碳化塔吊装方案设计

梁风琴，陈金莲

（中盐吉盐化集团有限公司制碱事业部，内蒙古 吉兰泰 750333）

碳化塔作为我厂的主体制碱设备，始终处于高负荷运行状态。5座碳化塔塔圈均出现不同程度的腐蚀，底圈菌帽已腐蚀接近于脱落、其它菌帽分流齿出现断齿现象，菌帽梅花状孔已腐蚀成一个大洞、水箱花板管孔密封台已腐蚀，不能固定密封圈。

2012年7月大修期间采用分段吊装的方法将5＃碳化塔拆除，并在原塔座上安装新塔。作者针对此次吊装的方案设计、计算进行探讨。

1 吊装方案的设计

室内碳化塔的安装因厂房结构及空间位置的影响，对吊装方案提出了苛刻的要求。为此需对起重施工位置和起重能力进行确定。

1.1 起重施工位置的确定

为了减少施工对生产的影响，将吊装口选在7楼。

1.2 起重能力的确定

M＝（水箱9 670kg＋铁管7 240kg）×110%＝18 600kg，由于在短时间内要连续使用200个起重循环，而且又属于超高环境，在电动机需要连续运转的情况下，起重设备的级别相应要高一个级别，所以选用起重能力为20t的起重机。

2 吊装架的设计

2.1 吊装架设计已知条件

1）7楼顶的水泥梁与塔顶净空高度950mm，这就是20t起重机小车含吊具的总高度。

2）外墙框架横梁，即承载水泥梁截面为宽400×高800mm。

3）最大起重物，碳化塔铸铁管水箱22t。

4）影响因素：下段气管线、中段气管线及压力仪表，氨盐水管线及调节阀。

2.2 吊装架的设计计算

最大起重物：Q1＝220 000N。

直径3米塔圈，胶圈垫结合面强度按胶圈胶板抗拉强度计算。塔圈之间密封胶圈的黏结力，按10 N／cm2计算：

最大起重能力：Q＝Q1＋Q2＝257 680N。

初选起升速度：V＝4.5m／s。

根据《起重机设计手册》（大连起重机器厂编写）Nj＝mV／（6120η），6120是常量。

则提起静功率Nj1＝257 680／9.8×4.5／（6 120×0.85）＝22.29kW。

起升静功率Nj2＝220 000／9.8×4.5／（6 120×0.85）＝19kW。

钢丝绳拉力S＝220 000／2＝110 000N；安全系数n≥5；双层缠绕选钢芯。所以钢丝绳选用6X（37）7＋7－φ32其破断拉力Sp＝560 000N。

2.3 桁架受力计算

最大承载力为270 000×（1＋3／8）＝371 250N。

①采用分力结构。将371250N受力分解于8楼外横梁。使横梁内钢筋基本上纯受剪切应力。

②8楼钢丝绳分力Sf＝220 000／2＝110 000 N，水泥梁承压Ff8＝Sf×1.25＝110 000×1.25＝137 500N

③7楼承载Ff7＝（110 000＋50 000）×（1＋3／8）＝220 000N

④剪应力增加值σz＝ （Ff7／2）／（8×3.14×162）＝17.1MPa（8根φ32钢筋截面面积总和）

⑤在简支梁设计中通常钢材的许用应力σ＝160～180MPa，所以增加许用应力约为17.1／（160～180）＝10%，可以判定在设计许可范围内。

2.4 桁架计算

因为空间有限，在最大最优结构情况下核算桁架强度。

桁架设计截面如图1所示。

其最大许用应力：

M＝（（257 680＋50 000）／4）×4＝307 680Nm

W＝6 212 000mm3（桁架抗弯模量，计算机计算结果）

图1 桁架设计截面

3 吊装架的结构及组成

20t起重机选用组装式支架，共分成6个部分。

第一部分为底座。底座采用若干个跨凳形式，通过膨胀螺栓与楼面连接。

第二部分是两个主桁架。桁架采用铰制孔螺栓连接。桁架外形12m×2.7m×0.6m。

第三部分是桁架联结、支撑和拉绳，防止桁架变形的主要构件。

第四部分是小车部分，主要是起重20t载荷的起升机构和运行机构。为了满足频繁使用的要求，本次采用电力移动装置。

第五部分是电控部分，本次需要设置上升限位和移动限位等保护系统，防止事故。

第六部分是吊具。由于施工时间要求短，起重空间的限制，需要制作水箱吊具、3.4m塔圈吊具、3 m塔圈吊具、菌帽吊具和水箱盖吊具。

4 吊装方案的实施

2012年7月采用此方案仅用了8天的时间完成5＃碳化塔的更换工作。在空间小、时间紧、任务重等不利因素下，应用此方案可以节省时间、人力物力。