Φ30×30M 钢制氧化铝贮仓安装实例

曹晓东

（中铝山西分公司检修分厂 山西 河津 043300）

在氧化铝生产设备中有很多非标设备，在氧化铝生产、贮运过程中存在着大量的槽类非标设备，在更新改造、新建工作中经常遇到此类的问题：

1 施工方法简介

常用施工方法：大型立式槽、罐类非标设备常用的安装方法主要有正装和倒装二大类。

正装法通常分为分片法、分段法二种安装方法。

倒装法多用于单台罐体的施工，通常施工的方法为中心柱倒装法、立柱倒装法、水浮倒装法、气顶倒装法等。

2 优缺点的比较

2.1 正装法的优缺点

分片正装法的优点是：组装时辅助工装用料较少，投入人工较少，组对所用辅助机械和人工较少；

缺点是：施工方法属高空作业，所用脚手架的用量较大，施工时的精度控制较困难。

分段正装法的优点是：组对时精度较好，高空作业组对、焊接量较小，施工安全性较好，成组的多台槽体施工时效率较高；

缺点是：所用机械设备一次性投资较大，对施工的组织能力要求较高。

2.2 倒装法的优缺点

中心柱倒装法优点是：利用贮槽的中心柱做吊装的起重桅杆，可减少辅助设施材料的用量；吊点在顶盖加强圈的位置，有利于槽体圆度的控制；

缺点是：通用性不强；

立柱倒装法优点：适用于场地狭小，运输困难，机械化程度低的施工；

缺点是：立柱及加固所用材料较多，施工质量控制难度较大，起重能力有限，安全性较差；

水浮倒装法优点：多用于浮顶式油罐的安装，利用油罐所附的部件，辅助材料用量较少，施工的安全性较好；

缺点是：应用的范围较小，应用的局限性较大；

气顶倒装法优点：应用的范围较宽，辅助材料较为节约，劳动强度较小，高空作业少；

缺点是：槽体高度较大时，应用较困难，受环境影响较大。

3 安装

3.1 简介

某钢制氧化铝贮仓，外形几何尺寸为φ30×30M，壁板为15 带，由下至上每二带钢板（最上部三带钢板）为一个厚度，钢板厚度由20mm 递减至8mm，仓顶的支撑为桁架结构，主桁架18 榀，主桁架间由型钢连接加固，仓顶盖为厚度8mm的钢板构成，仓壁顶部有6 圈角钢煨制成的加强圈。仓顶、加强圈、壁板等总重429 吨。

3.2 安装方案的选择

中心柱倒装、水浮倒装这二种方法因本贮仓本身不附带有中心柱和浮顶，因此不适于本贮仓的施工，应在立柱倒装和气顶倒装这二种方法中选择一种进行本贮仓的安装。

本贮仓的顶盖和壁板（不含下部第一带δ20mm 的壁板）需起升的最大重量为397 吨，如用一般的立柱倒装法，按每根立柱上的倒链的起重能力为10T，则需倒链40 个，才能满足起升重量的要求，在实际施工中，从安全性上考虑，对用手动起重设备的选用均要加一定的安全系数，对于重量较大的工件施工时安全系数至少为2，如按此系数，则至少要80台倒链进行起升，在实际施工中这是不可行的，因此，立柱、倒链倒装法是不可行的。

如应用气顶倒装法，其参数计算如下：

P=W/S=397.166T/152*3.1416=397.166/706.86=561.87kg/m2

P 为压强、W 为最大起升重量、S 为罐内横截面积，

考虑30%的摩擦力及其他附件重量，

则P=561.87kg/m2*1.3=730.44kg/m2

根据公式P1V1=P2V2

设P1=1kg/m2（自然空气在海平面的压力）

P2=1.042kg/m2(顶升时罐内的绝对压力)

