鍋爐單發散件包裝用骨架箱設計探討

徐錫峰

（南通萬達能源動力科技有限公司，江蘇 南通 226001）

本企業擁有領先的科技能力，經過不懈努力，近年來鍋爐產品出口量在持續提高，其中鍋爐零部件包裝技術同樣發揮了重要作用。為確保鍋爐產品完好無損地發運到國外客戶現場，所以需要制定嚴格的鍋爐零部件包裝的標準和方法。因出口運輸一般采用海運方式，海運費一般按運輸貨物的總體積與單價相乘計算得出。本著降低運輸成本、增強市場競爭力的宗旨，在包裝設計過程中應根據實際情況并結合本單位的包裝能力制訂既節約包裝材料又不浪費體積的包裝方案。出口鍋爐零部件品種多樣及數量較多，這些零件均采用集中包裝骨架箱的方式來進行包裝，本文針對骨架箱設計流程進行了必要的說明，同時對主要受力構件強度校核及骨架箱尺寸的工藝設計方法進行了描述，以實現技術提升的目的。

1 鍋爐的零部件特點

鍋爐是發電工業、廢氣回收工業和供暖等生產中的關鍵設備，具有節能、低耗、環保和結構緊湊等特點。其主要零部件名稱分別為鍋筒、蒸發器、過熱器、省煤器、熱水器、本體管路、鋼架、平臺、爐墻金屬件、護板、門類與密封、防雨裝置及儀表閥門等。以上各零部件的結構各不相同，品種很多。因為各零部件結構復雜，其內部的零件比較繁多，一般需要將各零部件有序運輸到用戶現場按圖紙進行組裝后調試運行，所以合理的運輸包裝對各零部件的質量保證起著至關重要的作用。

在鍋爐零部件中一般對鍋筒、蛇形管、集箱、大型鋼架、平臺及護板等采用專用包裝裝置，其余空間彎管及折板等形狀復雜且品種多的單發散件的包裝一般采用集中放置在骨架箱內的包裝方式。

2 骨架箱的結構設計

2.1 骨架箱主要結構

選用結構方案時，應根據鍋爐零部件特點及包裝成本達到經濟可靠的效果。經過實踐考慮鍋爐零部件特點及包裝成本，最好選用較經濟可靠的設計方案。該骨架箱結構，主要由底部框架、側框架、頂部框架、鋼板網、起吊裝置及起吊裝置周圍的扁鋼框架組成，扁鋼框內吊耳周圍不焊鋼板網。骨架箱結構如圖1所示。

圖1 骨架箱結構圖

2.2 鋼板網的規格選用

參照標準QB/T 3896—1999《鋼板網》，骨架箱底面及前后端面一般選用鋼板網d=4，骨架箱底面及兩側面一般選用鋼板網d=3。骨架箱外表面所焊接的鋼板網邊緣宜距骨架箱邊框邊緣距離一般應不少于2 cm，骨架箱上部邊框要求距離不少于5 cm；且確保鋼板網邊角不彎曲翹起。避免防雨罩安裝或起吊時拉傷。鋼板網結構如圖2所示。

圖2 鋼板網結構圖

為了統一選用，查看標準QB/T 3896—1999《鋼板網》網格尺寸[1]，具體如下。

1）鋼板網d=3mm；網格尺寸TL×TB=36mm×100mm。

2）鋼板網d=4mm；網格尺寸TL×TB=38mm×100mm。

2.3 骨架箱主要受力構件的強度計算[2]

2.3.1 骨架箱的基本設計參數

骨架箱內所有貨物總凈重G為260 kN；

道路運輸一般貨物限重為300 kN；

道路運輸一般超限的貨物最大外形尺寸為17500 mm×2900 mm×2800 mm；

骨架箱所用材料的材質均為Q235A。

經查工具手冊得出許用應力相關數據如下

式中：[τ]為許用剪切應力；[σ]為許用拉應力；[σc]為許用擠壓應力；[τh]為角焊縫的抗壓、抗拉和抗剪許用應力。

2.3.2 骨架箱底部框架的型鋼選用

1）結合道路運輸對重量與外形尺寸的限制，以及結合鍋爐產品零部件的一般長度和寬度的尺寸，現將骨架箱的最大外形尺寸確定為11 m×2.9 m×2.8 m，骨架箱的總載荷最大為30 t。

2）骨架箱底框架為主要受力分析對象，一般由槽鋼與工字鋼根據尺寸要求裝配焊接制作完成，槽工字鋼上平面鋪鋼板焊接牢靠。骨架箱底部框架如圖3所示。

圖3 骨架箱的底框架結構圖

3）由于骨架箱內貨物品種較多，以及貨物放置的位置具有不確定性，骨架箱底框架受力情況比較復雜。為了保證骨架箱底框架的經濟性及安全性，設計者在日常工作針對骨架箱最大總重及最大外形尺寸的場景下，進行多次實踐總結出骨架箱底盤槽鋼和工字鋼的最小型號允許選用槽鋼14a和工字鋼14。

