大型火力發(fā)電廠除氧器鋼軌式拖拉就位工藝研究

楊黎峰

（中國電建集團(tuán)福建工程有限公司技術(shù)中心，福建 福州 350018）

引言

大型火力發(fā)電廠建設(shè)過程中，除氧器為滿足使用功能要求，其體積與重量隨著機(jī)組容量的提升而不斷增大。如何保證除氧器快速、高效、安全的就位成為了擺在每個施工單位面前的難題，各種各樣的方法層出不窮，但效果都不盡如人意。

福建華電邵武三期2×660 MW 工程4 號機(jī)組主體建筑及安裝工程在除氧器拖運(yùn)就位的過程中，選擇了創(chuàng)新性的鋼軌式拖拉就位方式，即通過將除氧層局部構(gòu)架緩裝、直接在除氧層樓板上鋪設(shè)由道木軌枕及鋼軌組成的拖運(yùn)軌道，再將除氧器吊裝、拖運(yùn)到位。

1 拖運(yùn)就位工藝

本除氧器拖拉就位工藝主要原理是在直接除氧層樓板上鋪設(shè)枕木和鋼軌，并利用斜撐固定鋼軌后，讓除氧器在鋼軌上滑動，以達(dá)到拖運(yùn)除氧器的目的。在此過程中，鋼軌的鋪設(shè)為本工藝的的重要作業(yè)程序，其施工技術(shù)要求比較高。

2 除氧器拖運(yùn)裝置設(shè)計及就位

2.1 除氧器拖運(yùn)裝置設(shè)計及安裝

本方案設(shè)計除氧器（除氧器凈重1 150 kN）拖運(yùn)系統(tǒng)為鋼軌、枕木、卷揚(yáng)組成的拖拉系統(tǒng)，鋼軌型號為50 kg/m、枕木規(guī)格為2 500 mm（L）×200 mm（W）×150 mm（H）、卷揚(yáng)機(jī)規(guī)格為5 t。在除氧器底座底面預(yù)先用槽鋼14 點(diǎn)焊固定，在除氧層上鋪設(shè)枕木，主要布置如下：

2.1.1 鋼軌、枕木設(shè)計及布置

在除氧層沿除氧器就位中心線鋪設(shè)枕木，枕木排列間隔應(yīng)小于150 mm，在盡可能地靠近或接近兩根樓板建筑梁正上方水平、直線鋪設(shè)及固定兩列50 kg/m 鋼軌作為除氧器的拖運(yùn)梁，中心間距1.6 m，從除氧層固定端（或擴(kuò)建端）一直鋪設(shè)到除氧層就位基礎(chǔ)上方，每隔3 m 用16 號槽鋼連接焊接加固鋼軌，防止拖運(yùn)過程中軌枕移動或偏移。另外，還需在鋼軌上方涂上黃油，減少拖拉阻力。拖運(yùn)軌道俯視圖（參考圖1與圖2）。

圖1 拖運(yùn)軌道俯視圖

圖2 拖運(yùn)軌道實(shí)物俯視圖

2.1.2 除氧器托座臨時支墩設(shè)計

由于除氧器就位時，需要頂升離開拖運(yùn)鋼軌，必須臨時設(shè)計四個能承載1 000 kN 支承點(diǎn)（參考圖3）。由千斤頂和枕木交替操作，把除氧器頂升到基礎(chǔ)正上方，并把枕木逐層支承牢固，除氧器頂升高度以其底座高于就位基礎(chǔ)200 mm 為宜。下頁圖4 為托座臨時支墩梁實(shí)物側(cè)視圖。

圖3 除氧器托座臨時支墩梁與除氧器關(guān)系示意圖（單位：mm）

圖4 除氧器托座臨時支墩梁實(shí)物側(cè)視示意圖

2.1.3 除氧器牽引方式設(shè)計（分兩階段）

除氧器的拖運(yùn)分為兩個階段，除氧器由地面通過CC2500（450 t）履帶吊單機(jī)吊至除氧層已鋪設(shè)好的拖運(yùn)軌道上。因此，除氧器的牽引方式也分兩個階段：

