大型汽包吊裝的工程實踐

董天海

（寧夏送變電工程公司，寧夏 銀川 750001）

0 引言

隨著我國電力工業的發展，亞臨界機組的設備生產、安裝工藝已比較成熟。而隨著單機容量的不斷增加，鍋爐汽包的體積、重量也隨之增加，從 100t（670t/h）增加到 260t（2008t/h）。 那么，汽包的吊裝方案設計就需要更加精確的計算。

在某廠4×300MW機組安裝過程中，汽包吊裝選用了兩臺16t卷揚機配兩套H140×8D滑輪組的吊裝方案，具有一定的實踐價值，對于同類型的大型設備吊裝也具有借鑒意義。

1 某廠大型鍋爐汽包吊裝方案

1.1 汽包外型尺寸：φ2082×22250×150mm。 汽包重量：160t。

1.2 采用臨時放置在爐頂的兩套16t卷揚機總成配H140×8D滑輪組將汽包吊裝就位。

1.3 用一臺10t卷揚機和一臺5t卷揚機配合16t卷揚機總成將汽包從K3-K2之間移至K1-K2之間，見圖1。這時兩套16t卷揚機總成就可將汽包垂直吊裝到設計標高65.80m。

1.4 用4個3t倒鏈將兩套16t卷揚機總成帶汽包一起平緩的向爐前拖動，直至設計位置，距K1中心線3.0m。

1.5 DBQ3000塔式起重機配合穿汽包吊桿，吊桿為φ190mm、長度約為11.30m，重約4.935噸。

圖1 DG1025t/h鍋爐汽包吊裝方案圖

1.6 汽包長度22.25m；左右鋼架兩側凈空尺寸為21.0-0.56=20.440m，比汽包尺寸小22.25-20.44=1.81m；為此，汽包必須傾斜吊裝。

2 受力及強度計算

2.1 汽包傾斜角度計算

2.1.1 鋼架左右兩側凈空尺寸為20.44m，汽包長度為22.25m，在起吊過程中，考慮汽包左右晃動、兩側留1.0m余量，即汽包只能在20.44-1.0=19.44m之間提升。

2.1.2 因 cosα=19.44/22.25=0.8737，故 α=29°06′；取 30°為汽包最大傾斜角。

2.2 由于汽包傾斜、在起吊過程中，兩側吊耳受力不同，則左右吊耳受力為（見圖2）：

圖2 吊耳受力示意圖

2.3 吊耳強度校核

圖3 吊耳示意圖

取[σ]=155MPa，[τ]=95MPa，[Fwt]=100MPa

2.3.1 校核吊耳A-A面強度

取 R=92t（R2=91.93t），σ =R/A=92 ×104/(4 ×55 ×100)=41.82MPa＜[σ]，滿足強度要求。

2.3.2 校核軸銷強度

銷軸受剪，τ=R/A′=92×104/[2π (105/2)2]=53.12MPa＜[τ]，滿足強度要求。

2.3.3 吊耳的焊縫校核

σf=92×104/(4×0.7×32×500)=20.54 MPa＜[Fwt]， 滿足強度要求。

動滑輪下的吊板厚度為δ=70mm，大于吊耳厚度（55mm），因此不作強度校核。

2.4 卷揚機的牽引力及鋼絲繩（見圖4）

2.4.1 卷揚機的牽引力計算

動滑輪組重為 1.4t，起重繩重 4.4t，汽包高側重 92t，R12=92+1.4+44=97.8，取R12=98t繩索拉力端由動滑輪引出。

式中：W——起重量；

n——滑輪總數，實際取n=16；

ηi——滑輪組總效率，ηi=1/n+1×En+1-1/En(E-1)，滾動軸承時 E=1.02，得到 ηi=1/16+1×1.0217-1/1.0216(1.02-1)=0.857；S=98/17×0.857=6.72t，卷揚機牽引力是 6.72t，是 JM16t型卷揚機滿負荷（16t）的42%。

