大型汽包吊装的工程实践

董天海

（宁夏送变电工程公司，宁夏 银川 750001）

0 引言

随着我国电力工业的发展，亚临界机组的设备生产、安装工艺已比较成熟。而随着单机容量的不断增加，锅炉汽包的体积、重量也随之增加，从 100t（670t/h）增加到 260t（2008t/h）。 那么，汽包的吊装方案设计就需要更加精确的计算。

在某厂4×300MW机组安装过程中，汽包吊装选用了两台16t卷扬机配两套H140×8D滑轮组的吊装方案，具有一定的实践价值，对于同类型的大型设备吊装也具有借鉴意义。

1 某厂大型锅炉汽包吊装方案

1.1 汽包外型尺寸：φ2082×22250×150mm。 汽包重量：160t。

1.2 采用临时放置在炉顶的两套16t卷扬机总成配H140×8D滑轮组将汽包吊装就位。

1.3 用一台10t卷扬机和一台5t卷扬机配合16t卷扬机总成将汽包从K3-K2之间移至K1-K2之间，见图1。这时两套16t卷扬机总成就可将汽包垂直吊装到设计标高65.80m。

1.4 用4个3t倒链将两套16t卷扬机总成带汽包一起平缓的向炉前拖动，直至设计位置，距K1中心线3.0m。

1.5 DBQ3000塔式起重机配合穿汽包吊杆，吊杆为φ190mm、长度约为11.30m，重约4.935吨。

图1 DG1025t/h锅炉汽包吊装方案图

1.6 汽包长度22.25m；左右钢架两侧净空尺寸为21.0-0.56=20.440m，比汽包尺寸小22.25-20.44=1.81m；为此，汽包必须倾斜吊装。

2 受力及强度计算

2.1 汽包倾斜角度计算

2.1.1 钢架左右两侧净空尺寸为20.44m，汽包长度为22.25m，在起吊过程中，考虑汽包左右晃动、两侧留1.0m余量，即汽包只能在20.44-1.0=19.44m之间提升。

2.1.2 因 cosα=19.44/22.25=0.8737，故 α=29°06′；取 30°为汽包最大倾斜角。

2.2 由于汽包倾斜、在起吊过程中，两侧吊耳受力不同，则左右吊耳受力为（见图2）：

图2 吊耳受力示意图

2.3 吊耳强度校核

图3 吊耳示意图

取[σ]=155MPa，[τ]=95MPa，[Fwt]=100MPa

2.3.1 校核吊耳A-A面强度

取 R=92t（R2=91.93t），σ =R/A=92 ×104/(4 ×55 ×100)=41.82MPa＜[σ]，满足强度要求。

2.3.2 校核轴销强度

销轴受剪，τ=R/A′=92×104/[2π (105/2)2]=53.12MPa＜[τ]，满足强度要求。

2.3.3 吊耳的焊缝校核

σf=92×104/(4×0.7×32×500)=20.54 MPa＜[Fwt]， 满足强度要求。

动滑轮下的吊板厚度为δ=70mm，大于吊耳厚度（55mm），因此不作强度校核。

2.4 卷扬机的牵引力及钢丝绳（见图4）

2.4.1 卷扬机的牵引力计算

动滑轮组重为 1.4t，起重绳重 4.4t，汽包高侧重 92t，R12=92+1.4+44=97.8，取R12=98t绳索拉力端由动滑轮引出。

式中：W——起重量；

n——滑轮总数，实际取n=16；

ηi——滑轮组总效率，ηi=1/n+1×En+1-1/En(E-1)，滚动轴承时 E=1.02，得到 ηi=1/16+1×1.0217-1/1.0216(1.02-1)=0.857；S=98/17×0.857=6.72t，卷扬机牵引力是 6.72t，是 JM16t型卷扬机满负荷（16t）的42%。

图4 卷扬机受力图

2.4.2 钢丝绳选择

选用φ32.5-6×37+1-170的两根钢丝绳，L=1200m

其钢丝绳破断力总和为S=66.65t

钢丝绳破断力SP=0.82×S=54.65t

钢丝绳的安全系数K=SP/Smax=54.65/6.72=8.13>5（见文献2）

2.5 梁的强度校核计算

2.5.1 梁上所承受的载荷为卷扬机总成重量20t，动、静滑轮组 2×1.4t，钢丝绳4.4t，单梁承受汽包重量92t。由于汽包倾斜，应取受力较大的梁校核。

图5 DG1025锅炉汽包吊装方案详图

2.5.2 P=(卷扬机总成重量+动、静滑轮组重量+钢丝绳重量+R2)/4=(20+2×1.4+4.4+92)/4=29.8t

2.5.3 卷扬机总成下面有两根梁受力（图5），取截面小的梁校核：根据图纸，该梁的尺寸为 2[700×160×10/16，q=17kN/cm，Wz=4.842×106mm3，梁为两端固定：

σmax=MP+Mq/Wz=(3.51+1.33)×108/(4.842×106)=99.96MPa ＜[σ]=155MPa，满足强度要求。

2.6 牛腿焊缝的强度计算

图6 牛腿焊缝示意图

σf=N/he·Lw=26.61MPa＜[Fwt]=100MPa，满足强度要求。

2.7 倒链拉力计算

为了使汽包安全、平稳就位，还需将16t卷扬机连同汽包一起向炉前拖拉，为了减小摩擦力、减小拖拉过程中的动载荷，在卷扬机总成下面安装了四组60t重物移运器（类似自行车链条）。 这样，就将滑面的 f动=0.12～0.21 减小到滚动f0=0.02～0.04。

当总成向炉前拖拉时，汽包处于水平状态。由F=f·N=0.02×(20+2×1.4+4.4+160/2)=2.144t。 当选用 3 吨倒链时，拉力是倒链满负荷的71.5%，满足要求。

3 工程实践效果

3.1 汽包吊装就位过程顺利、没有遇到问题，方案是成功的

3.2 汽包从K1-K2之间向上提升到就位，仅用三小时

4 钢架的稳定性

4.1 钢架自重2860t，设计承受静载荷上万吨，在运行状态下抗十级风载，抗八级地震，抗水动力冲击，抗各系统振动、受热膨胀应力等因素。

4.2 汽 包 吊 装 时 ，B8.25-B31.75 跨 内 立 柱 和 主 梁 ，B31.75-B40跨K2-K3柱间12m以下斜撑缓装，其余梁柱、次梁连接完螺栓终紧并验收合格，整个钢架已形成一个比较完整的、具有一定承载能力的稳定结构。

4.3 汽包自重160t，是钢架静载荷的1/100左右，由以上数据，可以认为汽包吊装时不需另外加固，且整体结构是稳定的，无需校核。

5 结束语

目前，就大型设备吊装方案来看，国外普遍采用劳辛格方案、A型扒杆方案等，我国多采用塔式起重机或履带式起重机的吊装方案。这些方案虽然方便，但只适应于中小型汽包的起吊安装。因此，在经历详细计算的基础上（如汽包吊耳、轴销直径、连板厚度、滑轮组支撑架，梁以及材质、焊缝要求，钢丝绳直径等），本文提出的“卷扬机+滑车组”的吊装方案，可以应用于各类大型设备的起吊安装。除此之外，为了减少摩擦、平衡受力，重物移运器、全方位跑车等方案也值得借鉴。

［1］祝燮权.实用五金手册[S].上海：上海科学技术出版社，1959.

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［4］刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1979.

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