印度项目汽包倾斜吊装及水平滑移方案研究

李 强

（深圳山东核电工程有限责任公司，广东 深圳 518001）

0 引言

印度兰吉加尔项目是深圳山东核电公司开拓国际市场的首次尝试，项目位于印度奥瑞萨邦卡拉罕地地区，是印度最贫困、条件最差的地区之一，施工资源匮乏，交通不便。面对项目执行过程诸多的困难和风险，项目部科学管理，认真策划，保证项目平稳顺利向前推进。

1 印度项目汽包吊装所面临的问题及应对措施

考虑到印度分包商能力有限且当地施工资源匮乏，钢结构吊装初期，施工处就要求分包商尽快确定吊装方案，购置吊装用具。但是，直到大板梁吊装前20天，他们依然没有拿出切实可行的方案，最后分包商提出雇佣专门的汽包吊装队伍采用液压提升法吊装汽包，但印度境内确定吊装分包商、分包商人员和机具到场的周期要1个月，到场后安装和调试机具需要10天，吊装时间2天。即顺利情况下也需要近一个半月时间才能完成汽包吊装工作。

由于业主移交场地推迟近3个月，总体工期延期，业主高层对里程碑工期格外关注，多次开会要求我方能够在大板梁吊装完成后的一周内完成汽包吊装，给我方施加了巨大的压力。我方现场没有足够的机械、材料、工具。

针对上述不利因素，施工处及时调整思路，决定放弃分包商吊装方案，由施工处组织技术力量论证后制定切实可行的新方案；同时与业主协调由业主提供吊装用临时梁材料，节省材料购买时间和费用，力争按期完成汽包吊装。

2 方案实施

2.1 总体方案

汽包重量83 987 kg，内部装置6 462 kg，外形尺寸φ1 848 mm×14 928 mm，采用两套φ160 mm的吊挂装置悬吊，安装标高EL.42 641 mm，锅炉钢架中间跨距为13 m。方案确定采用两台卷扬机抬吊的方式进行。汽包吊装采用炉内倾斜起吊，最大倾斜角度为40°，炉右侧为提升过程中汽包高端。在标高EL.36 900 mm（低端）调平，再通过水平向炉前牵引，最后垂直提升到安装位置并穿装吊杆。

2.2 起吊设施布置

起吊设施包括2台10 t卷扬机、1台5 t卷扬机、1根滑道梁、2套100 t滑轮组、2套100 t吊钩、2套20 t单滑轮、3套10 t单滑轮，图1所示。

滑移轨道与支垫槽钢焊接固定并布置在炉顶梁PM1、PM2，布置到位后，在前后方用5 t倒链固定好（图2）。汽包倾斜起吊造成重心偏移，需在炉左布置溜放系统，5 t卷扬机布置在零米，并在炉顶布置导向滑轮将钢绳返下。零米卷扬机布置要保证出绳与滚筒轴线垂直，卷扬机固定采用钢丝绳。汽包吊杆在零米用卡具固定在汽包上，并与汽包一起提升。

图1 起吊卷扬机及侧牵引卷扬机零米布置图

图2 炉顶滑道梁布置图

2.3 试吊检查

将锅筒提离地面1 m高再落下，反复进行3次，注意监护炉顶各承重梁变形情况以及起吊设施运行状况，情况正常开始正式吊装。

2.4 汽包吊装

同时启动两台10 t卷扬机，抬吊汽包离开支座500 mm，右侧卷扬机继续起升，左侧卷扬机间歇起升，在汽包右侧接近标高EL.9 000 mm横梁时，启动左侧溜放系统，使汽包右侧顺利通过横梁。

避开横梁后继续起升使汽包继续倾斜，直至汽包轴线与水平面夹角40°为止。在整个倾斜过程中，汽包左端应保持离地面200～300 mm的距离。

同时开启两卷扬机，使汽包保持轴线与水平面夹角40°起升，在通过标高EL.18 500 mm、EL.27 900 mm、EL.36 900 mm时使用溜放系统使汽包顺利避开钢架横梁。

