化工企業大型設備吊裝方案

鄭端陽

（河南化工技師學院機械工程系）

某企業年產36 萬噸合成氨技改項目的凈化區域共有50 多臺設備，其中直徑4 000mm、高度約 25m、 重 量 約 160t 的 變 換 爐 1 臺 ； 直 徑3 600mm、 高度約33m、 重量約125t 的變脫塔2臺，對于這種超限設備的吊裝，卸車與就位同等重要。 同時，設備進場時無吊耳，現場必須制作、安裝抱卡和吊耳，因此吊裝難度比較大。 筆者依據不同的現場情況，有針對性地確定大型設備的吊裝方法，選擇、制作合理的吊裝機具，并對吊裝作業現場進行安全風險識別、建立相應的安全控制措施，為后續管道施工的順利進行打下良好的基礎。

1 吊裝方案編制依據

大型設備在現場吊裝施工之前需要先編制吊裝方案，吊裝方案依據SHJ 3515—2003《大型設備吊裝工程施工工藝標準》、SH/T 3536—2002《石油化工工程起重施工規范》 并結合150t/300t吊車性能表、變換工段總平面圖和設備制造圖進行編制。

2 運輸、吊裝前應達到的條件

設備吊裝前，基礎應已施工完成并經檢查驗收合格，基礎外觀不得有裂紋、蜂窩及露筋等缺陷，強度符合安裝要求；設備安裝基準標記、方位線標記已正確標識；所吊裝的變換爐、變脫塔設備已經建設方檢查驗收合格且符合安裝條件；吊車司機和起重作業人員應檢查起重設備及其附件（包括吊耳、索具及卡扣等）狀況良好；起重工應提前到現場對起吊設備、起吊點、起吊高度及就位情況等進行考察，做到心中有數；查看現場行進路線、路面的地質和路基，場地耐壓能力和平整度符合要求，確保現場路面滿足設備的進場要求。 設備吊裝運輸前，應清理現場吊裝運輸通道，并告知周邊其他作業人員應注意安全；施工現場周圍設置警戒帶， 并設專人把守各路口；安全人員對吊裝過程進行實時監視。 所有進入現場施工的人員需熟知該吊裝方案內容和要求。

3 吊裝工藝

3.1 變換爐

變換爐設備規格為 φ4112mm×24790mm×56mm，設備凈重175t，運輸過程中設備填料支撐單獨運送，設備進廠實際重量為160t。 考慮到現場的局限性、安裝工期等因素的要求，決定采用吊裝技術較為成熟、快捷的雙吊車抬吊的吊裝工藝進行作業（變脫塔相同），設備現場布置如圖1所示。

根據設備的規格和重量，所選吊裝機具見表1。

圖1 設備現場布置

用350t 履帶吊車將設備從貨車上卸下。設備進場的實際重量為 160t，350t 吊車工況為 L=42m，R=8m，Q=223t， 變換爐吊點位置如圖2 所示。

繩扣用長31m、規格為6×37+1-65-1670 的鋼絲繩1 根，每根4 股，采用大兜方式，單股破斷拉力為 244t，安全系數 K=4×244÷160=6.10。 在板車邊上墊上與板車一樣高的道木，將設備抬到道木上，卸車完成。

吊裝過程具體如下：

表1 吊裝機具表

圖2 變換爐吊點位置

a.根據現場的實際情況，采用單車起吊的方法將設備就位；

b.吊裝前先用350t 履帶吊車將設備頭部吊至基礎位置， 斜著擺放并調整好設備管口方位，以保證設備直立后不需要轉動方位；

c.350t 履帶吊車主吊，150t 履帶吊車溜尾，設備直立后，150t 吊車松鉤；

d.設備吊裝就位后找正，將設備地腳螺栓裝上，進行一次灌漿，在灌漿料凝固之前350t 履帶吊車不能松鉤；

e.灌漿料凝固后，吊車松鉤，用50t 汽車吊將人送到設備頭部，將吊繩卸下，吊裝平面圖如圖3 所示。

起吊時，350t 履帶吊車吊住設備頭部的板式吊耳，150t 履帶吊車吊設備底部，為防止繩滑，在設備裙座上焊2 個200t 級的管式吊耳，起吊時的受力如圖4 所示。

