20t起重机小车含吊具的总高度。

2)外墙框架横梁,即承载水泥梁截面为宽400×高800mm。

3)最大起重物,碳化塔铸铁管水箱22t。

4)影响因素:下段气管线、中段气管线及压力仪表,氨盐水管线及调节阀。

2.2 吊装架的设计计算

最大起重物:Q1=220 000N。

直径3米塔圈,胶圈垫结合面强度按胶圈胶板抗拉强度计算。塔圈之间密封胶圈的黏结力,按10 N/cm2计算:

最大起重能力:Q=Q1+Q2=257 680N。

初选起升速度:V=4.5m/s。

根据《起重机设计手册》(大连起重机器厂编写)Nj=mV/(6120η),6120是常量。

则提起静功率Nj1=257 680/9.8×4.5/(6 120×0.85)=22.29kW。

起升静功率Nj2=220 000/9.8×4.5/(6 120×0.85)=19kW。

钢丝绳拉力S=220 000/2=110 000N;安全系数n≥5;双层缠绕选钢芯。所以钢丝绳选用6X(37)7+7-φ32其破断拉力Sp=560 000N。

2.3 桁架受力计算

最大承载力为270 000×(1+3/8)=371 250N。

①采用分力结构。将371250N受力分解于8楼外横梁。使横梁内钢筋基本上纯受剪切应力。

②8楼钢丝绳分力Sf=220 000/2=110 000 N,水泥梁承压Ff8=Sf×1.25=110 000×1.25=137 500N

③7楼承载Ff7=(110 000+50 000)×(1+3/8)=220 000N

④剪应力增加值σz= (Ff7/2)/(8×3.14×162)=17.1MPa(8根φ32钢筋截面面积总和)

⑤在简支梁设计中通常钢材的许用应力σ=160~180MPa,所以增加许用应力约为17.1/(160~180)=10%,可以判定在设计许可范围内。

2.4 桁架计算

因为空间有限,在最大最优结构情况下核算桁架强度。

桁架设计截面如图1所示。

其最大许用应力:

M=((257 680+50 000)/4)×4=307 680Nm

W=6 212 000mm3(桁架抗弯模量,计算机计算结果)

图1 桁架设计截面

3 吊装架的结构及组成

20t起重机选用组装式支架,共分成6个部分。

第一部分为底座。底座采用若干个跨凳形式,通过膨胀螺栓与楼面连接。

第二部分是两个主桁架。桁架采用铰制孔螺栓连接。桁架外形12m×2.7m×0.6m。

第三部分是桁架联结、支撑和拉绳,防止桁架变形的主要构件。

第四部分是小车部分,主要是起重20t载荷的起升机构和运行机构。为了满足频繁使用的要求,本次采用电力移动装置。

第五部分是电控部分,本次需要设置上升限位和移动限位等保护系统,防止事故。

第六部分是吊具。由于施工时间要求短,起重空间的限制,需要制作水箱吊具、3.4m塔圈吊具、3 m塔圈吊具、菌帽吊具和水箱盖吊具。

4 吊装方案的实施

2012年7月采用此方案仅用了8天的时间完成5#碳化塔的更换工作。在空间小、时间紧、任务重等不利因素下,应用此方案可以节省时间、人力物力。

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