液壓提升裝置在大型設備吊裝工程中的應用

譚道芳

中石化集團第十建設有限公司 山東青島 266000

隨著國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，生產(chǎn)制造及工藝技術的不斷進步，石油化工、煤化工等工程項目規(guī)模不斷增大，生產(chǎn)裝置向大型化的方向發(fā)展迅猛，整體吊裝以其在安全、質(zhì)量、工期等各方面存在的優(yōu)勢，得到了越來越廣泛的應用。

目前，國內(nèi)超大噸位的履帶式起重機在特大型設備吊裝中發(fā)揮了重要作用，但還存在著資源數(shù)量有限、吊載能力不能滿足部分吊裝要求的情況。液壓提升裝置以其超強的吊載能力和優(yōu)惠的價格，在部分滿足使用條件的超大型設備吊裝中得到了很好的應用。本文介紹的工程中，因4 臺費托合成反應器在工期和場地方面具備使用液壓提升裝置的條件，合理選用了2600t 液壓提升裝置和4000t 履帶式起重機吊裝特大型設備，在滿足本吊裝工程需要的同時，投標價格控制在了合理的水平，得到了招標單位的肯定，成功中標。

1 工程概況

某200萬t/ a 煤制油項目大型設備吊裝一體化總承包工程，大型設備共計168 臺，設備總重39328.8t，800t 以上設備共計13臺，最重設備為油品合成裝置費托合成反應器，設備殼體重量2035t，直徑9.86m，高度60.971m。由于現(xiàn)場安裝內(nèi)件的需要，設備分兩段進場，下段重1960t，上段重175t。最高設備為凈化裝置變換氣吸收塔，設備切線高度89.3m，重875t。其中的13 臺超大型設備均可用4000t 履帶式起重機主吊裝就位，但由于4 臺費托合成反應器于2014年10月～2014年11月到場，而其它9 臺超大型設備于2015年6月之后到場，這些超大型設備安裝被分成了兩個時間段。經(jīng)過綜合規(guī)劃分析工期要求及現(xiàn)場使用條件等因素，決定第一階段采用2600t 液壓提升裝置吊裝4 臺費托合成反應器下段，其余9 臺使用4000t 履帶式起重機主吊裝，這樣即滿足了工程需要，解決了履帶起重機施工檔期緊的難題。

2 費托合成反應器下段吊裝工藝方案

2.1 設備主要技術參數(shù)

本工程4 臺費托合成反應器26111- R001、26112- R001、26113- R001、26114- R001，設備主要技術參數(shù)見表1。

表1 費托反應器安裝工程量及吊裝參數(shù)一覽表

費托合成反應器下段吊裝就位后，進行一段時間的內(nèi)件安裝，完成后，進行上段吊裝，空中立式組對。費托合成反應器上段重175t，用1000t 履帶式起重機即可完成吊裝。

費托合成反應器的吊裝主要難點是費托合成反應器下段的吊裝。

圖1 費托合成反應器下段

2.2 吊裝工藝選擇

費托合成反應器（26111/ 2/ 3/ 4- R001）下段使用2600t 液壓提升裝置主吊，1000t 級履帶吊溜尾吊裝就位。其主要技術參數(shù)見表2～表4。

表2 費托合成反應器主要技術參數(shù)表

表3 主吊裝最大吊裝重量計算表

表4 溜尾吊車最大吊裝重量計算表

2.3 吊裝方法概述

根據(jù)費托合成反應器下段的吊裝參數(shù)，結合現(xiàn)場實際情況及國內(nèi)大型吊裝設備性能，經(jīng)過多種方案的安全性、可行性、經(jīng)濟性的比較分析，決定對費托合成反應器采用如下方法吊裝：

采用液壓提升裝置（2600t/ 71.66m）主吊、1000t 級履帶式起重機（XGC15000 型）溜尾的方法進行吊裝就位；液壓提升裝置采用“液壓同步提升技術”將設備直立、提升、就位；1000t 履帶式起重機采用直吊、行走遞送的方法完成設備由臥態(tài)到直立的溜尾。液壓提升裝置的液壓同步提升由計算機控制，具有全自動完成同步升降、負載均衡、姿態(tài)校正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能，保證吊裝過程的安全穩(wěn)妥。液壓提升裝置及1000t 履帶式起重機的組裝使用200t 汽車吊（GMK5200 型）和260t 履帶吊（QUY260 型）配合。

