4吊耳整体吊装60m钢烟囱技术
2011-12-23方玉海
方玉海
中国寰球工程公司 北京 100029
4吊耳整体吊装60m钢烟囱技术
方玉海
中国寰球工程公司 北京 100029
在国内某100万t/a乙烯及配套项目中用“4吊耳吊装法”成功整体吊装2具高60m、重130多吨的钢烟囱。用该方法吊装钢烟囱工期短、无高空作业，对钢烟囱本体及内部衬里不造成破坏。本文就其中1具60m钢烟囱吊装实际过程为例，着重讨论用“4只主吊耳”吊装钢烟囱时的吊耳设计、索具配置等关键点和注意事项。
吊装技术4吊耳 钢烟囱 大型设备
1 概述
130 万t/a蜡油加氢裂化装置内60m钢烟囱重133.9t（烟囱本体+隔热耐火衬里），场外制造壳体，分6段运至吊装现场，组对完毕上衬里，衬里干燥后进行吊装，如表1所示。
表1 钢烟囱参数
主吊车选400t履带吊、77m主杆+超级提升工况，溜尾吊车选150t履带吊，如表2所示。
表2 吊装参数
吊装用具除钢丝绳外，还需滑轮、平衡梁等，如表3所示。
表3 吊具配置
结合现场施工状况，吊装平面布置如图1所示。
用4只吊耳吊装钢烟囱的特殊之处在钢烟囱从起吊到直立整个过程，图2为钢烟囱刚起吊和接近直立的状态的实际照片，以下将围绕这一过程对吊耳设计、索具配置等关键点和吊装中需要注意的地方进行叙述。
2 吊耳标高、方位以及支撑结构
2.1 吊耳标高和方位
根据吊装要求和安装单位在钢烟囱上焊接梯子、平台的需要以及选用的钢丝绳长度等，确定吊耳标高和方位如表4所示：
表4 吊耳位置
钢烟囱筒壁薄，内部填充的隔热耐火衬里属脆性材料，吊装时很小的变形都可能破坏衬里，以上吊耳位置设计可使吊装时钢烟囱变形最小（计算可得起吊时钢烟囱最大挠度为24.2mm），完全避免任何损坏。
主吊耳a、b的位置配合钢丝绳长度还需保证如图2所示。右图中平衡梁能跨过钢烟囱顶端。
2.2 吊耳及支撑结构
主吊耳和溜尾吊耳参照HG/T21574-94《设备吊耳》选用大管径φ530×18管式吊耳[1]。吊耳管轴内设置“#”字和“+”支撑筋；2对主吊耳处宽1800mm的补强板环绕钢烟囱一周，每块补强板由2块钢板对接而成，纵焊缝与吊耳竖向中心线重合；以吊耳为中心对称焊接2圈20#槽钢加强圈；环型补强板和槽钢加强圈可取代钢烟囱内吊耳处的支撑，如图4所示。吊耳管轴、补强板、加强圈和支撑筋材质与钢烟囱材质相同。焊接顺序为：支撑筋与钢烟囱筒体→吊耳管轴与钢烟囱筒体、支撑筋→补强板与吊耳管轴、钢烟囱筒体。
吊耳长度依吊耳位置、钢丝绳直径等确定。
吊耳管轴与钢烟囱筒体、补强板焊接处和补强板与钢烟囱筒体焊接处的局部应力参照HG/T21574-94《设备吊耳》中的方法进行计算。在计算时按圆形补强板和内部无槽钢加强圈的情形进行计算，等效补强板直径取环型补强板的宽度值。计算只在水平与竖直两种状态下吊耳与设备筒体焊接处以及补强板与设备筒体焊接处的最大表面应力和最大膜应力都满足使用条件。
槽钢加强圈高度不能超过钢烟囱内部衬里的厚度，以防使用时不符合设计要求。
在实际吊装中，皆未产生任何基于吊耳位置和吊耳结构造成的钢烟囱筒体或隔热耐火衬里的破坏，说明吊耳位置和吊耳结构设计合理。
3 吊耳详细设计及平衡梁配置
3.1 吊耳详细位置
由图4可以看出，直径φ72mm、长24m钢丝绳绕过滑轮，绳圈分别套在单侧的主吊耳a、b上。
钢烟囱竖直后要求吊耳设计满足如下条件：
（1）钢烟囱竖直、不偏斜；
（2）绕在下部的钢丝绳与上部吊耳间保持一定距离，防止钢丝绳与吊耳接触；
吊装竖直后滑轮竖向中心线与钢烟囱竖向中心线重合能满足条件（1）；条件（2）决定了上下主吊耳间的横向偏移距离。