汽包右端接近标高EL.44 900 mm时，右侧卷扬机停止，启动左侧卷扬机使汽包顺利通过标高EL.36 900 mm横梁，必要时右侧卷扬机配合起落。

汽包左侧通过标高EL.36 900 mm横梁后，左侧卷扬机继续提升，右侧卷扬机配合使汽包调平。然后同时启动两台卷扬机使汽包到就位标高。

使用3个5 t倒链拖拉使汽包平移2.5 m到就位位置。

汽包到位后，用M125塔吊配合穿装汽包吊杆。

起吊设施拆除。用钢丝绳、葫芦将滑轮组的吊钩挂在定滑轮吊架上，拆除滑轮组死头绳卡，启动卷扬机收绳。随后拆除定滑轮、吊钩、吊架、卷扬机等设施。

3 受力情况分析

3.1 汽包倾斜起吊时起升系统受力情况

汽包倾斜起吊时，抬高的一端（即汽包右端）受力较大，汽包重心向炉右偏移，右端提升装置承重量和重心偏移量随倾角和提升高度的增加而增大，图3所示。

当汽包保持40°的倾角时，即汽包右端标高为EL.44 000 mm时，汽包重心偏移量达到最大值Uc，炉右起升装置受力也达到最大值Tmax。

图3 汽包起吊受力

图4 滑道梁受力分析

抬高一端受力F2=64.1 t，重心向炉右偏移Uc=1.35 m。

卷扬机跑头拉力

式中：Q为吊物重量，Q=1.1×64 100=70 510 kgf；E为单滑轮摩擦系数，1.04；n为滑轮组有效分支数，18。

卷扬机绳安全倍数：34 200/5 569.8=6.14

3.2 起吊时炉左溜放系统受力情况

汽包右端接近标高EL.9 000 mm横梁时，左端保持离地状态，这时汽包轴线与水平面夹角为30°，需将汽包重心向左端拖移0.8 m，以绕过横梁。

根据力的平衡，需要一个水平向左的拖拉力F拖，考虑汽包倾斜起吊后卷扬机绳有倾斜角度，力的不平衡系数取1.5

F拖=G1×（1/40）×1.5=3 448 kgf

当汽包右端标高接近标高EL.36 900 mm时，汽包需最后一次向左水平牵引。

F拖=61.9×cos84°×1.5=9.7 t

3.3 定滑轮捆绑绳受力计算

定滑轮在滑道梁上采用6×19+1（钢芯）-φ32的钢丝绳捆绑，夹角60°，钢丝绳捆绑6圈，12股受力。捆绑绳承力取汽包在倾斜起吊中标高位于EL.44 000 mm时右端的受力

Q=1.1×64 100=70 510 kgf

单股钢丝绳受力 W=1.1×（70 510/12）/Sin 60°=7 463 kgf

φ32钢丝绳破断拉力参考国内数值，取608 kN。安全系数：60 800/7 463=8.15，故满足要求。

3.4 顶板梁PM1强度校核

PM1梁截面尺寸为600 mm×350 mm，抗弯截面系数I=1 353 249 333 mm4，汽包作用在梁上的力为24 807㎏f，滑道梁在移动过程中通过中心截面时，梁承受最大弯矩。

弯矩Mmax=24 807×9.807×3.4=827 159 N·m

最大弯曲应力σ=827159×0.3×1012/1353249 333=183.4 MPa＜345 MPa×0.8，即σ＜［σ］，PM1梁强度满足要求。

3.5 滑道梁强度校核

滑道梁采用I63b工字钢双拼制作，截面系数W=6 328 cm3，滑道梁受力分析（图4）。汽包倾斜起吊，右端标高为EL.44 000 mm时，炉右起升装置受力也达到最大值Tmax=64.1 t。

