630MW機組鍋爐汽包傾斜吊裝方法和校核計算

成 明，趙 娟

（1．中國機械工業建設集團有限公司，北京 100045；2．威信云投粵電扎西能源有限公司第一發電廠，云南 昭通 657903）

汽包是自然循環鍋爐和強制循環鍋爐受熱面中最主要的部件，也是火電工程重量最大的單件設備。汽包吊裝往往是電站工程中的重大節點，它直接影響著鍋爐安裝的安全、質量和進度。汽包的吊裝有水平起吊、轉動起吊和傾斜起吊3種方法[1]。本文將結合伊拉克薩拉哈丁2×630MW燃油氣電站工程，分析汽包的傾斜吊裝方法，并校核現場制作部件的強度。

1 工程概況

伊拉克薩拉哈丁2×630MW燃油氣電站工程安裝兩臺亞臨界自然循環汽包爐，箱式爐膛，全鋼結構。鍋爐寬度(B0-B42)為42 000mm，深度(H-P)為51 300mm，其高度方向分為5層8段，A、D大板梁頂面標高為81 450mm，B、C大板梁頂面標高為82 650mm。汽包長度為29 500mm，直徑為2 210mm。汽包凈重281.433t，汽包內部設備重20.799t。汽包懸掛于H軸和J軸之間，汽包吊梁下方，其中心標高為72 934mm，中心距H軸中心線3 700mm。

2 吊裝機具

汽包吊裝的主要機具如表1所示。

表1 汽包吊裝的主要機具

3 吊裝方法

由于汽包長度大于吊裝空間（B7-B35），故采用傾斜吊裝方法，傾斜角度為25°。

3.1 吊裝布置

3.1.1 爐頂吊裝機具布置

爐頂吊裝機具布置的俯視圖如圖1所示，側視圖如圖2所示。

圖1 爐頂吊裝機具布置俯視圖

圖2 爐頂吊裝機具布置側視圖

如圖1和圖2所示，在支撐梁上分別布置4根起吊中間梁，起吊中間梁和支撐梁之間分別放置8臺60t重物移運器，此重物移運器可使起吊中間梁在支撐梁上沿爐前和爐后方向移動。在起吊中間梁上分別布置2根起吊頂梁，起吊頂梁和起吊中間梁之間分別放置4臺120t重物移運器，此重物移運器可使起吊頂梁在起吊中間梁上沿爐左和爐右方向移動。在起吊頂梁上分別布置4臺液壓提升裝置。

3.1.2 爐底吊裝連接件布置

爐底吊裝連接件布置的側視圖如圖3所示，汽包吊耳和連接吊耳通過銷軸連接，液壓提升裝置下錨頭與連接吊耳上端耳孔連接，其通過鋼絞線與爐頂液壓提升裝置連接。

圖3 爐底吊裝連接件布置側視圖

3.2 吊裝過程

汽包吊裝主要有以下幾個過程。

1）吊裝開始時，4臺液壓提升裝置同時起吊，將汽包吊離初始位置約500mm時，進行全面的檢查。

2）檢查完畢后，繼續起吊。當汽包中心上升高度達到2m左右時，使用卷揚機，通過鋼絲繩將汽包右端拉拽固定，同時右側液壓提升裝置停止起吊，左側液壓提升裝置繼續起吊，調整汽包傾斜角度，使其達到25°。

3）傾斜角度達到25°后，松開拉拽汽包右端的鋼絲繩，4臺液壓提升裝置同時起吊。當汽包左側吊點位置中心的標高達到73 000mm左右時，左側液壓提升裝置停止起吊，右側液壓提升裝置繼續起吊，逐步調整汽包水平。

4）汽包調平后，由4臺液壓提升裝置起吊至安裝標高。通過倒鏈牽引重物移運器，使汽包沿爐前方向水平移動2.8m后至就位位置。

5）將汽包水平移至就位位置后，使用400t履帶起重機吊裝汽包吊梁，再配合穿裝汽包吊桿。吊裝過程中需要時刻觀測汽包與鋼架之間的距離，確保汽包不碰觸鋼架。此外，整個過程中應保持鋼絞線垂直。汽包吊裝過程的正向示意圖如圖4所示，側向示意圖如圖5所示。