2.3.3 骨架箱吊裝用吊耳的選用

1）通過對骨架箱吊裝的綜合考慮，此起吊裝置選用板式吊耳，吊耳與底部框架接觸部位開坡口，單組骨架箱配置4只吊耳，對稱布置在底部框架兩側，保證對接焊牢靠。吊耳基本形式如圖4所示。

圖4 板式吊耳基本形式

2）為了便于計算并提高實用性，一般采用通過實踐檢驗簡化后的方法計算驗證板式吊耳的強度[3]。

3）剪切應力校驗如下。剪切應力的最不利位置為a—b斷面，此強度計算過程為滿足強度校驗要求。

4）拉應力校驗如下。拉應力的最不利位置在c—d斷面（如圖4所示），此強度計算過程為滿足強度校驗要求。

5）局部擠壓應力校驗如下。局部擠壓應力的最不利位置為卸扣銷軸與吊耳內孔壁結合處，此強度計算過程為滿足強度校驗要求。

式中：hc為角焊縫的計算厚度；lw為角焊縫的計算長度。

其余次要受力構件強度計算，在此不再贅述。

2.4 骨架箱內貨物總體積

南通萬達能源動力科技有限公司鍋爐產品出口一般采用陸運與海運結合的方式，鍋爐產品海運費用一般根據貨物包裝總體積與單價計算得出，可以看出節約貨物包裝總體積就能降低海運費用，應在骨架箱設計時確保內空間填充滿，充分利用骨架箱內空間[4]。以下為作者多年來總結出的確定骨架箱尺寸的經驗方法。

2.4.1 根據骨架箱內貨物體積測算骨架箱尺寸的計算方法

首先，逐一統計骨架箱內所有零件的最大外形展開尺寸（長×寬×高），其次，將這些統計的長、寬、高相乘得出單獨體積累加出本骨架箱的總體積V，再次，根據本骨架箱內貨物最長零件和最寬零件確定骨架箱的外形長度L和外形寬度尺寸B，然后，將以上統計得出的骨架箱內部凈尺寸的總體積數據除以骨架箱的長度L和寬度尺寸B得出骨架箱的內部計算高度h。最后，將骨架箱的內部計算高度h乘以經驗系數n（表1）得出該骨架箱內部凈高度尺寸H。

2.4.2 測算骨架箱尺寸的計算公式

經驗公式步驟2：H=h×n。

2.4.3 測算骨架箱尺寸的系數

通過多年不斷摸索實踐，本人根據結合不同類型鍋爐內的零件總結出了計算用的經驗系數。經驗系數詳見表1。

表1 測算骨架箱內部凈高度尺寸H的經驗系數n

3 骨架箱的防護包裝

1）除了運輸貯藏以外，還應針對商品的運輸特點及運送和貯藏的環境、期限和條件等情況，對商品加以適當的保護包裝。

2）保護包裝的類型一般分為防水、防潮、抗菌、防銹、防震、抗大氣腐蝕和局部保護等。

3）鍋爐零件在包裝前應涂裝完畢及排除零件內水份、污物和雜質。其管接頭、焊接管道和各種承壓管子和管道都應該進行密閉干燥，并適當加入防銹劑，加蓋塑料蓋或采取其他有效方法封口。要求其塑料蓋接口處應纏繞3圈以上的壓敏膠帶固定。

4）產品在包裝時應采取額外的防潮措施：骨架箱外應覆蓋防雨罩，則防雨罩應采用覆合膜材質。木箱內表面木板體上要鑲襯一層防水塑料薄膜，箱裝設備也需要做防水防銹處理。

5）對吊桿、U型螺栓等端部有螺紋部分的工件，宜在螺紋部位涂抹防腐蝕潤滑脂或套上塑料的配套螺紋保護套，加以防護和包扎。

6）對有法蘭的部位，如鍋筒集箱上的法蘭等，應小心維護。采用防水蓋板密封或采用其他適當的密封材料，在重要位置封口。

7）骨架箱的貨物擺放時應盡量使其中心位置居中靠下，貨物間需墊放防磨材料以防止刮傷相鄰貨物，凡貴重、易碎和需要防震的物品都要采用防震包裝等預防損壞的保護措施[5]。

8）因出口地區的特殊氣候條件和復雜運輸作業過程，對各種機械設備、零部件都必須進行嚴格規范的包裝與保護。應當確保產品從制造廠到施工作業場的露天存放，12個月內整個存放過程中有充分的安全措施進行維護[6]。

4 結束語

綜上所述，以上為骨架箱設計過程的所有闡述內容，通過不斷總結經驗并解決了因鍋爐單發散件繁多導致難以確定骨架箱尺寸等問題，為今后公司更好拓展市場，提高競爭力打好堅實基礎。