V1为罐的总容积，V2为P2作用下的容积

V1=706.86*30=21205.8m3

V2=P1V1/P2=21205.8/1.042=20351.06m3

设在P2作用下气体容积的压缩量为V压，

则V压=V1-V2=854.74m3

设V0为最后一次顶升板构成的容积，V真为P2作用下空气压缩量和顶升高度相对真空容积

V0=706.86*2=1413.72m3

V真=V压+V0=2268.46m3

设V真为P2作用下顶升到预定高度所需鼓风量

V升=P2*V真/P1=2266.232*1.042/1=2363.74m3

设罐体在10 分钟内顶升到位，所用风量为Q

则Q=2363.74/10*60=14182.74m3/H

考虑到风压作用下的泄漏，则需对所计算出来的风量进行放大，通常所取的放大系数为6，则最终风量为Q终=14182.74*6＝85096.44m3/H

从上面的计算可知，因风量较大，所用的风机选型较困难，如用多台风机，则在鼓风时在罐内会产生涡流，增加施工安全控制的难度，且因本罐的高度较高，施工所用平衡装置的布置和使用较为困难，因此，气顶倒装在本贮仓的施工中应用难度较大，不宜采用。

从上述的理由可知，常规的施工方法在本贮仓的施工中均无法直接使用，因此，在本贮仓的施工中，必须对各施工方法的长处进行综合分析归纳，从而选用最优化的方法进行施工。

在正装法不宜采用的情况下，必须对倒装施工的方法进行优化提高以保证施工的安全性和经济性。

在上文中对倒装法的叙述中可知，立柱（倒链）倒装施工法是应用较普遍、技术较成熟的一种施工方法，其原理和实际操作都较简单，适用范围较宽，在中小型贮罐的施工中应用较为普遍，但本贮仓是大型贮罐，直接应用本方法是不可行的，但对其原理进行深入地分析，并针对实际情况进行改进，是可以完成本贮仓施工的。

立柱倒装法的原理：

立柱倒装法是沿圆形截面贮罐的罐壁设立多个立柱，每根立柱上设置一台或多吧手动起重工具，使贮罐的重量均匀地分配在各台起重工具上，同时起升各台起重工具以达到起升的目地从而完成贮罐的起升施工。

起重工具的选择：立柱倒装法所用的起重工具最常用的是倒链，这是因为倒链的使用具有较为方便、简单，可以一次起升到位，操作灵活等特点，但是倒链的起重能力较小，应用的范围局限于中小型贮罐的施工，不适用于本贮仓的施工，如果能够增大起重工具的能力，起升重量能够满足本贮仓的要求，则立柱倒装法是能够完成施工的。

常用的手动起重工具为倒链和千斤顶，倒链的起重量小，行程较大，使用时吊点在起重物的上方；千斤顶的起重量较大，行程较小，使用时顶点一般在重物的下方，如果能够通过辅助性器具使顶点能够在重物的上方，并克服行程较小的缺点，则在本贮罐的施工中是可以应用千斤顶进行起升的。

因此，选用立柱（千斤顶）的方法来进行本贮仓的倒装施工。

3.3 立柱（千斤顶）倒装法实施

1）立柱数量的选择

立柱数量的选择也就是千斤顶数量的选择，本工件最大的起升重量为397 吨，选用起重量为50 吨的千斤顶，则8 个千斤顶即可满足起重量的要求，但在实际施工中，尤其是多台机械同时使用时要考虑到机械运动在执行时不可能完全同步，因此在施工中在对起重能力选定时要考虑安全系数，一般情况下，安全系数为1.5～2.5 倍，本贮仓最大起重量为397 吨，重量较大，为安全起见，取安全系数为2.5 倍，这样实际用顶的数量为20 个，立柱的数量也为20 个。

2）起升方式的选择

常用的千斤顶起升方式为千斤顶在重物的下方，通过顶升将重物提升一个千斤顶的行程，然后，将重物支撑牢固，千斤顶落下，抬高千斤顶，再顶升，直至将重物顶升到位；如果本贮仓的施工用此方式，因千斤顶的行程最大为300mm，起升的壁板高度为2m，则最少需准备六种不同高度的立柱，立柱的固定问题较多、安全性较差、经济性较差，所以一般性的起重方式是不宜在本工件的施工中使用的。

