連云港虹洋熱電聯(lián)產(chǎn)擴(kuò)建項(xiàng)目（原場址）鍋爐汽包吊裝技術(shù)

鄭 鑫

中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力建設(shè)第一工程有限公司 江蘇南京 210002

連云港虹洋熱電聯(lián)產(chǎn)擴(kuò)建項(xiàng)目（原場址）工程擬建設(shè)9×800t/ h 高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐+5×35MW 級背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+4×60MW 級抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組。該項(xiàng)目分兩個階段建設(shè)，第一階段建設(shè)6×800t/ h 高溫超高壓循環(huán)流化床鍋爐+3×35MW級背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組+3×60MW 級抽背式汽輪發(fā)電機(jī)組，本標(biāo)段建筑安裝施工范圍為3 爐3 機(jī)。其中鍋爐汽包外徑為1780mm， 長度為22878mm，重100.038t（含內(nèi)部裝置）。鍋爐汽包就位于鍋爐F 排柱與G 排柱、B2 軸與B4 軸之間，縱向中心離F 排柱1550mm。鍋爐大板梁頂標(biāo)高57.6m，汽包就位水平中心線標(biāo)高50.44m。采用兩根橫截面為圓形的U 型吊桿（每端一根）將汽包懸吊在爐架吊掛梁下。

受高度、重量和場地等因素影響，汽包的吊裝工作是整個鍋爐吊裝工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而汽包的吊裝無法采用常規(guī)方法進(jìn)行，必須采用特殊的方法和設(shè)備進(jìn)行吊裝。鍋爐吊裝空間極其狹小，通過CAD 畫圖、模擬、精密計算后，設(shè)計采用鋼索液壓提升裝置和自制的承重梁、擱置梁、大跑車、小跑車進(jìn)行汽包吊裝。

1 方案簡介

1.1 卸車方案

汽包運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，從廠區(qū)3 號門進(jìn)入，開至6 號爐后已鋪設(shè)好的鋼板路上，停至指定位置；采用LS- 248RHII/ 150t 履帶吊和CC1500/ 275t 履帶吊雙機(jī)抬吊卸車至6 號爐右側(cè)，由CC1500/ 275t 履帶吊單機(jī)吊至已鋪設(shè)好的拖運(yùn)軌道上；然后用液壓推進(jìn)器將汽包推至7 號鍋爐起吊位置。

1.2 吊裝方案

汽包吊裝采用液壓提升裝置進(jìn)行，這套裝置由兩臺100t 液壓提升裝置、2 根承重梁、2 套擱置梁和12 只60t 重物移運(yùn)器組成。

（1）在F 排、G 排15300mm 跨距內(nèi)，安裝2 根自制的承重梁（每根能承受重力為100t），在承重梁與F、G 排次梁上分別安裝4 只60t 重物移運(yùn)器，移動軌道為點(diǎn)焊在次梁上各2 根6m 長的∠50×5 角鋼。60t 重物移運(yùn)器在次梁軌道上移動時，承重梁的兩側(cè)注意保持同步，保證承重梁的平穩(wěn)，鏈條葫蘆要一側(cè)松，另一側(cè)再拉。

（2）在2 根承重梁之間對稱的位置焊接3 根16a工字鋼，使其剛性聯(lián)接。2 根承重梁上安裝2 套擱置梁，每套擱置梁與2 根承重梁之間有4 只60t 重物移運(yùn)器，保證擱置梁能在承重梁上向爐左、爐右方向移動。60t重物移運(yùn)器在承重梁平移軌道上移動時要注意保持小車兩邊同步，鏈條葫蘆要一側(cè)松，另一側(cè)再拉。

（3）液壓提升裝置安裝在擱置梁上，用7 字型鋼板焊接連接，兩者的中心線重合。固定端布置的液壓提升裝置的吊點(diǎn)距汽包橫向中心線向鍋爐右端方向2440mm；擴(kuò)建端布置的提升裝置的中心線距汽包橫向中心線向鍋爐左端方向1410mm。兩吊點(diǎn)之間的間距為3850mm。

（4）起吊千斤繩的規(guī)格為6×37- 1770- ?80，長度為14m，起吊時1 邊1 根，在汽包上用120t 卸扣捆繞1圈，鋼絲繩一端用120t 卸扣與下錨頭吊耳板吊架連接。

