韓城第二發電廠鍋爐汽包吊裝

摘要：在火電施工中，鍋爐汽包吊裝一直是一項很重要的施工項目，如何利用爐頂結構和選擇合理的吊裝機具，實現汽包安全快速吊裝就位是我國大多數電力安裝施工企業都會遇到的問題。文章主要介紹了韓城第二發電廠新建工程鍋爐安裝時汽包吊裝方案制定過程、存在的問題及對策，對類似汽包吊裝有借鑒作用。

關鍵詞：汽包吊裝滑車組鋼絲繩

1 概述

韓城第二發電廠2×600MW機組安裝工程，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設計制造的強制循環燃煤鍋爐，型號為HG－2045/17.3—PM6，亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、四角切圓燃燒、固態排渣、露天布置。鍋爐鋼架左右寬度36.8米，前后深度49.4米，爐膛左右側立柱間距為23.2米，頂板梁標高為87.420米。

鍋筒外形尺寸為27940×2845×2178（mm），重量為242.6噸，吊耳間距20.726米，布置在鍋爐鋼架H-J之間距H軸2.44米，標高76.029米。

2 汽包吊裝方案確定

在韓二有限與哈成套簽訂的合同中，合同附件之一《鍋爐與附屬設備合同技術規范（1/5）》明確了汽包吊裝方案，即利用兩臺15t卷揚機及兩套180t滑輪組吊裝汽包，吊裝過程中汽包傾斜角度控制在45°以內。吊裝機具由哈鍋廠提供。經利用我公司獲陜西省電力公司2003年度科技進步三等獎的《運用計算機技術快速確定汽包吊裝方案》小型軟件分析，汽包傾斜角度確定為45°后，在提升過程中當汽包高端到達各層平臺時可得數據如下表：

由上表數據可得出如下結論：汽包傾斜45°提升過程中汽包高端與鋼架梁相碰，因此當汽包到達這些位置時必須有側向水平拉力，使汽包安全越過鋼架梁。

汽包在爐膛零米完成由水平放置向45°傾斜過程中，高端先后要越過標高為6.5米、13.8米鋼架梁，根據以往工程經驗除了緩裝吊裝通道標高6.5米鋼架梁外，還必須設置溜放系統使汽包高端不與標高13.8米處的鋼架梁相碰。汽包高端越過64.5米梁后進行降低傾斜角度垂直提升、高位調平，為使此過程順利得以實現，需緩裝H-J列間6.8列71.72米梁、30.0列71.72米梁。

綜合分析制定汽包吊裝方案為：在爐頂87.245米處布置兩套200噸級移運支架總成、在爐左83.245米處布置的兩套側向牽引系統、在鍋爐零米布置溜放系統。鍋筒吊裝時首先利用兩套主吊系統和零米溜放系統實現鍋筒零米水平放置向45°傾斜；然后利用兩套主吊系統和兩套側向牽引系統，將鍋筒傾斜角度控制在45°以內垂直提升；經高位調平、高空平移實現汽包就位。汽包吊裝系統布置如圖一所示。

3 吊裝機具布置方式

整套吊裝系統分為3個子系統：主吊系統、側向牽引系統、零米溜放系統。主吊系統由16噸卷揚機（包括排繩器）、移運支架總成、60噸重物移運器、200噸滑車和專用吊板組合而成，具體布置形式如圖二所示。主吊系統可先在地面組裝好后由吊車吊裝就位。兩套移運總成用兩根φ273×9的無縫鋼管剛性連接，以用來平衡鍋筒傾斜提升時對移運總成產生的側向力，兩管子的中部布置支撐，撐管下部布置小型移運器。側向牽引系統主要由布置在爐頂的兩臺10噸卷揚機和兩套32噸滑輪組組成。零米溜放系統主要由布置在爐底的兩臺5噸卷揚機和兩套20噸滑輪組組成。

4 結構設計計算

4.1 每臺主吊卷揚機所需鋼絲繩長度及纏繞層數計算

4.1.1 每臺主吊卷揚機所需鋼絲繩長度計算

200噸滑車位置標高如圖三所示

每臺卷揚機所需鋼絲繩總長度S，單位：米

S=S1+S2+S3+S4=1783+15.4+4+12=1769.4

上式中：

S1：動靜滑車間所需鋼絲繩長度，S1=L×N=82.726×21=1738；L：動靜滑車間最大距離，L=87.323-4.561=82.762；N：滑車組穿繞鋼絲繩股數，N=21