2.4 主吊機械設置

2.4.1 2600 t 級/ 71.66m 液壓提升裝置

本工程選用的主吊機械為2600t 級/ 71.66m 的液壓提升裝置。該提升裝置由塔架（6m 標準節(jié)、底節(jié)、頂節(jié)）、液壓提升器、泵站、計算機同步控制系統(tǒng)、塔身平臺、提升大梁、桁架、導線架、塔身扶梯等組成，塔架底節(jié)采用法蘭盤與地面基礎埋件連接。

該液壓提升裝置塔架設計安裝高度為120m，設計有效工作高度117m，每付塔架設計承載能力2600t。塔架的橫截面尺寸為4.2m×4.2m，兩個塔架之間的中心距最小為16.8m，最大為21.8m(可在16.8- 21.8m 調(diào)節(jié))。

由于本次吊裝的反應器下段高度為54.4m，因此根據(jù)現(xiàn)場實際情況和被吊設備高度確定塔架的實際安裝高度為71.66m，有效工作高度為68.63m。兩塔架分別在費托反應器基礎的0°- 180°站位，兩塔架中心與費托反應器基礎中心在同一條直線上，兩塔架中心間距為19.8m。如圖2 所示。

2.4.2 液壓提升設備

根據(jù)吊裝需要，配備以下關鍵性設備：

YS- SJ- 400 型液壓提升器（400t、主吊點）8 臺；

YS- 1400 型液壓提升器（纜風張拉）6 臺；

TJDV- 30 型變頻液壓泵源系統(tǒng)2 臺；

YT- 2 型計算機同步控制系統(tǒng)。

2.5 溜尾吊車設置

溜尾吊車吊裝參數(shù)表見表5。

2.6 吊裝機索具設計

2.6.1 主吊機具設置

自行設計兩套1500t 級吊具，分別連接主吊耳與頂部提升機構。詳見圖3。

2.6.2 溜尾機索具設置

溜尾選用一對GJT180 無接頭繩圈，L=46m；通過兩個1000t 卸扣（S- BX1000- 6 1/ 2 型）與溜尾吊耳連接。

3 施工過程管理

圖2 2600t 級/ 71.66m 液壓提升裝置站位示意圖

表5 溜尾吊車參數(shù)表

3.1 液壓提升裝置吊裝過程控制

液壓提升裝置索具系掛設備吊耳并預緊，保證主吊機索具鉛垂；溜尾吊車行至吊裝站位處，系掛溜尾索具并預緊，保證吊車跑繩鉛垂。

液壓提升裝置提升（提升速度5～6m/ h），溜尾吊車緩慢起繩，將費托反應器下段水平抬離鞍座100mm，停止起繩，檢查吊裝系統(tǒng)包括液壓提升裝置、溜尾吊車、站位點、索具、設備等各部位受力情況。

圖3 1500t 級吊具

檢查合格后，液壓提升裝置提升，溜尾吊車緩慢向前走車，溜尾吊車根據(jù)實際情況不連續(xù)落（起）鉤，費托反應器下段緩慢直立。

液壓提升裝置停止提升，溜尾吊車停止走車，摘除溜尾索具。

找準方位后，液壓提升裝置緩慢回落提升機構，使設備平穩(wěn)落到基礎上，基礎進行沉降觀測，沉降滿足設計要求后進行設備垂直度測量，若垂直度不滿足要求，用液壓提升裝置將設備吊起，調(diào)整墊鐵直至垂直度滿足要求。

把緊地腳螺栓，摘除主吊機索具。

圖4 液壓提升裝置吊裝過程

3.2 液壓提升系統(tǒng)中的計算機控制系統(tǒng)

液壓同步提升施工技術采用行程及位移傳感監(jiān)測和計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能。

操作人員可在中央控制室通過液壓同步計算機控制系統(tǒng)人機界面進行液壓提升過程及相關數(shù)據(jù)的觀察和（或）控制指令的發(fā)布。

3.3 液壓提升系統(tǒng)配置

3.3.1 總體布置原則

（1）滿足費托反應器下段整體提升液壓提升力的要求，盡量使每臺液壓設備受載均勻；

(2) 盡量保證每臺液壓泵站驅動的液壓設備數(shù)量相等，提高液壓泵站利用率；

（3）在總體布置時，要認真考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，降低工程風險。

3.3.2 提升泵源系統(tǒng)配置

本工程中吊點間距大、液壓提升器較為集中，考慮到提升控制策略和就近原則，泵源系統(tǒng)配置如下：

（1）在每個提升塔架吊點處配置2 套TJDV- 30 型液壓泵源系統(tǒng)，每4 臺YS- SJ- 400 型液壓提升器與1 套液壓泵源系統(tǒng)連接。

