空(水)冷塔運輸超限問題的優化設計

張風云，呂劍昊，余曉赟

(杭氧集團股份有限公司 設計院，浙江 杭州 310014)

1 前 言

隨著空分設備向大型化設備的不斷發展，相應的空(水)冷塔外形尺寸也在不斷的增大，運輸超限的問題也日益增加。短時間內運輸條件難以得到改善，唯有有效得當的處理當前的問題才能降低運輸成本，提高產品的競爭力。結合塔器和現有運輸工具的特點以實際發生運輸超限的問題進行分析，筆者認為運輸超限主要是在超高上，其次是超寬，最后才是超長。故文中以空(水)冷塔為例，主要針對塔器設備運輸超限的問題提出了相應的解決方案。

2 運輸超限問題解決的分析

塔器的運輸采用陸運和水運兩種方式進行，而水運受環境條件的影響較大，目前的運輸方式還是以陸運為主。在不同的運輸車型下，陸運塔器限制的高度也有所不同；根據不同的運輸方式，需要采取不同的運輸托架，運輸托架的設計也會對運輸尺寸有一定的影響，但塔器本身的尺寸對整個運輸尺寸的影響是最大的。文中主要從塔器本身出發，解決運輸超限的問題(注：文中所指的運輸超限并非指交通運輸管理條例中的運輸超限，而是指實際運輸條件造成的限制)。

3 塔器設計優化

塔器運輸的超限很多時候是由于塔器本身的尺寸過大，導致無法從源頭上解決超高的問題。因此從設計初期就要考慮到運輸的問題。從工程交涉到生產出廠，整個過程都要為運輸提前做好準備。影響運輸尺寸的因素有很多，從以下幾個方面來進行解決。

3.1 絕熱層圈

圖1 絕熱層圈的常規焊接形式Fig.1 Conventional welding form of insulation ring

圖2 絕熱層圈的非常規焊接形式Fig.2 Unconventional welding form of insulation ring

考慮運輸的便捷性，絕熱層圈宜采取分塊運輸的方式，其單片長度不超過1.5 m，可裝入地腳螺栓隨包裝箱一起運輸。絕熱層圈分塊的形式可以采用圖3所示的結構。

圖3 絕熱層圈的分塊形式Fig.3 The block form of the insulating ring

首先，在車間內將貼板焊接完成，貼板的數目宜取4的倍數，貼板的方位需跨中分布，以減少運輸的高度和寬度，至少不會去增加運輸的高度和寬度。

與傳統的設計對比，該設計基本不會增加材料的成本，且在受力上更加合理，如圖4所示。常規結構的受力危險截面在塔體上，而該結構的危險截面在貼板上，減小甚至消除了絕熱層圈對運輸尺寸的影響。

圖4 絕熱層圈的焊接受力分布情況Fig.4 Welding force distribution of insulation ring

3.2 平臺托架、梯子聯接板

為了方便進出塔設備設置了平臺和梯子。一般來說平臺的包角為60°、90°和120°，由于包角較大，常常導致沒有辦法通過調整平臺托架角度來避免造成對運輸尺寸的影響。為此可以采用類似于絕熱層圈的處理辦法，在塔體上設置貼板，到現場焊接的方法。

平臺托架和梯子聯接板的形式與常規的方式并不相同，采用增設貼板的方式，對塔體的受力會更好；若現場平臺和平臺托架、梯子和梯子連接板在對接中遇到問題時，在一定程度上可以避免在塔體上動火。

3.3 接管方位的布置

一般情況下，接管的排布對整個塔運輸尺寸的影響是最大的，所以在設計初期就需要對工程院提出相應的要求，盡量將管口分布在兩側，避免增加運輸的高度。避免后期工程布管完成后出現難以修改的情況。一般常規項目的工程布管都會考慮到運輸的問題，但是事先提出要求，還是極有必要的。接管排布合理，不會增加運輸的高度。

3.4 地腳螺栓座

地腳螺栓座的基礎尺寸對塔的運輸有很大的影響，設計合理可減少超限運輸的問題。

3.4.1內部地腳螺栓座

李國瑞(通信作者) 男,1980年7月出生,山西夏縣人,博士,副教授,碩士生導師,畢業于北京工業大學,美國弗吉尼亞理工學院暨州立大學訪問學者,主要研究方向為物聯網、優化算法.

地腳螺栓設在塔體內部的具體的形式如圖5所示。采用該種方式，可減小裙支座的外擴直徑至15 mm左右，但該方式在采用地腳螺栓預埋的時候會增加安裝的難度。

圖5 裙座內置示意圖Fig.5 Schematic diagram of skirt built in

3.4.2現場焊接采用分塊蓋板

常規的塔都是將地腳螺栓座焊接完全后進行運輸。當尺寸過大時，可采用分塊蓋板、分開運輸、現場組焊的方式。

3.4.3分體運輸

當地腳螺栓座的尺寸影響運輸時，可以將地腳螺栓座割開后進行運輸，不過這種方法需要在現場重新焊接、重新檢驗。

3.5 縮小塔徑

塔內徑作為塔最重要的尺寸之一，在設計初期為了滿足性能的要求通過工藝計算所得。但是若縮小塔徑，則會影響塔的換熱效率，為此必須增加塔填料段的高度，來增加換熱面積。同時采用高通量的填料，減小每米的壓降。如有必要，塔頂的除沫器可由常規改為多通道2級除沫器。

另外，在運輸極限上的塔徑可以通過變徑來縮小地腳螺栓座的寬度。即在填料端下段筒體縮小塔徑，這樣既不影響塔的換熱效率，又可以縮小地腳螺栓座的運輸高度。

3.6 設計成2臺甚至多臺塔設備

由于現在塔設備的尺寸有越來越大的趨勢，而對于外形尺寸過大的塔一般采用海運的運輸方式，或現場進行制作焊接。但即使是采用海運的運輸方式也需要考慮到碼頭的吊裝能力以及從碼頭到空分現場的運輸情況。將大塔設計成2個小塔，并與現場制造的成本作粗略的比較，作為空分總體布置的參考。

4 運輸工具選擇與框架車的設計

空分設備一般采用公路運輸的方式，采用海運的運輸方式一般需臨近港口，這種情況比較特殊。

4.1 平板車

公路運輸分為平板車和框架車兩種形式，由于平板車的運輸成本比其他方式的運輸成本更低廉，一般優先選用平板車運輸的方式。

4.2 平板車規格的選用

平板車一般有以下3種規格：90 cm×18 m(高×長)、70 cm×18 m(高×長)、65 cm×18 m(高×長)。在多數情況下以65 mm高的平板車為主。由于平板車本身的車身會占據一定的高度，導致大直徑塔的運輸受限制。

4.3 框架車

當塔設備的直徑超過平板車的運輸極限時，就要考慮采用框架車運輸的方式，如圖6所示。由于框架車支架有一定的下沉高度，可以適當增加一部分的運輸高度。

圖6 運輸框架車Fig.6 Transport frame car

4.4 運輸托架設計

采用框架車運輸塔設備時，需要設計相應的運輸托架，合理的設計可以增加運輸的高度。在設計中最重要的是分布好各管口的位置，盡量使人孔或大直徑接管口分布在兩側，托架盡量采用圓弧的形式，使其增加一定的高度。托架筋板應布置均勻，使其受力均勻。

5 總 結

空(水)冷塔設備在實際運輸中的問題層出不窮，這不僅會增加運輸的成本，而且又得不到很好的解決。所以，從設計初期就要考慮到后期的運輸問題，通過優化設計就能避免運輸超限的問題。