尼日爾尼亞美重油發電站大型儲罐倒裝法施工

2015-06-27 05:53:48張平堂謝小波

四川水力發電 2015年5期

關鍵詞：施工

張平堂，謝小波

(中國水利水電第十工程局有限公司工程管理部，四川成都 610072)

尼日爾尼亞美重油發電站大型儲罐倒裝法施工

張平堂，謝小波

(中國水利水電第十工程局有限公司工程管理部，四川成都 610072)

介紹了尼日爾尼亞美重油發電站大型油罐的施工程序和內立柱電動葫蘆倒裝法吊裝力學方案的理論計算，通過采用內立柱電動葫蘆倒裝法施工，使油罐的施工過程簡化，勞動強度減小、效率提高，油罐安裝起升平穩、安全可靠、操作簡單。

油罐；施工；方法；理論計算；尼亞美重油發電站

1 工程概述

尼日爾尼亞美重油發電站位于尼日爾共和國首都尼亞美近郊19 km處，該發電站項目一期裝機容量為80 MW。采用德國MAN集團提供的18V48/60TS型20 MW的柴油發電機組4臺，主燃料采用1#、2#重油，啟動燃料采用輕柴油。

油罐是重油發電站的重要組成部分，其與卸油系統、柴油機供油系統、油處理系統、污油及含油污水處理等構成了重油發電站的燃料供應單元。采用內立柱電動葫蘆倒裝法施工油罐參數見表1。

表1 油罐參數表

2 施工特點

該油罐的施工主要具有以下特點:

(1)施工工序多，人工勞動強度大，工期緊。實施中，制作及安裝方法直接決定著施工時間和油罐的質量；

(2)油罐的體積大、結構復雜，按照美國API標準施工工藝要求高，因此，必須做好人員的培訓和施工準備工作，確保安裝質量；

(3)油罐施工難度大，作業面狹窄，安全問題較突出。采取倒裝法施工，有利于加快施工進度，降低工程成本，同時易于保證施工質量，而且人員交通、材料運輸、卷板組立、焊縫和接頭的全部焊接作業均在地面進行，從而減少了高空作業和大型吊裝機械的長時間使用。

3 儲罐安裝采用頂升倒裝法施工程序

(1)儲罐底板組焊完成后，為方便人員進入罐內施工的環境衛生，在儲罐壁板位置每間隔800 mm點焊H型鋼支撐，H型鋼的上表面焊接壁板的定位卡(定位設計需考慮做成可調節型，可焊M36的螺母用螺栓調節，圖1)。

(2)圍焊儲罐最上層的壁板(圖2)。

圖1 定位卡示意圖

(3)立中心傘架，若需為拱頂罐安裝頂蓋，則在頂板立柱處開天窗(圖3)。

(4)安裝電動葫蘆提升裝置(圖4):

(5)通過電動葫蘆的拉升，帶動貯罐上升，從而達到提升壁板完成下一屋的組焊，兩帶板組焊完畢，補齊頂蓋板(圖5)。

圖2 最上層型板示意圖

圖3 天窗示意圖

圖4 提升裝置示意圖

圖5 頂蓋板示意圖

圖6 施工完畢

(6)重復提升過程，直至完成各帶板組焊(圖6)。

4 提升系統結構

罐壁內側均布立柱，立柱的數量與尺寸由計算得出(下面將給出計算過程)。立柱距罐壁的距離應以電動葫蘆不觸碰包邊角鋼為準。立柱安裝必須保證垂直，如與罐底接觸有間隙，可墊薄鋼板找平并焊接牢固。在立柱3/4高度位置安裝兩根斜撐。斜撐之間的夾角及斜撐與罐底的夾角均以45°為宜。電動葫蘆安裝于立柱上端吊耳上。待兩帶板安裝完成、罐頂封天窗后，使用拉桿將相鄰立柱、立柱與中心柱相連，如此實施，使所有電動葫蘆組成受力封閉的整體(圖7)。

圖7 提升系統示意圖

脹圈由槽鋼滾弧制成，其曲率半徑與儲罐內徑相同。在電動葫蘆正下方的脹圈上焊接吊耳。此處需特別注意的是:脹圈吊耳兩側各1 m左右需采用加強筋與加強板加固(圖8)，吊耳只與脹圈焊接，不得將吊耳與罐壁相焊，以免提升時電動葫蘆的傾角拉力造成罐壁下側向內受拉變形。脹圈與罐壁采用龍門卡具相連，龍門卡具的位置不能靠吊耳過近，太近容易造成罐壁受拉變形；也不能離吊耳過遠，過遠則會造成脹圈受扭轉力過大而變形。

圖8 加固示意圖

5 提升時的注意事項

提升前必須進行提升機試驗。在空載狀態下，啟動集中控制開關，查看所有葫蘆的升降是否一致以及升降順序是否與單個控制開關順序相同；有無扭卡現象以及提升步調是否一致。待進行全面檢查、確認正常后即可以開始工作。

電動葫蘆的起升應同步進行。每提升1/3板高左右，應停下來檢查是否同步，上升受力是否均勻。如無不同步、受力不均的情況，方可繼續提升。如出現起升不同步、受力不均時，則應分別單獨控制調整滯后倒鏈，使其與其它倒鏈處于同等高度、處于同樣的受力狀態，避免發生意外，調整好后即可再次同時提升，直至完成一層壁板的提升(圖9)。

圖9 完成提升

6 力學模型的建立與分析

根據儲罐施工中電動葫蘆的提升結構型式選取任一立柱組合，近似建立的電動葫蘆提升結構靜力學模型見圖10，并進行結構受力分析。

筆者以一臺6 000 m3油罐拱頂為例進行受力分析。該儲罐凈重為146．3 t。儲罐直徑為25．7 m，高度12．691 m，共有7圈壁板，單圈壁板最高為2 m。

圖10 受力分析示意圖

6．1 確定電動葫蘆數量

依據現場條件，采用10 t電動葫蘆，單臺額定起升量為10 000 kg。

(1)提升的最大重量∑G計算:

式中 Gb為除底圈壁板外其余各圈壁板的重量，Gb=56 668 kg；Gd為罐頂重量，Gd=29 251 kg；Gk為抗風圈+包邊角鋼重量，Gk=3 405 kg；Gf為已安裝附件(盤梯平臺)的重量，Gf=1 126 kg。

(2)電動葫蘆最大受力總和∑Nmax計算:

式中因為θ在0°～90°之間變化，∑G恒定，故θ越大，∑N越大，即提升高度升至最高時電動葫蘆受力最大。此時，上述公式中的數值分別為:

L為立柱中心距壁板內側距離，L=700 mm；L1為立柱中心距吊點中心距離，L1=150 mm；L2為慣壁內側距吊耳中心距離，L2=250 mm；H為立柱高度，H=4 000 mm；HB1為最高單帶壁板高度，HB1=2 000 mm；HZ為支撐高度，HZ=450 mm；Hd為吊耳高度，Hd=300 mm。