（5）由于汽包的幾何長度22878mm 大于鍋爐鋼架凈間距20800mm，所以汽包需傾斜（傾斜角度約30°）起吊，汽包的右端（固定端）為高端、左端（擴(kuò)建端）為低端（以下稱汽包的高端、低端）。

（6）由于液壓提升裝置的鋼索起吊過程中要保持垂直度（最大傾斜角為0.5°），在調(diào)整汽包傾斜角度的過程中為保證鋼索的垂直度，通過一臺經(jīng)緯儀和鏈條葫蘆調(diào)整擱置梁位置來控制。

具體施工工序見圖1。

圖1 吊裝施工工序示意圖

2 施工步驟

2.1 起吊前進(jìn)行試吊和全面檢查

啟動各泵站運(yùn)行15min，正常后，即可帶負(fù)荷提升汽包，使汽包離地100mm，然后進(jìn)行以下各項(xiàng)檢查：

（1）檢查各連接件的受力情況，任何連接件不得出現(xiàn)裂紋、變形等情況；

（2）支承結(jié)構(gòu)無變形、焊縫無裂紋、螺栓連接正常；

（3）檢查下錨頭卡爪壓板，并再次擰緊壓板上的螺釘；

（4）檢查承載鋼索有無異常；

（5）完成試吊后，進(jìn)行正式吊裝。

2.2 汽包U型吊桿臨時安裝

汽包水平起升離地2m，以方便臨時固定吊桿。用25t 塔吊將兩個U 型吊桿吊進(jìn)爐膛，水平穿入汽包底部。再用鏈條葫蘆與千斤繩將汽包吊桿固定在汽包上。

2.3 汽包正式起吊、傾斜、提升、調(diào)平、平移、調(diào)整就位

（1）全面檢查合格后，進(jìn)行正式吊裝作業(yè)。兩臺液壓提升裝置同時開始起升工作，使汽包起升離地1m后，擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升，單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置670mm，使汽包傾斜夾角達(dá)到10°；把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動60mm，保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。

（2）固定端液壓提升裝置移動到位后，兩臺液壓提升裝置同時開始起升工作；使汽包起升1m 后，擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升，單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置648mm，使汽包傾斜夾角達(dá)到20°；把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動177mm，保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。

（3）固定端液壓提升裝置移動到位后，把兩臺液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉整體往擴(kuò)建端移動1m；然后兩臺液壓提升裝置同時開始起升工作，使汽包起升1m 后，擴(kuò)建端液壓提升裝置停止起升，單獨(dú)起升固定端液壓提升裝置310mm，使汽包傾斜夾角達(dá)到25°；把固定端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動131mm，保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。

（4）固定端液壓提升裝置移動到位后，兩臺液壓提升裝置同時開始起升工作；使汽包起升1m 后，固定端液壓提升裝置停止起升，單獨(dú)下降擴(kuò)建端液壓提升裝置298mm，使汽包傾斜夾角達(dá)到30°；把擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往固定端移動152mm，保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°。

（5）擴(kuò)建端液壓提升裝置移動到位后，兩臺液壓提升裝置同時開始起升工作，使整個汽包各部件都超過42.7m 層橫梁，然后兩臺液壓提升裝置都停止起升。

（6）單獨(dú)起升擴(kuò)建端液壓提升裝置，然后把擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動，保證鋼絞線的垂直度夾角小于0.5°；來回起升12 次，將汽包慢慢調(diào)平，擴(kuò)建端液壓提升裝置用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動515mm，使兩臺液壓提升裝置的間距為3837mm。表1 為液壓提升裝置起升移動距離。

表1 液壓提升裝置起升移動距離 mm

(7) 兩臺液壓提升裝置同時用鏈條葫蘆一松一拉往擴(kuò)建端移動1360.54mm，使汽包縱向中心在B3 軸線上;然后兩臺液壓提升裝置繼續(xù)起升，將汽包中心超過50.44m 的汽包就位高度（圖2）；然后拉動爐前方向3 只鏈條葫蘆，同時松動爐后方向3 只鏈條葫蘆，把汽包向爐前慢慢移動2450mm，再調(diào)節(jié)汽包達(dá)到就位中心標(biāo)高50.44m（圖3）。

