一種用于解決大型塔器設備管口與索具干涉的方法

中石化重型起重運輸工程有限責任公司 北京 100029

1 項目背景

某公司在科威特KIPC新建煉廠項目中承擔了所有大型設備的吊裝任務，整個項目中直徑最大、長度最長的設備分別為常壓塔01-C-0001、11-C-0001和21-C-0001，3臺塔尺寸一致，設備凈重量均為813.4t，具體尺寸見表1。

表1 常壓塔尺寸

當設備運抵吊裝指定位置后，項目技術人員通過現場目測發現，吊裝管支架、吊裝管口N19A和主吊耳相對位置較近，不利于吊裝。為避免吊裝過程中發生干涉現象，必須采取有效措施避免索具與管支架、吊裝管口N19A發生干涉。設備的管口與吊耳相對位置視圖見圖1和圖2。

圖1 管口與吊耳相對位置正視圖

2 解決方案（增加銷軸的強度計算）

在科威特KIPIC新建煉廠項目施工現場，根據總承包商下發的圖紙和相關技術文件，通過CAD放樣發現，常壓塔01/11/21-C-0001吊耳標高上方管口N19A及附近兩個管支架可能與主吊裝鋼絲繩發生干涉。為此，項目技術人員通過與總承包商吊裝主管討論、溝通，最終決定設計一種特定的工裝來縮小主吊鋼絲繩的夾角，避開管口及管支架對吊裝繩索的影響，以避免管口N19A和鋼絲繩旋轉過程中與法蘭形成干涉，防止管口N19A發生損壞。特殊工裝主要設置在吊耳上方。在正常的機索具配置下，特殊工裝的上下兩端各通過鋼絲繩連接主吊鉤和管軸式吊耳；而在本解決方案中，特殊工裝則是通過收攏繞過主吊管軸式吊耳的鋼絲繩，從而讓鋼絲繩避開上方會造成干涉的法蘭或接管。

圖2 管口與吊耳相對位置側視圖

下面結合工裝正視圖（圖3）和吊裝示意圖（圖4）對本套工裝作進一步的描述。這種用于吊裝施工中避開吊耳上方障礙物的裝置，包括安裝于待吊裝設備上的吊耳和鋼絲繩（圖4）。該裝置焊接于吊耳上方的待吊裝設備的筒體上，由上連接板、下連接板和弧形板組成（圖3）。上連接板和下連接板均為相對稱的等腰三角形結構，且上連接板和下連接板的3個角均設為倒圓角，上連接板和下連接板的倒圓角處通過弧形板相互焊接；上連接板和下連接板之間呈三角形設置有3個滾軸；3個滾軸分別靠近上連接板和下連接板的倒圓角。本設計方案中，倒圓角的半徑為267.5mm，滾軸的直徑為135mm，上連接板和下連接的長和寬分別為1470mm和802.5mm。

設計方案中上連接板和下連接板的底邊向上布置于吊耳上方，上連接板和下連接板的底邊附近等間距排列設置有3個螺栓孔，頂角處設置有1個螺栓孔，螺栓孔的直徑為50mm。

經過多次對接、溝通、技術論證，總包方同意了最終的技術方案，同時也承擔了特殊工裝制作過程中的設計、制造、檢測工作。

圖3 工裝正視圖

圖4 吊裝示意圖

根據現場常壓塔的實際情況及項目部技術管理人員的建議和意見，總承包商設計了此工裝的圖紙，并進行了優化設計，委托當地的制造商進行制造。在制造商制造完成后，先對其進行外觀檢測，然后進行拉力試驗來確定其強度和穩定性能否滿足使用要求。根據現場實際情況，確定在現場進行拉力試驗，并邀請當地第三方檢測公司進行檢測，檢測合格后出具了第三方檢測證書。根據現場完成的拉力試驗及第三方支付出具的檢測證書，隨后在吊裝過程中應用此工裝。

由工裝設置前后（圖5—圖7）對比來看，未設置工裝前對索具吊裝圖進行放樣處理后，最近管口距離繩圈的外邊緣為26mm；而采用工裝后，最近管口與繩圈外邊緣的最近距離為281mm，幾乎為原來繩圈間距的10.8倍，取得了較好的應用效果。

圖5 未設置工裝前起吊放樣示意圖

圖6 未設置工裝前索具放樣示意圖

圖7 主吊索具與管口N19A起吊、就位相對位置示意圖

3 技術要求

根據常壓塔的重量，估算每個工裝的額定拉力值是150t；由吊耳尺寸及法蘭尺寸，確定收攏后的鋼絲繩之間的距離不大于800mm。外觀檢測工裝無裂縫及其他破損。另外還需要分別試驗3個軸的承拉力，每個軸的豎向拉力值均不小于150t。

通過兩端鋼絲繩分別與吊鉤和吊耳相連以防止工裝上下竄動，控制工裝在空間的位置。只有工裝通過軟連接固定以后，才能把主吊固定在工裝左右兩個銷軸內，實現控制繩圈間距的目的。

安裝時，工裝下部連接吊耳的小繩圈可以在地面采用鐵絲捆綁的方式與主吊繩圈捆綁在一起，然后系掛在主吊耳擋板內。

吊裝效果見圖8—圖10。

圖8 起吊效果圖

圖9 起吊效果圖

4 效益分析

本辦法解決了塔類設備主吊管軸式吊耳與上方法蘭或接管在吊裝過程中有干涉發生的難題。工裝的設計不僅有效避開了干涉的法蘭或接管，也能滿足其結構強度、剛度、穩定性要求。與以往采用的預留法蘭或接管等方案相比，本方法不僅縮短了工期，而且減少了高空作業，可以產生極好的經濟效益和社會效益。

本案例中的工裝設計、制造都是由總承包商承擔，施工單位只承擔安裝責任，且安裝方便，創造了較好的經濟效益。

通過這一特殊工裝，實現了可以在不預留法蘭或接管的情況下進行安全吊裝。在保證設備安裝質量、降低勞動作業強度、提高施工安全性、降低設備安裝成本、保證項目工期等方面都有著深遠的影響，具有良好的社會效益。尤其是在海外執行的大型設備一體化吊裝項目中，展現了中國吊裝企業的技術、管理、溝通協調能力，贏得了國際市場的贊譽。

圖10 吊裝就位效果圖

5 應用效果及問題剖析

此工裝的應用，不僅減少了預留法蘭的后續高口作業，而且縮短了常壓塔吊裝的周期，加快了整個項目的進度。無論是從經濟效益還是社會效益上，都取得了非常好的效果。但此工裝的使用也存在一定的局限性：目前只能應用在類似的塔類設備上，能否適用于其他直徑不同的設備還需要驗證。在海外項目施工過程中，工裝的使用有著嚴格的設計制造、檢測、驗收過程，增加此工裝需要額外增加施工的成本費用。但從另一個角度來講，這種工裝的應用極大地拓張了項目技術人員的思維，更有利于今后類似施工難題的解決，突出了創新的重要性。目前國內尚未看到類似設計方案，值得進一步推廣學習。