大型塔设备整体吊装与配管的关系

宋国泉

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

大型塔设备整体吊装与配管的关系

宋国泉

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

大型塔设备整体吊装在工程项目中具有诸多优点，同时对配管专业提出了更高的要求。从配管专业角度出发，对大型塔设备的整体吊装进行了研究，对影响整体吊装的主要因素进行了探讨，并分析了整体吊装前后需要考虑的诸多问题和相关准备。

石油化工；大型塔设备；整体吊装；配管

大型塔设备整体吊装对施工单位来说具有很多好处。首先，整体吊装后大型吊机的台班费可以大幅下降，在地面安装附塔部件只要小型吊机即可；其次，附塔附件都在地面施工，施工作业面大，施工方便，施工周期可以大大缩短；再次，与光塔安装后再安装附塔部件相比，可以节省塔周围脚手架的搭设和拆除工作，即节省施工周期，又可节约大量的施工费用；最后，从安全施工角度看，塔设备整体吊装后避免了高空施工作业的过程，施工作业的危险性大大降低。

需要考虑整体吊装的塔为塔径大、塔身高的大塔，一般独立布置或靠近构架布置，布置在框架内的小塔不考虑整体吊装。

塔设备整体吊装俗称“穿衣戴帽”后吊装，也就是说所有附着在塔体上的管道、支架、平台梯子、绝热、涂漆、消防等在地面上安装完后和塔一起吊装就位，所以配管专业在详细工程设计阶段要详细规划所有附塔部件布置方案。

1 大型塔设备的整体吊装

在基础工程设计阶段装置布置和设备布置时[1]，就要考虑大塔的运输线路和塔到现场后的停放位置。一般大塔尽量布置在装置的边缘，靠近装置的检修区域或装置内消防道路，便于车辆运输和塔的放置及吊机的站位。图1是塔和吊机的相互位置，图2是塔和吊机现场位置，从图中可以看出，除了要考虑主吊吊机和尾吊吊机的有效起吊半径（R1、R2、R3）外，还要在塔周围留有5 m以上的作业面（图1中阴影部分），为附塔部件的安装提供空间。

如图1所示，主吊吊机的一侧靠近塔的安装基础，另一侧靠近塔顶的主吊耳；尾吊吊机靠近塔底一侧。主吊缆开始时是与塔体成90°夹角，当主吊和尾吊同时将塔慢慢抬起后，主吊机继续将塔顶向上抬起，同时尾吊吊机向主吊吊机渐渐靠近，这时主吊缆与塔体成夹角逐渐减小，最后与垂直塔体平行，等塔体完全垂直后主吊机开始按顺时针方向旋转，最终将塔设备放置到预先准备好的塔设备基础上。图3为主吊缆旋转范围，图4为主吊缆旋转过程的现场照片，阴影部分为主吊缆经过区域，根据塔的高度不同，H的高度一般在3 ～ 10 m之间，在该区域不能有附塔管道、附塔支架、附塔平台和梯子，否则会影响塔设备的吊装。

2 塔设备的配管对塔整体吊装的影响

塔设备的配管不仅仅是简单的管道设计，还包括与管道设计密切相关的管口方位布置[2]、管道支架、管道上仪表、附塔平台梯子、管道和塔体的绝热、附塔管配件的材料统计等，所以影响塔设备整体吊装的因素是多方面的。

2.1 影响大型塔设备整体吊装的主要因素

主吊耳旋转区域在塔的上方，因此影响塔设备吊装的主要因素与塔设备在现场的放置方向和主吊吊机的站位有关。当塔设备在现场放置时管道侧在上方，那么管道和管道支架为主要影响因素，平台梯子为次要影响因素；当塔设备在现场放置时检修侧在上方，那么平台梯子为主要影响因素，管道和管道支架为次要影响因素；当塔设备在现场放置时管道侧和检修侧在两侧，那么平台梯子、管道和管道支架都会成为影响因素，图5是塔的几种放置形式，图6是塔的放置图片。通常为了保证管道安装的完整性，尽量选择管道侧在上方；如果管道侧在下方，受设备支撑鞍座的影响，管道在鞍座区域无法安装。所以在主吊耳以上区域内布置管道、支架、平台梯子可能会影响塔设备整体吊装，但附塔公用工程、取样管道、伴热管道、消防喷淋管道的遗漏也会影响整体吊装的完整性。