(2) 纜風繩張拉用液壓提升器只在初始張拉和提升塔架拆除之前需要液壓提升器動作，故考慮兼用提升主吊點的液壓泵源系統(tǒng)。

如上，整個工程共配置2 套TJDV- 30 型液壓泵源系統(tǒng)。

3.4 計算機同步控制措施

3.4.1 同步控制要求

液壓提升同步控制應滿足以下要求：

(1) 盡量保證各臺液壓提升設備均勻受載；

(2) 保證各個吊點在提升過程中保持一定的同步性（±10mm）。

3.4.2 同步控制策略

根據(jù)以上要求，制定如下的控制策略：

(1) 將每個提升塔架吊點處的8 臺液壓提升器并聯(lián)，分別設定為主令點和從令點；

（2）將主令點處液壓提升器的速度設定為標準值，作為同步控制策略中速度和位移的基準。在計算機的控制下從令點以位移量來動態(tài)跟蹤比對主令點，保證各提升吊點在費托反應器下段結構整體液壓提升過程中始終保持同步。

3.5 液壓提升控制措施

為確保費托反應器下段結構及提升塔架提升過程的安全，根據(jù)確保費托反應器下段結構的特性，擬采用“吊點油壓均衡，結構姿態(tài)調(diào)整，位移同步控制，分級卸載就位”的同步提升和卸載落位控制策略，具體步驟如下：

3.5.1 同步吊點設置

共設置2個同步提升吊點。每個吊點處各設置一套位移同步傳感器。計算機控制系統(tǒng)根據(jù)這2 套傳感器的位移檢測信號及其差值，構成“傳感器－計算機－泵源比例閥－液壓提升器－費托反應器下段結構”閉環(huán)系統(tǒng)，控制整個提升過程的同步性。

3.5.2 吊點油壓均衡

每一吊點處的液壓提升器并聯(lián)，對每個提升吊點的各液壓提升器施以均衡的油壓，這些吊點以恒定的載荷力向上提升。

3.5.3 提升分級加載以主體結構理論載荷為依據(jù)，各提升吊點處的提升設備進行分級加載，依次為20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%，在確認各部分無異常的情況下，可繼續(xù)加載到90%、95%、100%，直至費托反應器下段結構全部離地。

3.5.4 離地檢查

費托反應器下段結構離地后，停留24h 作全面檢查（包括吊點結構，承重結構體系和提升設備等），并將檢查結果以書面形式報告指揮部。

3.5.5 姿態(tài)檢測調(diào)整

用測量儀器測出各吊點的離地距離，計算出各吊點相對高差，并與理論值進行比較，提升設備調(diào)整各吊點高度使之接近理論值。

3.5.6 整體同步提升

以調(diào)整后的各吊點高度為新的起始位置，復位同步傳感器。在費托反應器下段結構整體同步提升過程中，保持該姿態(tài)直至提升到預定高度。

3.5.7 整體同步下降

將下降前的各吊點高度設為新的起始位置，復位同步傳感器。在費托反應器下段結構整體同步下降過程中保持該姿態(tài)直至接近下部結構。

3.5.8 分級卸載就位

以卸載前的吊點載荷為基準，所有吊點同時下降卸載10%。在此過程中可能會出現(xiàn)載荷轉移現(xiàn)象，即卸載速度較快的點將載荷轉移到卸載速度較慢的點上，以至個別點超載甚至可能會造成局部構件失穩(wěn)。計算機控制系統(tǒng)監(jiān)控并阻止上述情況的發(fā)生，調(diào)整各吊點卸載速度，使快的減慢，慢的加快。萬一某些吊點載荷超過卸載前載荷的10%，則立即停止其它點卸載，而單獨卸載這些點。如此往復，直至鋼絞線徹底放松，費托反應器下段結構自重載荷完全轉移到行走機構上，液壓提升作業(yè)完畢。

3.5.9 提升過程的微調(diào)