圖2 汽包起升至就位高度

圖3 汽包移動就位

2.4 汽包吊桿正式安裝

用25t 塔吊穿吊桿,鋼絲繩應(yīng)從吊桿螺母及元寶座及吊桿孔中放下，與預(yù)先放在汽包吊桿上的鋼絲繩連接，整體將吊桿起升至安裝位置進(jìn)行安裝。根據(jù)汽包設(shè)備安裝圖紙及質(zhì)量要求，在動力工地專職技術(shù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行汽包的就位找正加固。汽包安裝結(jié)束后，組織相關(guān)人員按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。汽包驗(yàn)收合格后拆除起吊裝置，起吊裝置維護(hù)保養(yǎng)后入庫保存。

3 相關(guān)計算

各部件重量如表2 所示。

表2 各部件重量表

3.1 臨時承重梁的校核

臨時承重梁布置在F 排柱與G 排柱兩根大板梁之間連接的3 根橫梁上，每兩根橫梁之間的跨距為3750mm，用三拼56#工字鋼、上下鋪δ18 的鋼板制作而成,并進(jìn)行加固。共用2 根臨時承重梁。2 根臨時承重梁之間中心距為1598mm。固定端臨時承重梁中心受力承受量為71.573t。

式中：Qj——集中載荷，t；

K1——動載荷系數(shù)，取1.1；

K2——不均衡載荷系數(shù)，取1.2。臨時承重梁結(jié)構(gòu)圖和受力分析圖見圖4。

圖4 臨時承重梁結(jié)構(gòu)圖（a）和受力分析圖（b）

承重梁計算長度（L計）為3750mm，實(shí)際長度（L實(shí)）為9350mm。

單根承重梁的最大受力：

F梁＝94.5/ 2×1000×9.8＝463050N

IX= I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3=65585.6×3＋（1.8×523/ 12）×2＋（48×1.8×28.92＋48×1.83/ 12）×2=383310cm4

承重梁的抗彎截面模量：

WX=IX/ YMax＝383310/ 29.8=12863cm3

式中：IX——承重梁的慣性矩，cm4；

I1——工字鋼慣性矩，cm4；I2——側(cè)腹板慣性矩，cm4；

I3——上、下腹板慣性矩，cm4；

WX——承重梁的抗彎截面模量，cm3；

YMax——慣性半徑，cm。

汽包吊裝臨時承重梁在橫梁之間跨中位置為應(yīng)力最大狀態(tài)，中點(diǎn)處載荷彎距：

M中= F梁·L/ 4=463050×375/ 4=43410937.5N·cm

跨中載荷產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力：

可見，承重梁強(qiáng)度能滿足安全要求。

3.2 擱置梁的校核

3.2.1 擱置梁參數(shù)

1 根擱置梁承受自重及其跨中位置的集中載荷作用。擱置梁長度為4500mm, 跨距L=1598mm，重量Q=68.973t。擱置梁結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。

圖5 擱置梁結(jié)構(gòu)示意圖

擱置梁承受的均布載荷：

q=G擱置梁/ L=2.6/ 4.5=0.58t/ m=5.8kg/ cm

最大剪力Qmax= （P+qL）/ 2= （91×103+5.8×159.8）/ 2=45963.42kg

最大彎矩Mmax=PL/ 4+qL2/ 8=36.5t·m=36.5×1000×9.8=357700N·m

3.2.2 擱置梁危險截面（梁中心位置）抗彎強(qiáng)度校核

擱置梁采用H 型鋼雙拼，其危險截面（梁中心位置）如圖6 所示。

圖6 擱置梁危險截面示意圖

可見，擱置梁危險截面（梁中心位置）抗彎強(qiáng)度為68.5MPa，小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》2017 版中規(guī)定的Q235 抗彎許用應(yīng)力（205MPa），故滿足要求。

3.2.3 擱置梁危險截面（梁中心位置）抗剪強(qiáng)度校核

抗剪強(qiáng)度：

由計算可知，擱置梁危險截面（梁中心位置）抗剪強(qiáng)度為33MPa，小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》2017 版中規(guī)定的Q235 抗剪許用應(yīng)力（120MPa），故滿足要求。