图1 塔和吊机的相互位置Fig.1 The position drawing of tower and crane

图2 塔和吊机现场位置Fig.2 The site picture of tower and crane position

图3 主吊缆旋转范围Fig.3 Main rope rotation range diagram

2.2 附塔管道的影响

2.2.1 附塔管道的一般布置

在附塔管道设计时，一般将塔的周围空间分为二个区域，靠近管廊或框架一侧为管道侧，另一侧为检修侧[3]，图7是管道侧和检修侧示意图。管道侧靠近管廊或框架，主要是考虑附塔管道与管廊和框架之间联系密切，便于管道连接。背对管廊和框架的一侧为检修侧，检修侧主要布置附塔平台梯子、检修人孔、需要操作的阀门、仪表等。检修侧靠外布置后，还可以在塔内件的更新、阀门和仪表更换、附塔安全阀的年检时，方便地利用塔顶吊柱将需要更换的物品吊上或吊下。

图5 塔的几种放置形式Fig.5 Installation types of Tower

图6 塔的放置Fig.6 The picture of tower before erecting at site

图7 管道侧和检修侧Fig.7 Piping side and maintenance side

附塔管道的预制范围与塔周围管廊或框架的高度有关，特别是附塔管道与框架或管廊管道的交接标高。但在实际施工中，一般将交接点选择在与框架或管廊交接的水平管道上方，即水平管道上方都是安装范围，不包括与框架或管廊交接的水平管道和弯头，主要是为了防止安装误差造成附塔水平管道与框架或管廊的水平管道无法对接，其次，如果带有大口径的弯头或长的水平段，在吊装过程中会对附塔管道产生扭矩，对附塔管道的法兰面和设备管口上产生额外应力。

2.2.2 工艺管道的影响

在附塔管道设计时，要考虑主吊缆范围对管道的影响，图8是主吊缆旋转区域对管道布置的影响，从图中可以看出，管道只能布置在主吊缆内侧的区域，外侧不能布置管道，所以管道侧的范围明显缩小。当塔顶管道比较多时，要从塔的整体规划和塔设备管口方位设计开始进行仔细研究，合理布置管道。如果靠近塔顶管道很多或受塔内件布置的影响，管口方位无法调整到主吊耳内侧时，需要在有影响的管道上增加拆卸法兰，在塔吊装时将影响部分的管道拆除，待塔设备安装就位后再安装。尽量避免在高空的焊接作业。

2.2.3 公用工程管道的影响

每台塔除了主要工艺管道外，一般还有用于吹扫的公用工程站管道、取样管道、伴热管道、消防喷淋管道等。因为这些管道比较小，不太会影响塔的整体布置，通常都是在详细工程设计的最后阶段完成，所以在统计附塔管道材料时很容易遗漏。这些管道虽然不会影响塔的吊装，但如果有遗漏，只能等设备吊装就位以后再施工，这样会对施工单位带来很多麻烦。所以，如果考虑了塔的整体吊装，那么在详细设计过程中要对所有附塔附件进行梳理，确保没有遗漏。

图8 主吊缆旋转区域对管道布置的影响Fig.8 In fl uence of main rope rotating area on pipe arrangement

2.3 附塔支架的影响

附塔支架也是影响塔设备整体吊装的一个因素，但很容易被忽略。在靠近塔顶的支架一般都是附塔管道的主要承重支架，不能随意改变位置，所以在设计过程中要考虑支架的外形尺寸，确保支架的任何突出部位都不能碰主吊缆，图9是管道、支架和主吊缆位置，图10是支架和主吊缆，从图9中可以看出支架A及管道均在主吊缆内，不影响主吊缆的旋转；而支架B处，虽然管道在主吊缆内，但支架B已经碰到了主吊缆，影响主吊缆的旋转，这时应当调整管道的位置，确保支架在主吊缆内。当碰到管道位置无法调整时，需将该支架设计成螺栓连接的可拆卸支架，待塔设备吊装完成后再安装。如果该支架为承重支架，那么在不影响吊装的区域需增加临时承重支架，确保该管道在随塔吊装时不变形。塔设备就位后，恢复原承重支架，同时临时承重支架拆除。