1）第一階段：布置卷揚(yáng)機(jī)+滑輪組的的牽引方式，卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩采用“三三走六”的形式布置（參考圖5 與圖6）。在此階段中，緩慢起吊除氧器，當(dāng)除氧器起升高度超過除氧層500 mm 時，停止起升。使用溜繩緩慢將除氧器轉(zhuǎn)至與就位方向相一致，在移動的過程中應(yīng)始終使除氧器與就位時中心軸線相平行。當(dāng)除氧器的后支座進(jìn)入除氧層時，緩慢松放除氧器至拖運(yùn)枕木拖運(yùn)軌道上。

圖5 除氧器向拖船中心移動時牽引方式

圖6 除氧器向拖運(yùn)軌道中心移動時側(cè)視圖（單位：mm）

2）第二階段：將除氧器與卷揚(yáng)機(jī)拖拉系統(tǒng)連接好，并使拖拉系統(tǒng)受力，開動卷揚(yáng)機(jī)拖拉系統(tǒng)，把除氧器往就位位置方向拖運(yùn)，拖運(yùn)時，需在鋼軌表面上涂上鋰基潤滑脂，以減少滑動摩擦。卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)拖運(yùn)除氧器，使除氧器的托座到達(dá)就位基礎(chǔ)位置上方。

拖運(yùn)時，為了便于控制，防止拖運(yùn)失控，保證除氧器緩慢勻速前進(jìn)，采用2 只5 t 手拉葫蘆配合牽引。

2.2 除氧器就位

除氧器整體拖運(yùn)至基礎(chǔ)位置上方，用4 個1 000 kN 千斤頂頂起除氧器，抽出拖運(yùn)鋼軌，在軌枕上安放鋼板及移運(yùn)器，可使設(shè)備前后及左右移動，再根據(jù)基礎(chǔ)位置上縱橫中心線，實(shí)現(xiàn)備調(diào)整后的精確就位，如圖7 所示。

圖7 除氧器就位調(diào)整圖

3 相關(guān)校核計算

3.1 CC2500 履帶吊負(fù)荷分析與計算

CC2500 履帶吊吊裝工況選用超起塔式工況，主臂42 m+副臂30 m，120 t 車身配重，30 t 車體配重，140 t 超起配重，85°主臂傾角。27 m 回轉(zhuǎn)半徑時額定起重量分別為136 t。除氧器筒體圖紙給定質(zhì)量為115 t，作業(yè)幅度控制在27 m 以內(nèi)，吊具重約10 t，則CC2500 履帶吊負(fù)荷率為：K′=（115+10）/136=92%，滿足安全要求。

3.2 鋼絲繩選用、校核

根據(jù)除氧器吊裝圖，只需對 6 ×37+1-170-Φ66mm 長16 m 的鋼絲繩安全系數(shù)進(jìn)行校核，該鋼絲繩共四道受力，其夾角為60°，則每道鋼絲繩受力為：115/（4cos30）=33.2 t，查得鋼絲繩破斷拉力Sb=267 t，安全系數(shù)K=267/33.2=8（安全），滿足安全要求。

3.3 牽引卷揚(yáng)機(jī)選取計算

除氧器吊到除氧間26 m 層以后用卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)拖拉時是移運(yùn)器在軌道上行走，取滑動磨擦綜合系數(shù)f=0.25，除氧器水箱質(zhì)量N 計為115 t，則卷揚(yáng)機(jī)拖拉時所需牽引力F=fN=0.25×115=28.75 t。

在B 排17 軸處布置一臺5 t 卷揚(yáng)機(jī)，選用32 t 四門滑輪組一套，9 道穿繞，滑輪組鋼絲繩出頭拉力計算公式為：

式中：E 為綜合摩擦系數(shù)，取1.04；n 為鋼絲繩分支數(shù)，取9；k 為轉(zhuǎn)向輪個數(shù)，取1。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1）得：S=4 t。