3.2.4 拉板校核

（1）拉板抗拉強(qiáng)度校核

拉板采用Q235b、δ=20mm 的鋼板制作，許用拉力為120MPa。

拉板抗拉強(qiáng)度：

（2）焊縫強(qiáng)度校核

每根拉板與HW600×200 型鋼共有4 道焊縫，焊縫承受剪切力。

焊縫總長度：L=4×60=240cm

焊縫面積：A=L×δ×0.7=240×2×0.7=336cm2

（3）底座強(qiáng)度校核

底座由δ=20mm 的鋼板制作成箱型結(jié)構(gòu)（上下翼板、腹板均為20mm 鋼板），由于液壓提升裝置千斤頂?shù)鬃睆綖?3cm，中間腹板為主要受力結(jié)構(gòu)，兩側(cè)鋼板作為加強(qiáng)筋。

（4）截面中心線Z 軸的慣性矩

Iz=2×40×2×11.52+2×2×203/ 12

=21160+2666.7=23826.7cm4

按照集中受力計算，則每臺擱置梁受彎矩：

M=91×103×98/ 4=2229500kg·cm

抗彎模量：

W=Iz/ Ymax=23826.7/ 12=1985.6cm3

抗彎強(qiáng)度：σ=M/ W=2229500/ 1985.6=1122.8＜1600 kg/ cm2

截面中心線Z 軸的慣性矩：

τ=91×103/ 280=325＜1300kg/ cm2

綜上可見，底座安全。

3.3 液壓千斤頂起吊鋼索校核

每只液壓提升裝置的額定起重量為100t，總起吊能力為200t，大于汽包起吊重量111.258t，最大起重量不超過總起重量的80%。每只液壓提升裝置配10 根鋼索，使用1×7- 15.24- 1860 鋼索，公稱截面積140mm2，破斷力260kN，參數(shù)詳見GB/ T5224- 2014《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》。可得，總破斷力：10×26×2=460t。

根據(jù)液壓提升裝置說明書查得鋼索的安全系數(shù)為3 倍，則安全系數(shù)：460÷111.258＝4.1＞3 倍，滿足使用要求。

3.4 高度校核

大板梁頂標(biāo)高：H1=57600mm

汽包中心標(biāo)高：H2=50440mm

擱置梁底標(biāo)高：H3=56346mm

下錨頭高度：H4=1600mm

鋼絲繩長度：H5=2879mm

則 高 度 余 量：H ＝H3- （H2+H4+H5）=56346-(50440+1600+2879)=1427mm

3.5 鋼絲繩長度校核

采用6*37- 1770- θ80 的鋼絲繩，長度14m，捆綁汽包1 圈，則得到，鋼絲繩繞汽包一圈的周長：3.14×（1.78+0.08）=5.84m，起升長度：7- 5.84=1.16m。

3.6 汽包傾斜起吊角度校核

汽包傾斜30°起吊時，其兩端與鍋爐鋼架的距離：22878mm×cos30°=19813mm＜20800mm

可見，傾斜30°起吊時，汽包的兩端與鍋爐鋼架有足夠的安全距離，汽包不會與鋼架發(fā)生碰撞。

4 結(jié)語

液壓提升裝置是一種新型的起重工具，體積小，裝、拆方便,安全性能好，特別適用于特大特重設(shè)備吊裝。其具有以下特點(diǎn):

(1) 完備的制動控制系統(tǒng)和安全自鎖系統(tǒng)，工作機(jī)構(gòu)安全可靠，提升過程中不會打滑。雖然提升速度不如卷揚(yáng)機(jī)快，但工作無抖動，無噪聲，平穩(wěn)安全。

(2) 可實(shí)現(xiàn)多臺集中控制，自動化程度較高，投入人力少。

(3) 不受高度和起重量的限制，起吊能力更強(qiáng)大，適用更廣泛。不僅可用于火電機(jī)組汽包、發(fā)電機(jī)定子吊裝，而且可用于鍋爐模塊的吊裝。

但所使用的鋼絞線由于表面受擠壓變形，使用壽命不如普通鋼絲繩長。一組鋼絞線一般使用3～5 次就需更換，使用成本較高。而且鋼絞線表面不耐腐蝕，容易銹蝕，不便于存放。