溜尾吊耳与主吊耳保持相同方位即可。
经计算，主吊耳a与主吊耳b沿钢烟囱中心线偏离距离达到392mm时可保证钢烟囱吊装竖直后钢丝绳与吊耳保持43mm的距离。因主吊耳设置在锥段钢烟囱上，上下主吊耳偏离的角度不同，如图5所示。部的主吊耳b偏移7.9°,即可使钢烟囱竖直后滑轮竖向中心线与钢烟囱竖向中心线重合，保证钢烟囱在落到基础上时基础上的地脚螺栓能顺利穿过钢烟囱底部的螺栓孔。
还需结合钢烟囱吊装平面布置图确定两对主吊耳偏移的方向。如图4左图所示，左边为主吊耳b、右边为主吊耳a，钢烟囱水平放置时主吊耳b高于主吊耳a。若两个吊耳偏移方向设计反了，吊装时钢丝绳便会挂在吊耳上。
3.2 平衡梁配置和吊耳挡圈设计
直径φ72mm、长24m的钢丝绳绕过自制的滑轮将各自的绳圈挂在吊耳上，钢烟囱竖直后滑轮上的卸扣正好处于钢烟囱锥段和上直段相接的地方，接口处均布高150mm的筋板12块。为防止钢烟囱竖直后滑轮卸扣与筋板发生摩擦，采用了3.6m的平衡梁，用平衡梁的长度撑开卸扣与筋板的距离，计算的卸扣到筋板间的距离为131mm，考虑钢烟囱竖直后可能产生的偏斜，这一距离足够保持卸扣与筋板在吊装时不发生摩擦。
吊耳结构如图3所示可知吊耳挡圈所在平面与吊耳中心轴线垂直，但主吊耳a、b分别偏离钢烟囱中心线一定角度如图6所示，并且主吊耳 a、b处的钢烟囱直径分别为2630mm、2586mm，平均为2758mm。平衡梁长度为3.6m。起吊时钢丝绳可能和主吊耳b的挡圈发生摩擦，挡圈应沿主吊耳中心轴线向吊耳偏移的反方向偏移同样角度。挡圈偏移会增加吊耳有效长度，因使用的是大管径吊耳，偏移带来的影响可不计。
钢丝绳的绳圈是套在吊耳上的，吊装完毕摘钩时绳圈有可能不能从吊耳上脱出，为减少高空作业，需将《设备吊耳》中挡圈外径适当缩小又不至使吊装时钢丝绳从吊耳内滑出。《设备吊耳》中φ530管径吊耳的挡圈外径为700mm，绳圈长度为2800mm，将挡圈外径减小到666mm不会影响吊耳使用，但吊装完毕后使钢丝绳绳圈更易从吊耳内脱出。
4 注意事项
4.1 钢烟囱摆放
用“2只吊耳”吊装设备时如果溜尾吊耳也是管式吊耳，当焊接在设备上的梯子、平台不妨碍吊装时，只要设备的吊耳位于同一水平面，设备的方位不影响吊装。用“4只吊耳”时设备只能有一个方位，如4左图所示，方位反了就不能吊装。
在刚开始组对钢烟囱、填充衬里时就要考虑最后的方位，由方位带来的钢烟囱翻身非常麻烦，即需要大吊车配合，还有可能损坏衬里。
4.2 滑轮
主吊耳a、b间相距7000mm，从起吊到钢烟囱竖直钢丝绳要在滑轮上走3500mm，滑轮转动不一致可能导致钢烟囱偏斜，带来吊装安全隐患。
保证滑轮能在滑轮轴上自由旋转非常重要。在滑轮与钢丝绳之间涂抹黄油能减小钢丝绳与滑轮间的摩擦系数，确保万一滑轮转动出现问题时钢丝绳可以在滑轮上滑动。
滑轮选装还可能带动滑轮轴转动，在保证滑轮自由转动的同时还要保证滑轮轴也能自由转动。
4.3 吊装偏心
方案设计中钢烟囱竖直时滑轮竖向中心线虽然和钢烟囱竖向中心线重合，但在实际吊装中还有可能因为考虑到的因素使钢烟囱产生一定角度的偏斜。准备小吊车在偏向的一侧底部将钢烟囱底部轻轻吊起即可。
5 结语
按此方案进行的2具钢烟囱都安全、顺利完成吊装，说明以上设计足以满足钢烟囱吊装要求。
不仅钢烟囱可以用“4吊耳”法吊装，其他类似设备也可用此法。以减少高空作业、降低风险，节约成本。
1中华人民共和国化学工业部.设备吊耳.[S].1994年版
TE97
B
1672-9323（2011）04-0047-03
2011-06-18）