圖3 吊裝平面圖

圖4 起吊時的受力

起吊時，350t 吊車受力最大為 G=180t （G=G1+G2，G1為設備重量；G2為吊索具重量+吊耳重量）。 則吊車受力為 1.1×180=198t。

索具用長31m、規格為6×37+1-52-1670 的鋼絲繩 2 根，共 4 股。 單股破斷拉力為 149t，則安全系數 K=149×4÷90=6.60。

3.2 變脫塔

變脫塔設備規格為 φ3640mm×32890mm×20mm，設備凈重124.656t，設備現場布置同圖1。

根據設備的規格和重量，選擇的吊裝機具見表2。

表2 吊裝機具表

設備卸車時，用350t 履帶吊將設備從貨車上抬下。設備進場的實際重量為117.4t，350t 吊車采用工況為 L=49m，R=10m，Q=168t。

繩扣用長31m、規格為6×37+1-65-1670 的鋼絲繩1 根，每根4 股，單股破斷拉力為244t，安全系數 K=4×244÷117.4=8.30。 在板車邊上墊上道木，將設備抬到道木上，卸車完成。

吊裝過程具體如下：

a.根據現場的實際情況，采用單車吊裝的方法將設備就位；

b.因設備進場時無吊耳， 現場制作安裝抱卡，在抱卡上焊上吊耳，吊裝前先用350t 履帶吊車將設備頭部吊至基礎位置，斜著擺放并調整好設備管口方位；

c.350t 履帶吊車主吊，150t 履帶吊車溜尾，設備直立后，150t 吊車松鉤；

d.設備吊裝就位后找正，用50t 汽車吊將人送到設備頭部，將吊繩卸下。

起吊時，350t 履帶吊車吊住設備吊耳，150t汽車吊車吊設備底部，用繩子大捆，起吊時的受力如圖5 所示。

圖5 起吊時的受力

起吊時，350t 吊車受力最大為G=127t （G=G1+G2，G1為設備實際重量；G2為抱卡、 平衡梁和吊裝索具重量）。 則吊車受力為 1.1×127=139.7t。

350t 吊車工況選用 L=49m，R=10m，Q=168t；150t 吊車工況選用 L=30m，R=7m，Q=92.9t。 索具用長 31m、 規格為 6×37+1-52-1670 的鋼絲繩 2根，共4 股。 單股破斷拉力為149t，則安全系數為K=4×149÷63.5=9.38。

4 吊裝前準備

4.1 平衡梁制作

制作一根平衡梁用于吊裝設備吊耳，平衡梁尺寸如圖6 所示，零件明細見表3。

圖6 平衡梁尺寸

表3 平衡梁零件明細表

4.2 抱卡制作安裝

抱卡和吊耳的制作尺寸如圖7 所示。

圖7 抱卡和吊耳的制作尺寸

4.3 吊裝場地的處理

在進行變換爐和變脫塔吊裝之前，應對吊裝場地進行處理，并達到以下要求：

a.施工場地應平整，現場吊裝運輸通道寬度符合要求，并應進行清理。

b.為了讓地基承載能力達到吊裝要求，應對地基進行處理。 以處理區域的地面標高為基準，把軟土層取走，夯實底部，回填毛石約400mm，分層壓實后，上鋪3∶7 級的配砂石約300mm，使用振動式壓路機壓實， 最后再鋪設砂夾石層約400mm， 用鹵水灌透后再使用振動式壓路機壓實，處理后的地基地耐力不小于20t/m2。