圖4 卷揚機受力圖

2.4.2 鋼絲繩選擇

選用φ32.5-6×37+1-170的兩根鋼絲繩，L=1200m

其鋼絲繩破斷力總和為S=66.65t

鋼絲繩破斷力SP=0.82×S=54.65t

鋼絲繩的安全系數K=SP/Smax=54.65/6.72=8.13>5（見文獻2）

2.5 梁的強度校核計算

2.5.1 梁上所承受的載荷為卷揚機總成重量20t，動、靜滑輪組 2×1.4t，鋼絲繩4.4t，單梁承受汽包重量92t。由于汽包傾斜，應取受力較大的梁校核。

圖5 DG1025鍋爐汽包吊裝方案詳圖

2.5.2 P=(卷揚機總成重量+動、靜滑輪組重量+鋼絲繩重量+R2)/4=(20+2×1.4+4.4+92)/4=29.8t

2.5.3 卷揚機總成下面有兩根梁受力（圖5），取截面小的梁校核：根據圖紙，該梁的尺寸為 2[700×160×10/16，q=17kN/cm，Wz=4.842×106mm3，梁為兩端固定：

σmax=MP+Mq/Wz=(3.51+1.33)×108/(4.842×106)=99.96MPa ＜[σ]=155MPa，滿足強度要求。

2.6 牛腿焊縫的強度計算

圖6 牛腿焊縫示意圖

σf=N/he·Lw=26.61MPa＜[Fwt]=100MPa，滿足強度要求。

2.7 倒鏈拉力計算

為了使汽包安全、平穩就位，還需將16t卷揚機連同汽包一起向爐前拖拉，為了減小摩擦力、減小拖拉過程中的動載荷，在卷揚機總成下面安裝了四組60t重物移運器（類似自行車鏈條）。 這樣，就將滑面的 f動=0.12～0.21 減小到滾動f0=0.02～0.04。

當總成向爐前拖拉時，汽包處于水平狀態。由F=f·N=0.02×(20+2×1.4+4.4+160/2)=2.144t。 當選用 3 噸倒鏈時，拉力是倒鏈滿負荷的71.5%，滿足要求。

3 工程實踐效果

3.1 汽包吊裝就位過程順利、沒有遇到問題，方案是成功的

3.2 汽包從K1-K2之間向上提升到就位，僅用三小時

4 鋼架的穩定性

4.1 鋼架自重2860t，設計承受靜載荷上萬噸，在運行狀態下抗十級風載，抗八級地震，抗水動力沖擊，抗各系統振動、受熱膨脹應力等因素。

4.2 汽 包 吊 裝 時 ，B8.25-B31.75 跨 內 立 柱 和 主 梁 ，B31.75-B40跨K2-K3柱間12m以下斜撐緩裝，其余梁柱、次梁連接完螺栓終緊并驗收合格，整個鋼架已形成一個比較完整的、具有一定承載能力的穩定結構。

4.3 汽包自重160t，是鋼架靜載荷的1/100左右，由以上數據，可以認為汽包吊裝時不需另外加固，且整體結構是穩定的，無需校核。

5 結束語

目前，就大型設備吊裝方案來看，國外普遍采用勞辛格方案、A型扒桿方案等，我國多采用塔式起重機或履帶式起重機的吊裝方案。這些方案雖然方便，但只適應于中小型汽包的起吊安裝。因此，在經歷詳細計算的基礎上（如汽包吊耳、軸銷直徑、連板厚度、滑輪組支撐架，梁以及材質、焊縫要求，鋼絲繩直徑等），本文提出的“卷揚機+滑車組”的吊裝方案，可以應用于各類大型設備的起吊安裝。除此之外，為了減少摩擦、平衡受力，重物移運器、全方位跑車等方案也值得借鑒。

［1］祝燮權.實用五金手冊[S].上海：上海科學技術出版社，1959.

［2］機械技術手冊[S].北京：化學工業出版社，1987.

［3］萬力.起重機械安裝使用維修檢驗手冊[S].北京：冶金工業出版社，2000.

［4］劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，1979.

［5］楊茀康，李家寶.結構力學[M].北京：高等教育出版社，1958.