2.4 附塔平台梯子的影响

一般情况下，附塔的平台梯子布置在检修侧，所以主吊缆的旋转范围主要是影响塔顶平台的设置。但管道侧和检修侧是相对的，当根据塔内件的布置在管道侧必须布置仪表或操作阀门时，附塔平台也必须跟着布置在管道侧，这时附塔平台会影响主吊缆的旋转，碰到这种情况时，该平台需要设计成螺栓连接的可拆卸平台，等塔就位后再安装该平台。对于塔顶平台设计，尽量将塔顶平台范围控制在塔直径内。当碰到塔的直径不大，且在塔顶布置有安全阀、小型设备或仪表较多时，往往塔顶平台的直径要大于塔的直径，此时塔顶平台的设计也要考虑主吊缆旋转区域的影响，应根据塔顶平台上安全阀、小型设备、仪表等布置情况，设计成各种形状。图11是塔顶平台的几种形状。

图9 管道、支架和主吊缆位置Fig.9 Position arrangement for pipe， piping support and main rope

图10 支架和主吊缆Fig.10 Picture of support and main rope at site

3 附塔管配件的采购

通常情况下的采购步骤是先采购设备安装，后采购管道及其组成件。所以管配件的采购一般相对滞后。而塔设备作为一个装置的大件设备，在安装过程中对场地的空间要求较高，所以在设备安装阶段塔设备最先到场，最先安装，当塔设备准备整体吊装时，就要求附塔管配件提前采购并供货到现场，否则会造成附塔管道安装时材料没有或不全，影响施工。作为配管设计专业在详细工程设计的60 %模型审查阶段就要对附塔管道进行全面考虑，除了考虑正常的工艺管道外，还要考虑附塔的公用工程管道、取样管道、伴热管道的设计，并对所有管道的管道支架（包括管托）、弹簧支架进行选型，对管道的防腐涂料、设备和管道的绝热材料（包括隔热层、外保护层）量进行统计。对以上所涉及的所有材料分别提出请购单，供采购部门预先采购，确保在塔设备吊装前到场。如果该塔设置有消防喷淋系统的，该部分材料也需要提前出请购单，供采购专业采购；如果附塔消防喷淋系统由专业公司施工安装，那么业主或总包单位要提前告知相关专业公司，让他们做相应的准备。

图11 塔顶平台的几种形状Fig.11 Types of tower platform

4 结束语

塔设备的整体吊装对配管专业提出了更高的要求，需要考虑更多的因素，但对整个项目来说可以缩短施工周期、降低施工费用、降低施工的安全风险等。

今年在某EO项目施工过程中，安装单位对几台大塔设备进行了整体吊装，但在详细设计过程中，施工单位未提出整体吊装要求，所以在吊装过程中碰到了一些包括设计、采购等方面的问题，对整体吊装产生了一定的影响。所以希望通过本文的分析，对今后需要进行整体吊装的附塔管道的设计有一定的启发。

[1]张德姜. 全国压力管道设计审批人员培训教材[M]. 第三版.北京：中国石化出版社，2015.

[2]张德姜，王怀义. 石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].第五版. 北京：中国石化出版社，2014.

[3]张德姜，王怀义，刘绍叶. 石油化工装置工艺管道安装设计手册[M]. 修订本. 北京：中国石化出版社，2000.

Relation between Erection of Large Tower and Pipeline Layout

Song Guoquan

（SINOPEC Shanghai Engineering Co., Ltd, Shanghai200120）

Integral erection for large tower has quite more advantages. But higher requirements for piping layout are appeared. From the viewpoint of piping layout, in this article, the methods of integral erection for large tower were studied, the key factors effecting the erection were discussed and several problems existed before and after the erection and relevant equipment needed were analyzed.

petrochemical industry; large tower vessel; whole erection; piping layout

TQ 053.5 文献标识码：A 文章编号：2095-817X（2017）05-0042-005

2017-05-03

宋国泉（1963—），男，工程师，主要从事石油化工装置工艺管道设计。