S2：兩滑車上滑輪上纏繞鋼絲繩長度，S2=π×D×10=π×0.49×10=15.4

D:滑車輪直徑，D:=0.49

S3：卷揚機滾筒到靜滑車中心所需鋼絲繩長度，S3=4

S4：卷揚機滾筒預留鋼絲繩長度，S4=12

4.1.2 卷揚機滾筒上纏繞鋼絲繩層數計算

卷揚機滾筒每層纏繞鋼絲繩長度Sn+1，單位：米

Sn+1=2mπ+(2n+1)（1）

上式中：φ1為卷筒直徑，取值0.71米；m為滾筒每層纏繞鋼絲繩股數m=B/φ2，B：滾筒寬度，取值1.44米； 為鋼絲繩直徑，取值0.0365米；n=0，1，2，3…。將以上數據代入（1）式可得：

Sn+1=91.4+8.94n （2）

卷揚機滾筒上纏繞鋼絲繩長度S可由下式決定：

S=（3）

將（2）式代入（3）式可得：

4.47n2+91.4n-1769.4=0（4）

由（4）式可得：n=12.2，綜合考慮按13層計算，實際每臺卷揚機按1800米鋼絲繩訂購。

4.1.3 滑車組穿繞鋼絲繩的形式

兩套200噸滑車組穿繞鋼絲繩的形式如圖四：

4.2 主吊系統結構校核

鍋爐廠已對承載主吊系統的鋼架梁進行特殊設計，故將對其不再進行強度校核，此處僅對主吊系統的結構校核，主吊系統主要承重梁均按正應力強度條件設計，剪應力遠小于抗剪容許應力[τ]，因此本文只對梁的正應力進行強度校核。

4.2.1 主吊系統主支座梁強度校核

依據《運用計算機技術快速確定汽包吊裝方案》分析：汽包傾斜45°提升過程中高端到達64.5米時兩支座梁承受載荷最大，此時高端吊點受力為t=1740kN，此梁為雙拼56c工字鋼，兩梁結構相同，受力相同，受力簡圖如下：

此梁的截面系數為：W=2.55×106×2=5.1×106mm3

此梁在P3與P4受力點處彎矩最大，此處彎矩為：

Mmax=P2×859=3.67×108N·mm

此梁的最大彎曲應力為：

σ===71.8MPa<[σ]

注：許用應力[σ]=160MPa

4.2.2靜滑車支撐梁強度校核

此梁為靜滑車生根梁，最大載荷t=870kN，受力簡圖如下：

梁為鋼板拼裝成的矩形梁，截面寬B=220mm、高H=360mm，抗彎截面系數為：

W===4.752×106mm3

此梁的最大彎矩為

Mmax===4.133×108N·mm

此梁的最大彎曲應力為：

σ===87MPa<[σ]

4.3 側向牽引系統受力分析

由《運用計算機技術快速確定汽包吊裝方案》和側向牽引系統的布置形式，我們計算出鍋筒提升過程中高端到30.0列各層水平梁時需側拉的距離和側拉力，詳見下表：

考慮啟動時動載荷、卷揚機的容繩量和汽包提升過程中的平穩性等因素，我們采用兩臺10噸卷揚機配兩套32噸滑輪組沿汽包軸向中心線對稱布置，作為汽包吊裝側向牽引系統，在汽包提升過程中配合主吊系統克服高端與鋼架梁相碰。

4.4 零米溜放系統受力分析

當汽包由水平放置向傾斜45°的吊裝過程中，汽包高端要越過13.8米平臺梁，此時汽包傾斜角度大約26°，要使汽包高端越過13.8米梁，經計算需向鍋筒施加水平側拉力大約為：108.7kN。因此我們采用兩臺5噸卷揚機配兩套20噸滑輪組沿汽包軸向中心線對稱布置作為汽包吊裝零米溜放系統，在汽包提升過程中配合主吊系統克服高端與13.8米鋼架梁相碰。

5 實踐效果

5.1 此汽包吊裝系統分別于2004年1月13日、2004年6月13日吊裝韓城第二發電廠2×600MW工程1#、2#機組的鍋爐汽包兩臺，吊裝過程安全順利。

5.2 主吊系統中每臺16噸卷揚機上纏繞的鋼絲繩長度達到1800米，為多層纏繞。卷揚機上鋼絲繩排列整齊與否，關系到汽包能否安全、快速吊裝到位，因此，汽包開始吊裝卷揚機開始收繩時，要人工排繩確保鋼絲繩排列整齊，以避免吊裝后期卷揚機滾筒出現塌繩現象；吊裝過程中，采用排繩器排繩保證鋼絲繩排列整齊。

5.3 該汽包吊裝方案為多系統協調配合完成，指揮人員對方案要點的理解掌握，對吊裝順利進行顯得尤為重要。

5.4 在鍋爐設計階段，施工單位提前介入，降低了汽包吊裝難度。在汽包方案制定階段，我們發現汽包吊裝孔兩側次梁開檔尺寸過小（1600mm），于是提請廠家修改圖紙，使汽包吊裝孔兩側次梁開檔尺寸增大（1900mm），解決了汽包吊裝移運總成布置困難和在吊裝過程中鋼絲繩與汽包吊桿梁下翼板相摩擦等問題，同時也降低了汽包吊裝難度。