塔類設備雙機滑移法的吊裝計算及有限元分析

【摘要】本文以2010年長嶺1號氣田地面工程二期工程脫碳區CO2吸收塔的吊裝為例，介紹如何通過計算進行吊耳、吊具和吊車的選擇，如何利用CATIA及ABAQUS軟件計算并校核塔器、吊索和吊耳的應力水平，進而對應力水平較高部位提出切實有效的改進措施。

【關鍵詞】塔類；滑移法；吊裝計算；有限元

前言

雙機滑移法廣泛應用于油氣田塔類設備的吊裝，即主吊車吊住塔重心以上的主吊耳，吊點起升時，塔尾部隨著向吊點方向移動（用輔助吊車將尾部抬離地面，向吊點方向抬送），當吊點起升至一定高度時，塔由臥態轉變為立態。

經過我們對塔器吊裝的準確計算，可以合理的選擇吊車、吊具。通過軟件對吊裝過程中的危險姿態進行有限元計算分析，可驗證塔體、吊裝工具在各個姿態下的應力是否滿足材料的強度要求，以及有針對性的對局部危險部位提出改進措施。

1.被吊裝設備概述

CO2吸收塔的外壁材質為Q345R，壁厚60毫米，外徑2.926米，內徑2.806米，高度35.5米，重量223噸（含填料43噸）。裙座高度2.7米，重6噸。預制梯子平臺重6.75噸，預制工藝管線重5噸。

2.吊裝計算

2.1確定塔的重心

塔體受力情況如圖1所示。

由對重心G點力矩平衡公式G1·L1=G2·L得L=0.55m。即塔體的重心位置在距離裙座底板18.55米處。

2.2確定主吊點、輔助吊點

初步設置主吊點在距離塔頂封頭頂部1.5m的位置上，輔助吊點設置在距離底座4.5m位置上。塔體受力簡圖如圖2所示，支點即為吊點。

（1）知q1=6÷2.7=22222N/m，q2=185.75÷32.8=56631.1N/m，根據主吊點R2力距平衡公式0.5×1.52×q2+R1×29.5=2.7×q1×32.65+0.5×31.32×q2及R1+R2=191.75t得R1=100.46t；R2=91.29t。

（2）均布載荷q=1917500kN÷35.5=54014.1N/m。

（3）塔體重心截面上最大彎矩Mmax=R1×14.05-0.5×q×18.552=4821436.6N·m。

（4）筒體截面抵抗矩W=3.14÷32×（29264-28064）÷2926=379013589.1mm3。……