锅炉汽包吊装过程中的受力分析

摘 要：由于锅炉汽包安装的特殊性以及周围场地的局限性，采用卷扬机和滑轮组的方式对汽包进行倾斜吊装是现场实际生产常用的一种吊装方式。对汽包从水平状态到倾斜状态的吊装过程进行分析计算，同时也对汽包从地面吊装到高空时进行分析计算，得出汽包吊装过程中引起受力变化的影响因素，同时也明确了汽包吊装过程中的最危险时刻，具有指导现场实际生产的意义。

关键词：汽包吊装；卷扬机吊装：滑轮组吊装；倾斜吊装

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.004

1 概述

目前电厂锅炉汽包吊装方法很多，但由于施工单位机具力量、现场条件和实际设备情况的约束，现场实际施工主要采用卷扬机或液压提升装置两种。而现场施工过程中的种种因素，汽包一般采用倾斜吊装，整个吊装过程的控制尤为重视。

中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目热电装置工程490t/h锅炉的汽包吊装采用卷扬机和滑轮组系统吊装，根据施工单位提供的资料对汽包吊装过程进行受力分析，进而明确施工机具和安全风险因素，从而采取必要的措施对安全风险进行防范，保证施工顺利进行。

2 汽包吊装工艺参数

汽包外形尺寸：φ1780mm×90mm，锅筒内径为Φ1600mm，壁厚为90mm，筒身长为17300mm，锅筒全长约为19100mm，材料为13MnNiMo5-4，图纸重量为75.167t，运输重量78t，单台汽包图纸重量为84.5t（含2组汽包吊杆）。汽包吊装采用卷扬机和滑轮组系统进行倾斜吊装，先将汽包抬起，主吊卷扬机提升汽包，溜尾卷扬机不动，直到汽包倾斜到适当的角度（根据现场汽包吊装测得最大倾斜角度为52°），然后两台卷扬机同时提升，到达一定高度后，越过最上层横梁之后主吊卷扬机不动，溜尾卷扬机慢慢提升，使得汽包由倾斜状态变为水平状态，最后将汽包提升安装。

3 受力分析

3.1 受力计算

联立方程（1）（2）（3）（4）（9）求解，但未知数有六个a、b、c、F3、F4、X，因此我们可以采用控制变量求解。

由于方程中含有超越方程，因此求解方式我们可以采用Excel里面的规划求解进行求解，在论文中就不作详细说明了。

实际上我们需要重点关注的变量为两个：c和X，一个是设备倾斜角度，一个是设备的吊装高度。

情况一：吊装过程中，设备在特定的高度进行倾斜：X为定值，c为可变数值，求解：

情况二：吊装过程中，设备以特定的倾斜角度缓缓上升：c为定值，X为可变数值，求解：

说明：F3为溜尾受力，F4为主吊受力，a为F3与垂直方向夹角，b为F4与垂直方向夹角，c为设备倾斜角度，L为吊点到设备中心距离即LAO（值为5m），G为设备重量（值为112.3t），X为设备中心距顶部滑轮组距离。

3.2 对计算结果进行分析

对上述两种情况解进行分析：

分析情况一：提取变量c、F3和F4，并作C-F3、C-F4关系图。

分析情况一：提取变量c、a和b，并作C-a、C-b关系图。

分析结论：结论1：汽包倾斜角度变大时，主吊受力越来越大，溜尾受力越来越小；

结论2：汽包倾斜角度变大时，主吊受力方向与竖直方向的夹角b和溜尾受力方向与竖直方向的夹角a越来越大，并且存在b

分析情况二：提取变量X、F3和F4，并作X-F3、X-F4关系图。

分析情况二：提取变量X、a和b，并作X-a、X-b关系图。

分析结论：结论1：汽包吊装高度越高时，主吊受力越来越大，溜尾受力越来越小；

结论2：汽包吊装高度越高时，主吊受力方向与竖直方向的夹角b和溜尾受力方向与竖直方向的夹角a越来越大，并且存在b

4 结论

結合两种情况进行分析：吊装设备汽包过程中，设备汽包以最大的倾斜角度越过最高的横梁障碍时，主吊受力最大，溜尾受力最小，同时主吊受力方向与竖直方向的夹角达到最大，溜尾受力方向与竖直方向的夹角达到最大。

汽包吊装过程中，由于卷扬机和滑轮组系统是提前固定好的，所以顶部吊点也是固定的，在吊装过程中，汽包倾斜之后，主吊卷扬机跑绳和溜尾卷扬机跑绳必定与竖直方向有夹角，在对汽包吊装受力分析过程中，我们也得出一个重要的结论：汽包吊装高度越高时，主吊受力方向与竖直方向的夹角b和溜尾受力方向与竖直方向的夹角a越来越大，并且存在b

5 结束语

通过对汽包倾斜吊装过程中的受力分析，发现了整个吊装过程中的存在的危险因素，提前给我们施工单位准备相应的措施进行消除风险；同时也指导我们施工，例如：施工前应该准备何种机具，机具的数量，以及场地布置等等。

文中提及的这种对汽包倾斜吊装受力分析计算基于卷扬机和滑轮组系统固定的这种施工方式，最关键的地方是顶部两个吊点是不动的，从而产生这种计算方法，若是其他一端固定一端可以移动的吊装方式，或是两个吊点都是自由移动的吊装方式，则需要重新考虑计算方式，论文中提及的计算方法则不适用。

同时本论文计算过程中忽略设备规格大小，从而产生吊点在设备轴心线上，现场实际中是在汽包设备本体表面上的，因此实际施工生产采用此种计算方式需要将设备规格以及吊耳设置的位置考虑在内，以确保现场施工的顺利。

参考文献：

[1]中天合创鄂尔多斯煤炭深加工项目热电装置5×490t锅炉汽包吊装方案[S].

[2]SH/T3515-2003.大型设备吊装工程施工工艺标准[S].

[3]GB50484-2008.石油化工建设工程施工安全技术规范[S].

[4]SH/T3536-2011.石油化工工程起重施工规范[S].

作者简介：刘欢（1989-），男，广东始兴人，本科，助理工程师，研究方向：吊装施工。