天然氣處理廠高塔設備吊裝淺析

徐世華 李洪印 龍艷華 胡益武

1.中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司， 四川 成都 610041;

2.成都大學教育科學學院， 四川 成都 610036

0 前言

隨著國內外經濟的飛速發展，工業及民用天然氣的需求量越來越大，天然氣建設規模不斷擴大，各類天然氣處理設備也越來越大型化、規模化。天然氣處理廠中主裝置區高塔設備的及時吊裝是保證后續工程和正常投產的關鍵。高塔設備的吊裝需要使用大型吊裝機具，是較復雜的系統工程，本文用實例說明天然氣處理廠高塔設備吊裝難點以及吊裝設備方案的確定。

1 胺液吸收塔特點及吊裝難點

某天然氣處理廠需安裝就位大型吊裝設備10 t 以上的超過120 臺，吊裝難度大，其中難度最大的設備是4臺胺液吸收塔。

胺液吸收塔外形尺寸DN 3 000 mm×32 056 mm，單臺重量281.8 t(包括塔盤支撐件重量，不包括塔盤及梯子平臺的重量)，分四段運輸至現場進行臥式組對。主吊耳為2 個DN 800 mm 管軸式吊耳［1］，吊耳位于距離塔底29.8 m 處，吊耳處于東西方對稱方向;溜尾吊耳為2個并列的100 t 板式吊耳［1］，吊耳位于塔底0.8 m 處的裙座0°對稱方向(溜尾與塔頂吊耳的位置關系)。

現場吊裝難度大，需進行專門的吊裝方案設計。胺液吸收塔吊裝特點:塔體外形大，起吊高度高;胺液吸收塔在地面組裝、擺放及大型吊車的組裝和起吊作業空間緊張;起重作業載荷大，作業場地地基需做平整夯實處理。吊裝完成的胺液吸收塔見圖1。

圖1 吊裝完成的胺液吸收塔

2 吊裝方案設計

2.1 吊裝設備及方案的確定

由于吊裝作業空間小、起吊設備多，必須根據設備安裝位置、設備規格及重量等參數合理利用現場資源。

施工現場100 t 以下的吊車數臺，400 t 履帶吊車(車型:16 000 MAX-ER)、250 t 履帶吊車(車型:M 250)各1臺。胺液吸收塔采取1 臺400 t 履帶吊車主吊，1 臺250 t履帶吊車溜尾，采用滑移法［2］完成整體吊裝作業。

吊裝方案:400 t 履帶主吊吊車和250 t 履帶溜尾吊車配合將胺液吸收塔提升一較小高度，保持穩定并進行觀察，確認各部無異常后，安排叉車將組對用的轉胎移開，主吊吊車起繩上提，溜尾吊車配合送進，將塔體滑移至豎直狀態后，溜尾吊車松鉤，主吊吊車原地轉臂將塔體送上基礎完成就位。

2.2 主要參數選擇

根據胺液吸收塔的外形尺寸、重量和美國馬尼托瓦克(Manitowoc)400 t 履帶吊車的操起工況表，選擇重型主臂+操起配重工況。主吊車主要工作參數:作業半徑12 m，起重能力340 t，扒桿仰角78.8°，48 m 重型主臂，車體配重150.59 t，操起配重142.36 t。主吊車采用48 m扒桿，扒桿頂高49.5 m，另從專業廠家定制主吊鋼絲繩及平衡梁［3］一套。吊裝立面示意圖見圖2。

圖2 吊裝立面示意圖(單位:mm)

2.3 參數核算

2.3.1 主吊車核算

采用400 t 吊鉤，吊鉤重量選取為6.774 t;吊車主卷揚鋼絲繩重量按同類鋼絲繩［4］選取為326 kg /100 m，考慮參與吊裝載荷計算長度為36 股×48 m =1 728 m，計算重量5.63 t;主吊車的平衡梁及鋼絲繩、卸扣按照制造廠家給出的重量為5 t;梯子平臺和塔盤固定件重量計算分別為23.6、26.25 t;取動載系數為1.1;考慮單臺吊車主吊，未計算不均衡系數。

起重載荷:F = (塔體重量232 t + 梯子平臺重量23.6 t+塔盤固定件重量26.25 t + 主卷揚鋼絲繩重量5.63 t+吊鉤重量6.774 t +平衡梁及鋼絲繩、卸扣重量5 t)×動載系數1.1 =329.18 t。

主吊車在該工況下額定起重能力為340 t，滿足要求。

2.3.2 溜尾吊車載荷

溜尾吊車受力計算時，考慮溜尾吊車與主吊車的操作速度不能完全同步而產生不均衡載荷［5］，取不均衡系數K2為1.1，取動載系數K1為1.1，溜尾吊車主卷揚鋼絲繩、吊鉤、溜尾用鋼絲繩、卸扣等重量取7 t。

式中:G 為塔體重量+梯子平臺重量+塔盤固定件重量+(溜尾吊車主卷揚鋼絲繩、吊鉤、溜尾用鋼絲繩、卸扣等重量)，t;F2為溜尾吊車載荷，t;L0為溜尾吊車吊點與塔底部距離，m;L1為胺液吸收塔重心位置與塔底部距離，m;L2為吊耳與塔底距離，m;K1為動載系數，K2為不均衡系數。

選用250 t 履帶吊車，作業半徑取7.5 m，額定吊裝載荷為204 t 以上，滿足要求。

2.4 吊裝用鋼絲繩

2.4.1 主吊鋼絲繩

主吊繩單邊受力:

主吊鋼絲繩選用8 ×61(ab)［6］類Ф106 鋼芯鋼絲繩，抗拉強度1 870 MPa，最小破斷拉力總和δ =567 ×1.398=792.666 t。

鋼絲繩纏一圈，安全系數［6］取n=8。

式中:T 為主吊鋼絲繩單邊受力，t;F 為主吊車總的起重荷載，t;δ 為最小破斷拉力總和，t;n1為計算安全系數;n為規范規定的安全系數。

2.4.2 溜尾鋼絲繩

溜尾采用2 個并排的75 t 板式吊耳，鋼絲繩選用8×61(ab)類Ф100 鋼芯鋼絲繩，各纏一圈，安全系數n =8。鋼絲繩吊裝時共計2 股受力，溜尾鋼絲繩單根受力:

鋼絲繩8 ×61(ab)類Ф100 在1 870 MPa 時最小破斷拉力總和:

安全系數:

式中:T 為溜尾吊鋼絲繩單邊受力，t;P破為最小破斷拉力總和，t;K'為安全系數;n 為規范規定的安全系數。

3 設備吊裝作業

3.1 吊裝前準備工作

a)吊裝方案設計完畢后，經相關部門審批合格，對所有參加吊裝作業的人員做好技術交底。

b)考慮到施工現場作業空間有限、吊裝難度大的特點，清理吊裝現場的阻礙物。

c)由于吊裝場地需要承受巨大的壓力，應預先采用機械反復對吊裝作業場地(尤其是主吊車工作位置)進行壓實，最后采用主車本體進行碾壓，對平整度誤差較多的地方采用水準儀配合進行處理;另外還應分別在吊車履帶行走區域及吊裝位置鋪墊鋼板(2 000 mm ×6 000 mm×24 mm)進行壓實處理。

d)安裝前核實基礎驗交是否合格，墊鐵擺放是否到位，對設備本體、附件及塔腳的螺栓孔進行檢查，不得有損壞;檢查設備的方位標記、重心標記及吊掛點，不符合安裝要求的，予以修整。

e)安裝前對作業人員明確分工，確保統一指揮、責權分明。對重要崗位的操作工人進行崗前再培訓，并進行吊裝安全演練。同時確保各種報驗手續完成，技術負責人簽發吊裝令完成。

3.2 試吊

設備試吊［7］前，封鎖吊裝區域，設立警戒標識，協調停止警戒區域的其他施工作業，清退與吊裝無關的所有人員。

吊裝責任工程師和安全監督員須分別對現場人員進行技術和安全交底［8］，并形成書面交底記錄。

起吊前確認無誤且技術安全交底完成后，吊裝現場總指揮簽署吊裝命令［9］。

起吊指揮人員指揮主吊車和溜尾吊車同時吊起設備，起升設備到離支墊約200 mm 的高度，保持該狀態10 min，派專人檢查設備、索具、地基墊板等是否存在異常情況，一旦發現有異常情況，立即將設備放回原處并進行分析整改，重新試吊確認無問題后，方可開始正式吊裝。

3.3 正式吊裝

試吊過程檢查無誤后，清理干凈設備下面的支墊物，開始正式吊裝。主吊車及溜尾吊車同時起鉤，2 臺吊車相互配合，溜尾吊車需控制設備最低點離地面的距離約200 mm，隨著主吊的提升向前移動，這個過程中起吊指揮人員應觀察、控制2 臺吊車吊鉤的垂直度，保證在吊裝過程中始終垂直。主吊車繼續起鉤，當設備頭部起升到一定高度后，起吊指揮人員與主吊車司機相互配合，通過旋轉、起桿、起鉤等一系列動作完成吊裝方案的位置要求，吊車的每個動作應分別進行起升→停止→旋轉→起桿→停止→再起升。同時，溜尾吊車及負責溜尾的人員應相配合，使設備平穩順利地慢慢直立。現場吊裝見圖3。

圖3 現場吊裝

3.4 塔體就位、找正

將塔體安放在基礎表面的墊鐵后［10］，用2 臺經偉儀分別成90°方向觀察塔體垂直度，調整墊鐵與塔體的垂直度在允許誤差范圍內，并擰緊螺栓。吊裝塔體就位見圖4。

圖4 吊裝塔體就位

3.5 吊具解離

待設備準確就位、設備地腳螺栓擰緊、相關措施完成、確認設備已安裝穩固后，由起吊指揮人員指揮主吊車緩慢落鉤，摘鉤人員應站在平臺上操作使吊繩脫離吊耳，起吊指揮人員確認鋼絲繩完全脫離后方可指揮吊車緩慢起鉤，此時須密切關注索具的運動狀態，確保吊索與設備之間不連不掛。當所有索具脫離設備后，主吊車旋轉到指定位置。整個吊裝過程中，應指派專人觀察吊車、設備、索具、周邊環境及地基情況，一旦出現異常情況及時與起吊指揮人員取得聯系。

4 結論

胺液吸收塔作為天然氣處理廠高塔的典型代表，具有塔體分段發運、現場組焊、梯子和平臺與塔頂管道一并安裝、塔體外形尺寸大、噸位重、起吊高度高、現場吊裝空間受限、吊裝平面布置需要綜合胺液吸收塔和再生塔擺放、吊車站位難、吊車進出場通道狹窄、起重吊裝作業載荷大，作業場地處理要求高等特點，給吊裝方案的確定造成了困難。正確選用吊裝設備、合理利用施工現場的空間、精確的計算、做好吊裝安全注意事項，能安全、科學、高效地完成胺液吸收塔的整個吊裝工作，保證工程進度，具有良好的經濟效益。

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