滑輪組鋼絲繩用Φ20 mm，單道破斷拉力為19.7 t，則安全系數(shù)k=19.7/3.7=5.3，滿足要求。

卷揚(yáng)機(jī)拖拉系統(tǒng)和水箱連接鋼絲繩：用Φ32 mm 鋼絲繩4 道，每道受力F=28.75/4=7.2 t。查手冊Φ32mm 的鋼絲繩破斷拉力為65.4 t，則安全系數(shù)k=65.4/7.2=9，滿足要求。

3.4 除氧層樓板鋼次梁強(qiáng)度校核

根據(jù)軌道枕木布置圖及除氧層鋼次梁布置圖，只需對鋼梁HN700×300×13×24 及鋼梁HM588×300×12×20 進(jìn)行強(qiáng)度校核。H 型鋼外形如圖8所示。

圖8 H 型鋼外形

3.4.1 HN700×300×13×24 強(qiáng)度校核

擴(kuò)彎模量W=（BH3-bh3）/6H=（300×7003-287×6523）/（6×700）=5.56×106mm3。

設(shè)除氧器支墩與鋼軌之間接觸面為3 個支承點(diǎn)，則對鋼軌最大壓力P=（115/2）×104N。

鋼梁的均布載荷為q=P/L=57.5×104÷10 000=57.5 N/mm，其中L 為鋼梁的跨度。

最大彎矩Mmax=qL2/8=57.5×（104）2/8=7.19×108N·mm。最大彎曲應(yīng)力σ=Mmax/W=7.19×108÷（5.56×106）=129 N/mm2＜[σ]=210 N/mm2。

故該鋼梁強(qiáng)度滿足要求。

3.4.2 HM588×300×12×20 強(qiáng)度校核

擴(kuò)彎模量W=（BH3-bh3）/6H=（300×5883-288×5483）/（6×588）=3.85×106mm3。

設(shè)除氧器支墩與鋼軌之間接觸面為3 個支承點(diǎn)，則對鋼軌最大壓力為P=（115/2）×104N。

鋼梁的均布載荷q=P/L=57.5×104÷9000=63.9N/mm。

最大彎矩Mmax=qL2/8=63.9×（9×103）2/8=6.47×108N·mm。

最大彎曲應(yīng)力σ=Mmax/W=6.47×108÷（3.85×106）=168 N/mm2＜[σ]=210 N/mm2。

故該鋼梁強(qiáng)度滿足要求。

4 關(guān)鍵工序總結(jié)

拖運(yùn)軌道枕木鋪設(shè)時，枕木排列間隔應(yīng)小于150 mm，鋼軌間距為1 600 mm，拖運(yùn)鋼軌的縱向中心線必須與除氧層的水泥面樓板的支承梁相接近，確保軌枕和鋼軌組合成的軌道有可靠的樓板支撐強(qiáng)度，這樣就無需專門制作拖運(yùn)箱形梁,能夠節(jié)省了工程施工費(fèi)用和工期，加快了后續(xù)的整個除氧器系統(tǒng)其它設(shè)備安裝進(jìn)度。除氧器支座應(yīng)在地面安裝焊接完畢，同時用槽鋼14 與底座底面點(diǎn)焊固定，有利于除氧水箱在鋼軌表面滑動。無需專業(yè)制作拖運(yùn)鋼架箱形梁，能降低拖運(yùn)時除氧器的重心高度。

5 結(jié)語

本施工工藝省去了傳統(tǒng)的除氧器拖拉就位用的鋼構(gòu)箱形梁，省去了箱形梁的材料費(fèi)、制作加工費(fèi)，同步節(jié)省了組裝、拆卸工序，減少了大量的人工投入，削除了安全隱患，縮短了施工周期，提高了工作效率，能節(jié)約較高的箱形梁材料和加工制作人工費(fèi)等。

通過在多臺大中型火電機(jī)組工程成功應(yīng)用本工藝，能為類似設(shè)備就位工藝提供技術(shù)指標(biāo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大大提升了工程施工技術(shù)水平，具有明顯的社會效益和環(huán)境效益。