鍋爐汽包吊裝過程中的受力分析

摘 要：由于鍋爐汽包安裝的特殊性以及周圍場地的局限性，采用卷揚機和滑輪組的方式對汽包進行傾斜吊裝是現場實際生產常用的一種吊裝方式。對汽包從水平狀態到傾斜狀態的吊裝過程進行分析計算，同時也對汽包從地面吊裝到高空時進行分析計算，得出汽包吊裝過程中引起受力變化的影響因素，同時也明確了汽包吊裝過程中的最危險時刻，具有指導現場實際生產的意義。

關鍵詞：汽包吊裝；卷揚機吊裝：滑輪組吊裝；傾斜吊裝

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

1 概述

目前電廠鍋爐汽包吊裝方法很多，但由于施工單位機具力量、現場條件和實際設備情況的約束，現場實際施工主要采用卷揚機或液壓提升裝置兩種。而現場施工過程中的種種因素，汽包一般采用傾斜吊裝，整個吊裝過程的控制尤為重視。

中天合創鄂爾多斯煤炭深加工示范項目熱電裝置工程490t/h鍋爐的汽包吊裝采用卷揚機和滑輪組系統吊裝，根據施工單位提供的資料對汽包吊裝過程進行受力分析，進而明確施工機具和安全風險因素，從而采取必要的措施對安全風險進行防范，保證施工順利進行。

2 汽包吊裝工藝參數

汽包外形尺寸：φ1780mm×90mm，鍋筒內徑為Φ1600mm，壁厚為90mm，筒身長為17300mm，鍋筒全長約為19100mm，材料為13MnNiMo5-4，圖紙重量為75.167t，運輸重量78t，單臺汽包圖紙重量為84.5t（含2組汽包吊桿）。汽包吊裝采用卷揚機和滑輪組系統進行傾斜吊裝，先將汽包抬起，主吊卷揚機提升汽包，溜尾卷揚機不動，直到汽包傾斜到適當的角度（根據現場汽包吊裝測得最大傾斜角度為52°），然后兩臺卷揚機同時提升，到達一定高度后，越過最上層橫梁之后主吊卷揚機不動，溜尾卷揚機慢慢提升，使得汽包由傾斜狀態變為水平狀態，最后將汽包提升安裝。

3 受力分析

3.1 受力計算

聯立方程（1）（2）（3）（4）（9）求解，但未知數有六個a、b、c、F3、F4、X，因此我們可以采用控制變量求解。

由于方程中含有超越方程，因此求解方式我們可以采用Excel里面的規劃求解進行求解，在論文中就不作詳細說明了。

實際上我們需要重點關注的變量為兩個：c和X，一個是設備傾斜角度，一個是設備的吊裝高度。

情況一：吊裝過程中，設備在特定的高度進行傾斜：X為定值，c為可變數值，求解：

情況二：吊裝過程中，設備以特定的傾斜角度緩緩上升：c為定值，X為可變數值，求解：

說明：F3為溜尾受力，F4為主吊受力，a為F3與垂直方向夾角，b為F4與垂直方向夾角，c為設備傾斜角度，L為吊點到設備中心距離即LAO（值為5m），G為設備重量（值為112.3t），X為設備中心距頂部滑輪組距離。

3.2 對計算結果進行分析

對上述兩種情況解進行分析：

分析情況一：提取變量c、F3和F4，并作C-F3、C-F4關系圖。

分析情況一：提取變量c、a和b，并作C-a、C-b關系圖。

分析結論：結論1：汽包傾斜角度變大時，主吊受力越來越大，溜尾受力越來越小；

結論2：汽包傾斜角度變大時，主吊受力方向與豎直方向的夾角b和溜尾受力方向與豎直方向的夾角a越來越大，并且存在b

分析情況二：提取變量X、F3和F4，并作X-F3、X-F4關系圖。

分析情況二：提取變量X、a和b，并作X-a、X-b關系圖。

分析結論：結論1：汽包吊裝高度越高時，主吊受力越來越大，溜尾受力越來越小；

結論2：汽包吊裝高度越高時，主吊受力方向與豎直方向的夾角b和溜尾受力方向與豎直方向的夾角a越來越大，并且存在b

4 結論

結合兩種情況進行分析：吊裝設備汽包過程中，設備汽包以最大的傾斜角度越過最高的橫梁障礙時，主吊受力最大，溜尾受力最小，同時主吊受力方向與豎直方向的夾角達到最大，溜尾受力方向與豎直方向的夾角達到最大。

汽包吊裝過程中，由于卷揚機和滑輪組系統是提前固定好的，所以頂部吊點也是固定的，在吊裝過程中，汽包傾斜之后，主吊卷揚機跑繩和溜尾卷揚機跑繩必定與豎直方向有夾角，在對汽包吊裝受力分析過程中，我們也得出一個重要的結論：汽包吊裝高度越高時，主吊受力方向與豎直方向的夾角b和溜尾受力方向與豎直方向的夾角a越來越大，并且存在b

5 結束語

通過對汽包傾斜吊裝過程中的受力分析，發現了整個吊裝過程中的存在的危險因素，提前給我們施工單位準備相應的措施進行消除風險；同時也指導我們施工，例如：施工前應該準備何種機具，機具的數量，以及場地布置等等。

文中提及的這種對汽包傾斜吊裝受力分析計算基于卷揚機和滑輪組系統固定的這種施工方式，最關鍵的地方是頂部兩個吊點是不動的，從而產生這種計算方法，若是其他一端固定一端可以移動的吊裝方式，或是兩個吊點都是自由移動的吊裝方式，則需要重新考慮計算方式，論文中提及的計算方法則不適用。

同時本論文計算過程中忽略設備規格大小，從而產生吊點在設備軸心線上，現場實際中是在汽包設備本體表面上的，因此實際施工生產采用此種計算方式需要將設備規格以及吊耳設置的位置考慮在內，以確保現場施工的順利。

參考文獻：

[1]中天合創鄂爾多斯煤炭深加工項目熱電裝置5×490t鍋爐汽包吊裝方案[S].

[2]SH/T3515-2003.大型設備吊裝工程施工工藝標準[S].

[3]GB50484-2008.石油化工建設工程施工安全技術規范[S].

[4]SH/T3536-2011.石油化工工程起重施工規范[S].

作者簡介：劉歡（1989-），男，廣東始興人，本科，助理工程師，研究方向：吊裝施工。