为解决这一问题，我们在实际施工中采用了以下的方式进行顶升：

利用立柱、起升横梁、起升拉杆、起升牛腿和止退柱销的组合应用完成了壁板的起升，具体的构件的明细如表3-1 所示：

表3 -1

（1）施工的顺序：先完成最上部的壁板的安装，然后将顶盖安装、焊接完成，安装加固好立柱，起升第一带的壁板，逐带安装其余的带板。

（2）壁板起升施工步骤如下：

步骤1 分为二步：

焊好牛腿、挂好起升拉杆上的第一组挂环，

千斤顶起升至牛腿底板超过第一组柱销孔；

步骤2 分为三步：

在第一组柱销孔内穿入止退柱销，

千斤顶下落至牛腿底板座于止退柱销上，松开千斤顶、将第二组挂环挂在牛腿底板上，

千斤顶起升至牛腿底板高于第二组柱销孔；

步骤3 分为三步：

在第二组柱销孔内穿入止退柱销，

千斤顶下落至牛腿底板座于止退柱销上，松开千斤顶、将第三组挂环挂在牛腿底板上，

千斤顶起升至牛腿底板高于第三组柱销孔；

步骤4～7 重复步骤2、3 的步骤，第一步骤起升一个挂环的距离直至步骤8；

步骤8 分为三步：

在第七组柱销孔内穿入止退柱销，

千斤顶下落至牛腿底板座于柱销上，松开千斤顶、将第八个挂环挂在牛腿底板上，

千斤顶起升至牛腿底板高于下一带的壁板，进行下一带壁板的组对。

按上述1～8 的步骤逐带进行壁板的安装，即可完成整台贮仓的安装。

3.4 施工中应注意的问题

1）立柱的位置沿壁板的圆周方向均布，立柱的座板要与地面接触紧密，立柱在使用前要进行加固，加固的方法为对称的二根立柱、相邻的二根立柱顶部用钢丝绳连为一体，钢丝绳系于固定吊环上；

2）安装立柱时，因第一带壁板的高度低于立柱的高度，因此部分顶盖板可在安装完第二带壁板后进行安装，以保证起升；

3）在安装最上部几带的壁板时，因起升的重量较轻，可安装部分立柱进行起升，但考虑到牛腿较少时，壁板变形的可能性较大，立柱的数量不应少于10 个；

4）在起升的过程中，各千斤顶的操作者应遵循统一的指挥，每次起重杆下压的距离应保持一致，在实际施工时，是三人一组来进行起升作业的，一人站在临时支架上，负责压杆的回位，二人在地面负责下压，下压通过向下拉动固定在压杆上的绳索来实现的，每台千斤顶的位置上，均设有用钢筋制成的限位杆，以控制每次下压及回位的距离；

5）在第一次顶升前，要对壁板的原始位置进行测量，并测量壁板在每个销钉孔处放置时的高度，以便于调整立柱的原始高度，对壁板起升时的水平度进行调节和控制；

6）在实际施工中，当安装最下部几带壁板时，因起升的重量较大，壁板在局部出现了变形，针对这种情况，起升前我们在牛腿的部位加焊了长度为2 米的弧板以强化壁弧的钢度，防止了变形的发生；

7）50 吨千斤顶的的行程为300mm，在实际起升的过程中，每次千斤顶的行程为250mm，最后一次起升时的高度为300mm，以便于组对下一带壁板；

8）在施工中要严格控制壁板上、下二道接口的周长，以防止上、下二带壁板组对时的错边等缺陷，提高施工质量，具体的做法是：组对第一带筒体时，每道立焊缝均要预留1mm的收缩量，在焊接完成后，实测第一带筒体下口的周长，并以此为依据，确定下一带壁板的周长，在起升第一带筒体之前，将第二带筒体留一道活口，其余立缝焊完，并按第一带壁板的周长对第二带壁板的长度进行确定，然后，提升第一带筒体，组对第二带筒体；重复以上步骤直至全部壁板组对完成。

9）在壁板起升前，要完成焊缝的探伤和壁板外表面的除锈、底漆及面漆的涂刷，以减少高空作业的工作量。