大型臥式反應器空中翻轉吊裝技術

楊宏波

陜西化建工程有限責任公司 陜西楊凌 712100

1 反應器參數及特征

福建美得石化丙烷脫氫制丙烯項目90 萬t/ a 丙烷脫氫制丙烯裝置8 臺大型臥式反應器安裝于裝置西南側反應區框架上，框架主體結構為鋼筋混凝土，反應器直徑7900mm、長度20204mm、凈重301150kg。

受現場安裝條件限制，設備底部兩根大接管隨同設備制作完成。由于反應器外形幾何尺寸大、筒體壁厚薄（厚度25mm），且外部有箍圈及橫梁等較復雜結構，底部靠近封頭兩端各一根大接管隨設備制造完成。設備運輸為側向裝車，使得底座不在正下方，設備吊裝就位之前需要翻轉，所以反應器吊裝難度較大。圖1 為反應器運輸進場狀態圖。

圖1 反應器運輸進場狀態圖

2 反應器翻轉技術要點

由于吊裝現場狹小，經綜合分析設備特點、到貨狀態、工期及現場實際條件，本著經濟合理的原則, 反應器采用空中翻轉吊裝技術，卸車、空中翻轉與吊裝就位一次完成。反應器設備翻轉利用設備底部D/ H/ F 大接管自重（合計30t）產生的偏重來實現。圖2 為反應器吊裝翻轉圖。

圖2 反應器吊裝翻轉圖

2.1 吊裝機械選擇

主吊采用1 臺800t 履帶吊，空中翻轉輔助吊機采用1 臺260t 履帶吊，對于超起配重移位、吊索具掛設、路基板鋪設及倒運等配合工作采用1 臺80t 汽車吊。

2.2 吊點位置選擇及吊耳設計

反應器翻轉主、輔吊耳的設計考慮了反應器筒體壁厚較薄的實際情況，吊點均選取在加強圈位置，并設置補強板。初步方案選擇在反應器上部“仙人掌”接管管口兩側箍圈位置設置主吊耳，溜尾吊點選擇兜掛于E、F 兩根大接管根部，經核算接管受力不能滿足設備圖紙要求，因此對吊裝初步方案做了調整和優化。圖3 為反應器大接管外載荷設計條件，表1 為反應器接管設計允許最大載荷表。

表1 反應器接管設計允許最大載荷表

圖3 反應器大接管外載荷設計條件

在反應器頂部“仙人掌”接管管口兩側支座加強圈上對稱設置2 組板式吊耳作為設備翻轉主吊耳，單側每組2只板式吊耳，共設置4 只主吊耳，以增加吊裝受力點、降低設備筒體吊點處局部載荷及應力。先焊接吊耳主板，然后焊接設備補強筋板、吊耳筋板，將吊耳與加強圈焊接為一體，并對加強圈加設筋板對吊點局部補強。輔助翻轉吊點選擇設備箍圈底部位置，并對稱設置2 個板式吊耳。

2.3 吊裝翻轉吊索具系統設置

反應器翻轉過程中，主吊鋼絲繩在起始階段會與加強圈緊密貼合。隨著設備翻轉角度變化，主吊鋼絲繩會逐漸脫離設備加強圈，輔助翻轉鋼絲繩會逐漸貼合加強圈。為防止出現翻轉輔助鋼絲繩突然從加強圈兩側邊沿滑脫造成吊裝沖擊和擺動，確保吊裝過程平穩，同時防止并減小翻轉過程中吊耳沿反應器縱向中心線受到較大分力及彎矩，翻轉吊索具系統對于主吊、輔助翻轉吊車均掛設了平衡梁；在主吊繩下端（平衡梁下方）掛設兩只200t 級滑輪；在輔助鋼絲繩相應的設備加強圈兩側位置焊接擋板，確保鋼絲繩在翻轉過程中不會出現滑脫。反應器吊索具掛設情況見圖4。反應器空中翻轉吊裝施工圖見圖5。