考虑动载及受力不均：G=1.1×64.1=70.51 t

F1=70 510×4/4.51=62537 kgf；F2=7 973 kgf

弯矩Mmax=F1×0.51=62 537×9.807×0.51=312 783 N·m

最大弯曲应力σ=312 783×106/6 328=49.43 MPa ＜235 MPa×0.8

即σ＜［σ］，滑道梁强度满足要求。

3.6 汽包连接销轴强度校核

汽包偏移最大时，右端吊耳连接销子受力达到最大值F=1.1×64 100=70 510 kgf

连接销轴材质为35 A，σs=315 Mpa，剪切许用应力取［τ］=315/1.8=175 Mpa

剪应力τ=（G1+G2）÷2÷（πd2/4）=（91 949+5 938）×9.807÷2÷（π×0.148/4）=4 212 730 pa

τ＜［τ］，故满足要求。

3.7 汽包平移时倒链受力计算

轨道滑动摩擦系数取0.12，摩擦力

F1=（G1＋G2＋G3＋G4＋G5）×0.15=12.95 t

因卷扬机布置在零米，跑绳有向后的分力

F2=4 501×Sin13°=1 013 kgf

汽包向炉前移动所需拉力为

F=12.95＋1=13.95 t

3.8 卷扬机、单滑轮捆绑绳强度校核

卷扬机、单滑轮采用6×19+1-Φ22的钢丝绳捆绑，破断拉力参考国内，取287 kN，钢丝绳角度系数取1.4；

20 t单滑轮捆绑5圈，10股受力，安全系数28.7×10/（20×1.4）=10.25；

10 t单滑轮捆绑3圈，6股受力，安全系数28.7×6/（10×1.4）=12.3；

10 t卷扬机捆绑3圈，6股受力，安全系数28.7×6/（5.6×1.4）=22；

5 t卷扬机捆绑3圈，6股受力，安全系数28.7×6/（5×1.4）=24.6。

4 特点及革新

吊装方案的制定用时2天，起吊设施的布置用时4天，1号锅炉汽包采用该吊装方案于2009年6月12日用时3.5 h一次吊装就位成功，2号锅炉汽包于2009年8月17日用时4.5 h一次吊装就位成功，均在规定日期内完成业主要求的汽包吊装里程碑点。

4.1 炉内400倾斜吊装侧牵引技术

传统汽包吊装一般采用水平吊装方式，工艺简单，吊装平稳省时；印度项目钢架设计简单紧凑，无法采用水平吊装，施工处经反复论证，慎密计算，细致交底，在境外项目安装力量薄弱，施工机械短缺情况下，大胆采用40°倾斜起吊侧牵引技术并均一次吊装成功，为后续项目的顺利开展争取了时间。

4.2 吊装速度快，适合现场吊装要求

按分包商提出的液压提升方案，吊装工作需耗时2天，加上吊装前的设备运输、准备工作，每台炉保守计算需要7天，且后续汽包吊装每次都要联系吊装分包商进场及准备，工期根本无法保证。新方案每台汽包吊装只需4 h左右，且起吊设施都是现场制作，后续汽包吊装时随时可用，将节省大量工期。

4.3 节省吊装费用

按分包商设想，需要引进专业汽包吊装队伍，每台汽包吊装费用30万卢比，5台炉共计150万卢比。采用新方案后，节省了引进专业吊装队伍的费用。

就地取材，充分利用现场资源。吊装需要的临时梁为I63工字钢双拼、3根滑道为［28a槽钢，长度4.5 m，以及其他临时性材料，没有外购，由业主提供和采用现场废料进行加工。吊装用临时材料节省费用合计14万元（按4 000元/t）。

4.4 技术创新点

常规吊装中，滑动梁为双支撑4个支撑点，平移过程中摩擦力很大，必须使用搬运小坦克。该项目锅炉钢架设计简单实用，滑动梁只有3个支撑点，且搬运小坦克在印度采购困难，周期长。结合项目特点，施工处经过反复论证，采用黄油润滑滑动平移，取消小坦克。虽然平移时多耗费了部分人力和时间，但节省了采购小坦克周期和费用，为受热面开工铺平了道路。