費托反應器結構在提升及下降過程中，因為空中姿態(tài)調(diào)整需要進行高度微調(diào)。在微調(diào)開始前，將計算機同步控制系統(tǒng)由自動模式切換成手動模式。根據(jù)需要，對整個結構提升系統(tǒng)的8 臺液壓提升器進行同步微動（上升或下降），或者對單臺液壓提升器進行微動調(diào)整。微動即點動調(diào)整精度可以達到mm 級，完全可以滿足費托反應器下段結構安裝的精度需要。

3.6 液壓提升速度及加速度

費托反應器下段整體液壓同步提升的垂直速度取決于液壓泵源系統(tǒng)的流量、錨具切換和其他輔助工作所占用的時間。

在本工程中，液壓同步提升速度約3～4m/ h。液壓同步提升作業(yè)過程中，提升力由液壓提升器提供。在液壓提升器啟動直至停止的過程中，提升速度的增加和減少由于液壓系統(tǒng)的特性以及計算機程序控制的原因，加速度極小，以至于可以忽略不計。這為提升過程中提升塔架結構系統(tǒng)和費托反應器下段結構等的安全增加了保證度。

3.7 液壓裝置系統(tǒng)調(diào)試

3.7.1 系統(tǒng)安裝完成后的調(diào)試

液壓提升裝置系統(tǒng)安裝完成后，按下列步驟進行調(diào)試：

(1) 檢查泵站上所有閥或硬管的接頭是否有松動，檢查溢流閥的調(diào)壓彈簧處于是否完全放松狀態(tài)；

(2）檢查泵站與液壓提升器之間電纜線的連接是否正確;

(3) 檢查泵站與液壓提升主油缸之間的油管連接是否正確；

(4）系統(tǒng)送電，檢查液壓泵主軸轉動方向是否正確;

(5) 在泵站不啟動的情況下，手動操作控制柜中相應按鈕，檢查電磁閥和截止閥的動作是否正常，截止閥編號和液壓提升器編號是否對應;

(6) 檢查傳感器（行程傳感器，位移傳感器）。按動各臺液壓提升行程傳感器的2L、2L- 、L+、L- ，使控制柜中相應的信號燈發(fā)訊。

3.7.2 提升前的檢查

液壓提升前檢查以下項目：

(1）啟動泵站，調(diào)節(jié)一定的壓力（5Mpa 左右）;

(2) 伸縮提升油缸，檢查A 腔、B 腔的油管連接是否正確；

(3）檢查截止閥能否截止對應的油缸；

(4) 檢查比例閥在電流變化時能否加快或減慢對應油缸的伸縮速度。

3.7.3 預加載

調(diào)節(jié)一定的壓力（2～3Mpa），使錨具處于基本相同的鎖緊狀態(tài)。

3.8 分級加載預提升

費托反應器下段結構在具備整體液壓提升條件之后，進行分級加載預提升。通過預提升過程中對費托反應器下段結構、提升設施、提升設備系統(tǒng)的觀察和監(jiān)測，確認符合模擬工況計算和設計條件，保證提升過程的安全。

待系統(tǒng)檢測無誤后開始正式提升作業(yè)。經(jīng)計算，確定液壓提升器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力。

費托反應器下段開始同步提升時，液壓提升器伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%、40%，在一切都正常的情況下，可繼續(xù)加載到60%、80%、90%、100%。

費托反應器下段整體結構即將離開時暫停提升，保持提升系統(tǒng)壓力。對液壓提升設備系統(tǒng)、結構系統(tǒng)進行全面檢查，在確認整體結構的穩(wěn)定性及安全性絕無問題的情況下，才能繼續(xù)提升。

3.9 不利因素及對策

3.9.1 液壓提升過程的提升力控制

根據(jù)預先通過計算得到的液壓同步提升工況各吊點液壓提升力數(shù)值，在計算機同步控制系統(tǒng)中，對每臺液壓提升器的最大提升力進行設定。當遇到提升力超出設定值時，液壓提升器自動采取溢流卸載，以防止出現(xiàn)各吊點局部應力超出設計值或提升荷載分布嚴重不均，造成對永久結構及臨時設施的破壞。

3.9.2 提升過程的空中停留

因費托反應器下段結構從開始整體提升至下降就位的過程需要持續(xù)10個工作日以上。提升過程中、剛性腿鉸鏈安裝、剛性腿大接頭對口/ 焊接、行走機構安裝就位、整體卸載時，費托反應器下段結構需要在空中較長時間停留。

