碳化塔吊裝方案設計

梁風琴，陳金蓮

（中鹽吉鹽化集團有限公司制堿事業部，內蒙古 吉蘭泰 750333）

碳化塔作為我廠的主體制堿設備，始終處于高負荷運行狀態。5座碳化塔塔圈均出現不同程度的腐蝕，底圈菌帽已腐蝕接近于脫落、其它菌帽分流齒出現斷齒現象，菌帽梅花狀孔已腐蝕成一個大洞、水箱花板管孔密封臺已腐蝕，不能固定密封圈。

2012年7月大修期間采用分段吊裝的方法將5＃碳化塔拆除，并在原塔座上安裝新塔。作者針對此次吊裝的方案設計、計算進行探討。

1 吊裝方案的設計

室內碳化塔的安裝因廠房結構及空間位置的影響，對吊裝方案提出了苛刻的要求。為此需對起重施工位置和起重能力進行確定。

1.1 起重施工位置的確定

為了減少施工對生產的影響，將吊裝口選在7樓。

1.2 起重能力的確定

M＝（水箱9 670kg＋鐵管7 240kg）×110%＝18 600kg，由于在短時間內要連續使用200個起重循環，而且又屬于超高環境，在電動機需要連續運轉的情況下，起重設備的級別相應要高一個級別，所以選用起重能力為20t的起重機。

2 吊裝架的設計

2.1 吊裝架設計已知條件

1）7樓頂的水泥梁與塔頂凈空高度950mm，這就是20t起重機小車含吊具的總高度。

2）外墻框架橫梁，即承載水泥梁截面為寬400×高800mm。

3）最大起重物，碳化塔鑄鐵管水箱22t。

4）影響因素：下段氣管線、中段氣管線及壓力儀表，氨鹽水管線及調節閥。

2.2 吊裝架的設計計算

最大起重物：Q1＝220 000N。

直徑3米塔圈，膠圈墊結合面強度按膠圈膠板抗拉強度計算。塔圈之間密封膠圈的黏結力，按10 N／cm2計算：

最大起重能力：Q＝Q1＋Q2＝257 680N。

初選起升速度：V＝4.5m／s。

根據《起重機設計手冊》（大連起重機器廠編寫）Nj＝mV／（6120η），6120是常量。

則提起靜功率Nj1＝257 680／9.8×4.5／（6 120×0.85）＝22.29kW。

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

鋼絲繩拉力S＝220 000／2＝110 000N；安全系數n≥5；雙層纏繞選鋼芯。所以鋼絲繩選用6X（37）7＋7－φ32其破斷拉力Sp＝560 000N。

2.3 桁架受力計算

最大承載力為270 000×（1＋3／8）＝371 250N。

①采用分力結構。將371250N受力分解于8樓外橫梁。使橫梁內鋼筋基本上純受剪切應力。

②8樓鋼絲繩分力Sf＝220 000／2＝110 000 N，水泥梁承壓Ff8＝Sf×1.25＝110 000×1.25＝137 500N

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

④剪應力增加值σz＝ （Ff7／2）／（8×3.14×162）＝17.1MPa（8根φ32鋼筋截面面積總和）

⑤在簡支梁設計中通常鋼材的許用應力σ＝160～180MPa，所以增加許用應力約為17.1／（160～180）＝10%，可以判定在設計許可范圍內。

2.4 桁架計算

因為空間有限，在最大最優結構情況下核算桁架強度。

桁架設計截面如圖1所示。

其最大許用應力：

M＝（（257 680＋50 000）／4）×4＝307 680Nm

W＝6 212 000mm3（桁架抗彎模量，計算機計算結果）

圖1 桁架設計截面

3 吊裝架的結構及組成

20t起重機選用組裝式支架，共分成6個部分。

第一部分為底座。底座采用若干個跨凳形式，通過膨脹螺栓與樓面連接。

第二部分是兩個主桁架。桁架采用鉸制孔螺栓連接。桁架外形12m×2.7m×0.6m。

第三部分是桁架聯結、支撐和拉繩，防止桁架變形的主要構件。

第四部分是小車部分，主要是起重20t載荷的起升機構和運行機構。為了滿足頻繁使用的要求，本次采用電力移動裝置。

第五部分是電控部分，本次需要設置上升限位和移動限位等保護系統，防止事故。

第六部分是吊具。由于施工時間要求短，起重空間的限制，需要制作水箱吊具、3.4m塔圈吊具、3 m塔圈吊具、菌帽吊具和水箱蓋吊具。

4 吊裝方案的實施

2012年7月采用此方案僅用了8天的時間完成5＃碳化塔的更換工作。在空間小、時間緊、任務重等不利因素下，應用此方案可以節省時間、人力物力。