同步頂升技術在大型設備更換中的應用

梁明貴　宋繼勇　中國石化中原油建工程有限公司普光氣田

同步頂升技術在大型設備更換中的應用

梁明貴宋繼勇
中國石化中原油建工程有限公司普光氣田

同步頂升技術是將物體在某一水平面切斷，使其與基礎分離變成一個可移動的重物，選取好支點并對應放置頂升設備，緩慢頂起重物。普光氣田天然氣凈化廠采用同步頂升技術和設備平移技術更換末級硫冷凝器，使整個施工工期縮短20天，節約安裝費用90余萬元。同時因施工周期縮短，提高了凈化天然氣的產量，20天共增加天然氣產量6 000×104m3，按每立方米天然氣1.5元計算，普光氣田共提高凈化氣收益9 000萬元。

同步頂升技術；液壓千斤頂；基礎分離；施工工藝

1　同步頂升技術的發展應用

同步頂升技術最早源于大型設備與建筑物移位（頂升、平移），建筑物移位在國外最早始于20世紀20年代，尤其在歐美國家應用較多。人們對于有繼續使用價值或有文物價值的建筑物都很珍愛，不惜重金運用整體移位技術將其轉移到合適位置予以重新利用和保護。我國掌握移位技術相對較晚，大約是在20世紀80年代，但發展迅速，至目前為止，國外開展的建筑物平移數量是30余棟，而我國則是136棟。

隨著時代的不斷發展，同步頂升技術的應用也越來越廣泛。希臘雅典的奧拉匹克體育場的懸浮屋頂，面積約1萬平方米，采用由2個液壓泵站、8個雙作用拉式油缸組成的2套PLC控制滑行導向液壓系統，成功的將屋頂懸掛在兩根80 m高、直徑3.5 m、長304 m的主梁下面。上海音樂廳，采用了1套具有4組共60個高精度頂升點的計算機控制同步頂升和頂推系統，將建筑物同步頂升至預定高度，然后依靠有姿態控制能力的四路同步頂推系統，將建筑物推移至需要位置。上海音樂廳平移工程成為上海乃至全國規模最大、技術最復雜的一次古建筑平移工程。除此以外，同步頂升技術在橋梁頂升、大型設備與結構吊裝、大型設備位移中也有廣泛應用。

2　技術原理

同步頂升技術其技術含量頗高，它把結構力學與工程技術緊密結合起來，解決了傳統吊裝工藝和大型起重機械在起重高度、起重質量、結構面接、作業場地等方面無法克服的難題。其主要技術原理：將物體在某一水平面切斷，使其與基礎分離變成一個可移動的重物，選取好支點并對應放置頂升設備，緩慢頂起重物。

3　施工工藝

此次普光天然氣凈化廠122-E-307設備更換，成功將重約180 t的設備頂起0.5 m，再次證明同步頂升技術在大型設備更換中應用的可行性。

3.1頂升前的準備

頂升施工方案，必須考慮承載結構和被提升結構或設備本身的強度、剛度和穩定性。要進行施工狀態下結構整體受力計算，并計算各頂升點的作用力，據此來配備千斤頂。對于施工支架或下部結構、地基的承載能力應進行驗算和檢測，確保支撐結構的整體穩定性，保證在最不利情況下的足夠安全性。

3.1.1加工設備底部托盤

根據廠家提供的設備制造圖紙，否定了千斤頂直接作用在設備本體上，通過在設備底部增加兩個托盤，讓千斤頂直接作用在托盤上，避免了在頂升過程中對設備造成損壞。為了保證其穩定性，在參照原設備底座結構基礎上最大限度地降低托盤的高度，托盤中心距底部高度僅為0.32 m。按照設備底座尺寸加工制作，托盤做法見圖1。底座板δ= 50 mm鋼板，加強板δ=30 mm鋼板，托盤δ=30 mm鋼板。

