同步顶升技术在大型设备更换中的应用

梁明贵　宋继勇　中国石化中原油建工程有限公司普光气田

同步顶升技术在大型设备更换中的应用

梁明贵宋继勇
中国石化中原油建工程有限公司普光气田

同步顶升技术是将物体在某一水平面切断，使其与基础分离变成一个可移动的重物，选取好支点并对应放置顶升设备，缓慢顶起重物。普光气田天然气净化厂采用同步顶升技术和设备平移技术更换末级硫冷凝器，使整个施工工期缩短20天，节约安装费用90余万元。同时因施工周期缩短，提高了净化天然气的产量，20天共增加天然气产量6 000×104m3，按每立方米天然气1.5元计算，普光气田共提高净化气收益9 000万元。

同步顶升技术；液压千斤顶；基础分离；施工工艺

1　同步顶升技术的发展应用

同步顶升技术最早源于大型设备与建筑物移位（顶升、平移），建筑物移位在国外最早始于20世纪20年代，尤其在欧美国家应用较多。人们对于有继续使用价值或有文物价值的建筑物都很珍爱，不惜重金运用整体移位技术将其转移到合适位置予以重新利用和保护。我国掌握移位技术相对较晚，大约是在20世纪80年代，但发展迅速，至目前为止，国外开展的建筑物平移数量是30余栋，而我国则是136栋。

随着时代的不断发展，同步顶升技术的应用也越来越广泛。希腊雅典的奥拉匹克体育场的悬浮屋顶，面积约1万平方米，采用由2个液压泵站、8个双作用拉式油缸组成的2套PLC控制滑行导向液压系统，成功的将屋顶悬挂在两根80 m高、直径3.5 m、长304 m的主梁下面。上海音乐厅，采用了1套具有4组共60个高精度顶升点的计算机控制同步顶升和顶推系统，将建筑物同步顶升至预定高度，然后依靠有姿态控制能力的四路同步顶推系统，将建筑物推移至需要位置。上海音乐厅平移工程成为上海乃至全国规模最大、技术最复杂的一次古建筑平移工程。除此以外，同步顶升技术在桥梁顶升、大型设备与结构吊装、大型设备位移中也有广泛应用。

2　技术原理

同步顶升技术其技术含量颇高，它把结构力学与工程技术紧密结合起来，解决了传统吊装工艺和大型起重机械在起重高度、起重质量、结构面接、作业场地等方面无法克服的难题。其主要技术原理：将物体在某一水平面切断，使其与基础分离变成一个可移动的重物，选取好支点并对应放置顶升设备，缓慢顶起重物。

3　施工工艺

此次普光天然气净化厂122-E-307设备更换，成功将重约180 t的设备顶起0.5 m，再次证明同步顶升技术在大型设备更换中应用的可行性。

3.1顶升前的准备

顶升施工方案，必须考虑承载结构和被提升结构或设备本身的强度、刚度和稳定性。要进行施工状态下结构整体受力计算，并计算各顶升点的作用力，据此来配备千斤顶。对于施工支架或下部结构、地基的承载能力应进行验算和检测，确保支撑结构的整体稳定性，保证在最不利情况下的足够安全性。

3.1.1加工设备底部托盘

根据厂家提供的设备制造图纸，否定了千斤顶直接作用在设备本体上，通过在设备底部增加两个托盘，让千斤顶直接作用在托盘上，避免了在顶升过程中对设备造成损坏。为了保证其稳定性，在参照原设备底座结构基础上最大限度地降低托盘的高度，托盘中心距底部高度仅为0.32 m。按照设备底座尺寸加工制作，托盘做法见图1。底座板δ= 50 mm钢板，加强板δ=30 mm钢板，托盘δ=30 mm钢板。

3.1.2加工承重结构

设备底部距地面2.5 m，设备托盘高度为0.32 m，需在设备底部放置的平移轨道高度为0.2 m，而液压千斤顶本体高度为0.785 m，行程为0.6 m，这样就需要在千斤顶下面放置承重结构。通过计算可知承重结构最小高度为1.635 m，考虑足够的工作余量，承重结构的高度定为1.8 m。用型钢加工制作2个放置液压千斤顶的平台，放置在设备原底座外侧，紧靠原设备基础。平台承重梁与下铺钢板（长3 m、宽2 m、δ=50 mm）满焊，千斤顶受力座横梁上加筋板，防止受压变形。承重结构见图2。

图1　设备托盘

图2　承重结构

3.1.3地基承载力检测

委托有资质的检测单位对承重结构处地基的承载能力进行检测，检测出此区域的地基承载力必须满足地基承载要求。为防止局部地基自然沉降，对放置承重平台的区域用打夯机重新进行夯实，并在支座底部钢板下面铺设2 m×3 m的枕木，保证其稳定性，确保顶升过程中地基不会塌陷。

3.1.4同步液压千斤顶

同步液压千斤顶广泛应用于桥梁、交通运输和建筑工程的起重作业，是一种采用柱塞或液压缸作为刚性顶举件的千斤顶。在顶升作业时要选择合适吨位的液压千斤顶，承载能力不可超负荷，选择液压千斤顶的承载能力需大于重物重力的1.2倍。根据设备及承压结构的重量核算，选用TYZF150/650型液压同步千斤顶2个。考虑到设备支撑座的刚度及设备本体的平衡，同时考虑安全系数，决定在每个支座处采用一台一拖四TYZF150/650型电动同步液压千斤顶。

3.2预顶

正式顶升前必须预顶，保证承重结构、千斤顶、设备托盘等装置在稳定状态下工作，对承重结构、支座位置、传力系统检查合格后方可进行正式顶升。预顶加力须分级缓慢加力，预顶须消除临时立柱、千斤顶、刚性横梁等装置的变形。

3.3分步顶升

按100 mm为一步阶进行分步顶升，当千斤顶起升到指定高度100 mm时及时检查前后2套千斤顶的工作状况是否一致，承重结构、设备托盘、千斤顶等装置是否稳定无变形，地基是否无沉降，各部分合格后方可进行下一步阶的顶升工作。顶升中，千斤顶须缓慢加力。

3.4顶升结束

将设备顶至预定高度后，由于放置轨道滚杠周期较长，而液压千斤顶不能长时间负载作业，所以要及时用长300 mm、宽150 mm、δ=50 mm钢板在设备基础和底座之间垫起，放置垫板时两端要对称放置。放置完垫板后，将千斤顶缓慢落下，顶升结束。

4　效益分析

按常规的施工方式，需要将原钢结构框架进行拆除，由于框架结构上端平台上仍有其他大型设备，拆除工作量极大，且拆除完成后还需要大型履带吊车进行设备吊装。而采用同步顶升技术和设备平移技术更换末级硫冷凝器，整个施工工期缩短20天，节约安装费用90余万元。同时因施工周期缩短，提高了净化天然气的产量，20天共增加天然气产量6 000×104m3，按每立方米天然气1.5元计算，普光气田共提高净化气收益9 000万元。

5　结语

在普光天然气净化厂设备更换中应用国际先进的同步顶升技术，不但可以减少施工成本，而且也为下一步同工况的设备更换提供一些施工经验。同步顶升施工技术在我国发展日臻成熟，可以在同类施工中大力推广，它在工程建设行业具有广阔的应用前景。

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（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.038

梁明贵：高级工程师，现为中石化中原油建工程有限公司普光气田地面工程应急抢修中心经理，研究方向为油气田地面工程建设和腐蚀防护研究。

2015-03-10