液壓同步提升器在設計中獨有的機械和液壓自鎖裝置，保證了費托反應器下段結構在吊裝過程中能夠長時間的在空中停留。

本工程施工場地空曠，風力較大。費托反應器下段主梁、剛性腿等均為實腹結構，風荷載對提升吊裝過程影響很大。為確保費托反應器下段結構提升過程的絕對安全，并考慮到高空對口精度和調(diào)整的需要，在費托反應器下段結構空中停留或吊裝過程中遇到大風天氣時，通過預先設置的大梁防風纜風繩系統(tǒng)對費托反應器下段大梁進行空中位置鎖定，起到限制費托反應器下段結構水平擺動和微調(diào)的作用。

3.9.3 提升過程的應急措施

(1) 突然停電故障

各泵源控制閥自動關閉，液壓提升器液壓鎖自動鎖緊，各上下錨及安全錨處于自鎖狀態(tài)；停電后恢復供電，系統(tǒng)將自動處于安全停止狀態(tài)。

（2）液壓油管突然爆裂故障

液壓提升器液壓鎖自動鎖緊，液壓提升器不致下沉，各上下錨及安全錨處于自鎖狀態(tài)；更換爆裂油管。

（3）液壓提升器故障

在短時檢修無效情況下，人工鎖緊液壓提升器安全錨，縮缸將提升載荷轉移到安全錨上，經(jīng)確認后松開液壓提升器上下錨，更換液壓提升器本體。

(4) 鋼絞線斷絲故障

卸去斷絲鋼絞線的液壓提升器上錨片，以正常方式同步提升，使該斷絲鋼絞線卸載，去除該鋼絞線，重穿新鋼絞線，裝上拆除的上錨片，并張拉至與其它鋼絞線張力大致相同。

(5) 液壓泵源故障

通常的漏油故障能夠及時解決。只有在短時檢修無效情況下，更換整臺泵源。

（6）傳感器故障

在短時檢修無效情況下，更換傳感器。

（7）控制系統(tǒng)故障

應準確判斷故障點，在短時檢修無效情況下，更換系統(tǒng)零件、部件乃至整套系統(tǒng)。

（8）其它故障

在液壓提升過程中，任何監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)有異常情況都可隨時叫停；但提升的重新啟動則必須由現(xiàn)場總指揮下達指令，其他任何人不得擅自重新啟動提升作業(yè)。

4 液壓提升裝置使用要求

4.1 使用場地

圖5 液壓提升裝置吊裝過程

液壓提升裝置占用場地比較大，設備框架及周邊預留比較多，適于新建項目。

4.2 吊裝對設備裝卸車要求

（1）裝車時，溜尾吊耳豎直向上；

（2）設備吊耳中心位于基礎中心上；

（3）設備擺放相對于設備基礎的方位與設備溜尾吊耳一致。

4.3 地基處理

地基處理分為液壓提升裝置基礎及錨點兩部分。

4.4 計算與核算

塔架計算包括荷載計算及受力分析、結構整體受力分析、結構計算等，地錨計算包括各纜風繩地錨受力，塔架基礎驗算包括塔架基礎預埋件強度計算，吊具計算。

4.5 過程記錄文件

過程記錄文件的基本內(nèi)容包括：液壓提升系統(tǒng)塔架桿件檢測，塔架基礎焊接卡板檢查，液壓提升裝置及周邊檢查，安全生產(chǎn)（過程）聯(lián)檢，設備（起吊前）必備條件聯(lián)檢，設備鋼結構吊裝提升系統(tǒng)自檢驗收，設備安全技術作業(yè)交底，設備提升過程塔架垂直度和水平度監(jiān)測，設備裝精度測量，吊裝過程監(jiān)測監(jiān)控技術措施，液壓提升裝置各節(jié)點連接螺栓擰緊施工記錄，液壓提升裝置頂部纜風繩施工記錄等。

液壓提升裝置以其超大吊載能力和使用經(jīng)濟性在大型設備吊裝工程中得到了較多的應用。它的使用受到一定的場地及預留條件限制，施工過程中的安全、質(zhì)量控制點較多，各結構承載力及受力等計算核算較多，過程控制嚴密。在使用過程中一定要嚴格按照操作規(guī)程、施工方案進行，組織管理措施到位，確保工程施工安全可靠地進行。