圖4 汽包吊裝過程正向示意圖

圖5 汽包吊裝過程側向示意圖

4 校核計算

4.1 受力分析

考慮銷軸、連接吊耳和鋼絞線的重量，汽包起吊重量Q為314.44t。取動載系數K1＝1.1，不均衡載荷系數K2＝1.1，則計算載荷Qj＝K1K2Q＝380.47t

汽包傾斜25°時，其受力情況如圖6所示。由力和力矩平衡可知：P1＝208.86t。在吊裝過程中，汽包左側受力最大為208.86t。

4.2 材料許用應力

圖6 汽包受力分析

銷軸材質為45號鋼，連接吊耳、起吊中間梁和起吊頂梁材質為Q235B。45號鋼和Q235B的基本許用應力參考文獻4取值。

4.3 銷軸校核

銷軸位置和尺寸如圖7所示。

圖7 銷軸尺寸圖

銷軸所受剪切應力τ＝F/A＝(P1/2)/(πd2/4)＝ 57.94MPa<[τ]＝ 124MPa

銷軸所受彎曲應力σ=Mmax/W＝[(P1/2)×5.4/2]/(πd3/32)＝166.90MPa<[σ]＝177MPa

4.4 連接吊耳校核

連接吊耳外形尺寸如圖8所示。

圖8 連接吊耳外形尺寸圖

A-A截面所受拉應力σA-A=P1/AA-A＝71.57MPa<[σ]＝ 156MPa。

B-B截面所受拉應力σB-B＝P1/2AB-B＝81.48MPa<[σ]＝ 156MPa。

上下端通過8條角焊縫連接，每條角焊縫的高度hf=21mm，計算長度lw=243mm，焊縫減折系數取0.7。角焊縫所受剪切應力τ=P1/(8×0.7×hf×lw)=71.63MPa<[τ]=101MPa。

4.5 起吊中間梁校核

起吊中間梁單根長度為5.4m，有效長度為4.5m，其截面如圖9所示。

圖9 起吊中間梁截面尺寸圖

起吊中間梁截面由截面1和截面2組成，其抗彎截面系數W=2(I1+I2)/(162/2)=2.66×104cm3。

最大彎矩發生在梁中點處，此時，Mmax＝(P1/2)×(4.5×102/2)＝ 2.35×107kg·cm。

起吊中間梁所受彎曲應力σ＝Mmax/W＝86.58MPa<[σ]＝ 156MPa。

4.6 起吊頂梁校核

起吊頂梁單根長度為2m，有效長度為1.2m，其截面如圖10所示。

起吊頂梁截面由截面3和截面4組成，同理可得：σ=Mmax/W=13.14MPa<[σ]=156MPa。

5 結 語

圖10 起吊頂梁截面尺寸圖

通過受力分析和校核計算[4]，現場制作的部件符合吊裝要求。在吊裝設施布置和安裝時，又對其進行了加固處理，進一步增強了穩定性和可靠性。依照文中所述方法[5～6]，使用液壓提升裝置傾斜起吊汽包，實現了汽包的順利就位。實踐表明，該方法安全可靠，可廣泛應用于大型電站鍋爐汽包的吊裝施工中。

[1] 劉永貴．鍋爐本體安裝[M]．北京：中國電力出版社，2002．

[2] 王清訓，李慧民，楊俊保，等．機電工程管理與實務[M]．北京：中國建筑工業出版社，2013．

[3] 成大先．機械設計手冊第1卷[M]．北京：化學工業出版社，2008．

[4] 劉鴻文．材料力學[M]．北京：高等教育出版社，2011．

[5] 張玉寶，劉京昌，張仕濤．600MW火電機組工程施工作業指導書[M]．北京：中國水利水電出版社，2006．

[6] DL/T 5210.2-2009，電力建設施工質量驗收及評價規程第2部分：鍋爐機組[S]．