3.1.2加工承重結構

設備底部距地面2.5 m，設備托盤高度為0.32 m，需在設備底部放置的平移軌道高度為0.2 m，而液壓千斤頂本體高度為0.785 m，行程為0.6 m，這樣就需要在千斤頂下面放置承重結構。通過計算可知承重結構最小高度為1.635 m，考慮足夠的工作余量，承重結構的高度定為1.8 m。用型鋼加工制作2個放置液壓千斤頂的平臺，放置在設備原底座外側，緊靠原設備基礎。平臺承重梁與下鋪鋼板（長3 m、寬2 m、δ=50 mm）滿焊，千斤頂受力座橫梁上加筋板，防止受壓變形。承重結構見圖2。

圖1　設備托盤

圖2　承重結構

3.1.3地基承載力檢測

委托有資質的檢測單位對承重結構處地基的承載能力進行檢測，檢測出此區域的地基承載力必須滿足地基承載要求。為防止局部地基自然沉降，對放置承重平臺的區域用打夯機重新進行夯實，并在支座底部鋼板下面鋪設2 m×3 m的枕木，保證其穩定性，確保頂升過程中地基不會塌陷。

3.1.4同步液壓千斤頂

同步液壓千斤頂廣泛應用于橋梁、交通運輸和建筑工程的起重作業，是一種采用柱塞或液壓缸作為剛性頂舉件的千斤頂。在頂升作業時要選擇合適噸位的液壓千斤頂，承載能力不可超負荷，選擇液壓千斤頂的承載能力需大于重物重力的1.2倍。根據設備及承壓結構的重量核算，選用TYZF150/650型液壓同步千斤頂2個?？紤]到設備支撐座的剛度及設備本體的平衡，同時考慮安全系數，決定在每個支座處采用一臺一拖四TYZF150/650型電動同步液壓千斤頂。

3.2預頂

正式頂升前必須預頂，保證承重結構、千斤頂、設備托盤等裝置在穩定狀態下工作，對承重結構、支座位置、傳力系統檢查合格后方可進行正式頂升。預頂加力須分級緩慢加力，預頂須消除臨時立柱、千斤頂、剛性橫梁等裝置的變形。

3.3分步頂升

按100 mm為一步階進行分步頂升，當千斤頂起升到指定高度100 mm時及時檢查前后2套千斤頂的工作狀況是否一致，承重結構、設備托盤、千斤頂等裝置是否穩定無變形，地基是否無沉降，各部分合格后方可進行下一步階的頂升工作。頂升中，千斤頂須緩慢加力。

3.4頂升結束

將設備頂至預定高度后，由于放置軌道滾杠周期較長，而液壓千斤頂不能長時間負載作業，所以要及時用長300 mm、寬150 mm、δ=50 mm鋼板在設備基礎和底座之間墊起，放置墊板時兩端要對稱放置。放置完墊板后，將千斤頂緩慢落下，頂升結束。

4　效益分析

按常規的施工方式，需要將原鋼結構框架進行拆除，由于框架結構上端平臺上仍有其他大型設備，拆除工作量極大，且拆除完成后還需要大型履帶吊車進行設備吊裝。而采用同步頂升技術和設備平移技術更換末級硫冷凝器，整個施工工期縮短20天，節約安裝費用90余萬元。同時因施工周期縮短，提高了凈化天然氣的產量，20天共增加天然氣產量6 000×104m3，按每立方米天然氣1.5元計算，普光氣田共提高凈化氣收益9 000萬元。

5　結語

在普光天然氣凈化廠設備更換中應用國際先進的同步頂升技術，不但可以減少施工成本，而且也為下一步同工況的設備更換提供一些施工經驗。同步頂升施工技術在我國發展日臻成熟，可以在同類施工中大力推廣，它在工程建設行業具有廣闊的應用前景。

13778347265、sound_of_silence00@163.com

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.038

梁明貴：高級工程師，現為中石化中原油建工程有限公司普光氣田地面工程應急搶修中心經理，研究方向為油氣田地面工程建設和腐蝕防護研究。

2015-03-10