c.為了增加吊裝時地面承載力的安全系數，在吊裝時吊車每個履帶下鋪墊2 塊2.2m×6m 的鋼板。

d.碎石鋪墊應比路基板四周各寬500mm 以上。

4.4 機索具使用計劃

根據之前介紹的吊裝工藝可確定機索具使用計劃，吊裝機具見表4，吊裝措施用料見表5。

表4 吊裝機具表

表5 吊裝措施用料表

5 吊裝安全技術措施

5.1 吊裝作業安全風險識別

吊裝過程中可能存在以下不安全因素和傷害：

a.場地地基處理不牢固、 吊裝超載吊運，可能會造成傾車、起重傷害；

b.設備運輸到安裝位置和卸車過程中，可能會造成交通事故、起重傷害；

c.吊裝前或吊裝過程中， 進行塔體檢查、清理及附件安裝等作業時易造成高空墜落、物體打擊或觸電事故；

d.設備起吊、就位過程中，發生吊車失穩、索具損壞及溜尾吊車松鉤后設備晃動等情況，可能會造成起重傷害、翻車傷人事故。

5.2 起重指揮安全技術措施

本工程的設備吊裝屬于超限設備吊裝，針對上述安全風險識別， 首先需要保障起重指揮的安全，因此，各級管理人員必須做到精心組織和指揮：

a.施工前應由起重負責人向所有參加施工的人員進行方案技術交底，包括變換爐和變脫塔自身規格參數、吊裝位置、吊裝高度及所使用的主輔吊車工況等；

b.明確所有參與吊裝施工的指揮人員、吊裝作業人員各自的具體崗位職責和工作范圍，所有人員要充分認識到大型設備吊裝中的關鍵因素、關鍵內容、關鍵點進行重點控制的目的；

c.兩車抬吊和溜尾吊車行走時最大的風險就在于指揮信號混亂、步調不一而造成超負荷作業，因此，吊裝前的分工必須明確，只有吊裝總指揮才有權利中止吊裝作業、修正吊裝信號；

d.設備和吊車一旦進入指定吊裝位置時，現場吊裝質量負責人應組織人員對設備基礎、設備本體、所有索具、吊車工況、吊車履帶或壓腳進質量檢查；

e.設備提升到距離地面100mm 時進行試吊，暫停后相關人員全面檢查吊車、索具和設備的狀態，無問題后方可繼續吊裝；當設備被立直后，底部距離地面100mm 時仍要試吊3~5min，無異常現象方可起吊；

f.當吊車轉桿擺至設備基礎處且設備底座距離地腳螺栓上部200mm 高度時， 吊裝指揮人員應下發清晰、準確的就位指令，安裝人員配合吊裝將設備就位；

g.設備就位、找正、緊固后，吊裝指揮應準確指揮吊車回繩并拆卸繩索。

5.3 起重作業人員安全技術措施

起重作業人員安全技術措施如下：

a.所有參與起重作業的人員，必須持證上崗作業；

b.起重作業人員應熟悉方案、起重設備的性能和操作規程，聽從起重指揮下達的信號并傳遞準確、協調一致，不得擅自離開作業崗位；

c.所有參與吊裝人員要正確佩戴勞動保護用品，各工種作業應密切配合；

d.作業前、作業過程中應對起重工具進行檢查，保證任何時候都處于良好狀態，特別注意吊車站位的地方必須保持平整；

e.設備起吊動作應緩慢平穩，就位后及時找正、找平，固定前不得將吊裝索具解除，拆卸吊裝索具時，應注意防止夾傷、砸傷。

5.4 防高處墜落和物體打擊安全技術措施

防高處墜落和物體打擊安全技術措施如下：

a.登高作業人員應辦理登高作業證，身體檢查不合格不允許登高作業；

b.作業人員應正確佩戴安全帽、 安全帶，禁止安全帶低掛高用；

c.攀登或作業時要手抓牢、腳蹬穩，避免重心失穩和滑跌；

d.起吊前要仔細檢查附件是否有松動，及時清理設備上的雜物；

e.登高作業人員配備的工具等要有防滑落措施，嚴禁高處直接拋擲工具或工件；

f.作業現場應設置警戒區域和警戒標志，非作業人員不得在此范圍內站立或工作，設專人進行現場監護。

6 結束語

該吊裝方案是依據變換爐和變脫塔的最大重量、吊裝高度和現場情況，從建設工期、經濟性及安全性等方面因素考慮而制定的。 通過選用主輔（溜尾）雙機抬吊吊裝法、確定合理的吊車噸位和站位、 選擇合適的平衡梁與設備吊耳連接方法、嚴格遵循吊裝作業順序等，同時，在吊裝過程中，牢牢把握好地基處理、平衡梁與抱卡吊耳的連接、溜尾吊車的配合這三方面容易被忽視的吊裝關鍵環節， 最終使本工程的吊裝任務得以安全、可控、順利完成，為大型設備吊裝能力的提升積累了實踐經驗。