圖4 反應器吊索具掛設

圖5 反應器空中翻轉吊裝施工圖

3 吊裝受力核算

3.1 吊耳受力核算

吊耳材質：Q345R；

許用應力：［σ］=178MPa；

角焊縫系數：φα=0.7；

綜合影響系數：考慮吊裝沖擊、多個吊耳載荷分配不均等因素，取K=1.65；

相關尺寸：吊耳板根部焊縫長度L=900mm，吊耳板厚度S=80mm，吊耳板兩側加強環厚度S1=20mm，吊耳板半徑R=210mm，吊耳孔直徑D=140mm，加強環外徑D1=350mm；反應器吊裝質量275t，單只吊耳最大起吊重量WL=275/ 4=69t；

由于主吊機吊鉤、溜尾吊機吊鉤均使用平衡梁，因此鋼絲繩與設備橫向夾角始終保持為0°。

吊耳受力分析：4 只板式吊耳位于“仙人掌”兩側支座加強圈靠下位置，設備翻轉初始狀態溜尾力最大，即初始狀態溜尾吊耳受力為最大，設備翻轉完成后的狀態下主吊耳受力為最大。

吊索方向載荷：FL=K×WL=1.65×69=114t。

吊耳板孔最大拉應力，保守計算見式（1）。

吊耳板吊索方向最大剪應力，保守計算見式（2）。

3.2 反應器翻轉初始狀態溜尾力核算

反應器溜尾力最大時為翻轉初始狀態，受力分析經CAD 作圖（圖6）。溜尾吊索緊密貼合在箍圈外圓周，吊索豎直向上，可以認為作用在圖6 所示的Fmax與外箍圈相切位置點；同理，主吊吊索在反應器外側鋼絲繩T2。

反應器設備吊裝質量：

G=G1+G2=245t+30t=275t=275000kg；

反應器外箍圈的直徑：D箍圈=9.15m。

設備下部管口E/ F/ H（質量30t）裝車時斜朝向地面，與地面成30°夾角；重心位置偏離設備筒體豎向中心線5.278m；主吊索平衡梁在設備外側吊索受力為圖6 所示T2，主吊索平衡梁在設備內側吊索受力為圖示T1，T1與水平線夾角79°。

依據力矩平衡原理得式（3）。

其中，T1v=T1sin79°，T1h=T1cos79°。

主吊平衡梁下方卡環連接的定滑輪兩側鋼絲繩受力相等，即T2=T1；

代入數值，求得反應器溜尾力最大值：Fmax=130t。

反應器翻轉初始主吊索受力：T2=T1=86.2t，則翻轉初始單只吊耳吊索方向拉力為T2/ 2=43.1t。

3.3 反應器翻轉完成狀態受力核算

反應器翻轉完成時，受力狀態如圖7 所示。此時，主吊耳受力為最大，單只吊耳豎直方向分力為T1vmax=G/ 4=T1maxsin73°，G=275t，則T1max=71.39t，為主吊索具最大受力。

3.4 吊機負荷核算

QUY260 型260t 履帶吊，主臂長24m，作業半徑8m，額定 載 荷 176.9t， 吊 索 具 重 量 約 10t， 負 荷 率 為140/ 176.9t=79.1%＜100%，所以260t 履帶吊負荷符合要求。

3.5 索具受力核算

配置Φ120mm×30m 壓制鋼絲繩2 根，鋼絲繩對折后中間部位系掛在平衡梁下方的500t 卡環處（500t 卡環與200t 滑車連接）。故鋼絲繩在500t 卡環處產生折減，沿鋼絲繩方向最大拉力T1max=71.39t，R=D/ d，D=165mm，d=120mm，R=D/ d=165/ 120=1.375≤6，代入公式E=（100- 50/ R0.5）%，得E=57.4%。

主吊鋼絲繩受力123t×2 根×2 股×0.574=282t＞275t。所以主吊索滿足吊裝安全要求。

4 結語

本技術主要通過合理選擇吊點位置，使用平衡梁與滑輪組合，利用設備自身大接管偏重，實現了反應器的卸車、空中翻轉與吊裝全過程一次完成，吊裝過程安全可靠、經濟高效。