630MW机组锅炉汽包倾斜吊装方法和校核计算

成 明，赵 娟

（1．中国机械工业建设集团有限公司，北京 100045；2．威信云投粤电扎西能源有限公司第一发电厂，云南 昭通 657903）

汽包是自然循环锅炉和强制循环锅炉受热面中最主要的部件，也是火电工程重量最大的单件设备。汽包吊装往往是电站工程中的重大节点，它直接影响着锅炉安装的安全、质量和进度。汽包的吊装有水平起吊、转动起吊和倾斜起吊3种方法[1]。本文将结合伊拉克萨拉哈丁2×630MW燃油气电站工程，分析汽包的倾斜吊装方法，并校核现场制作部件的强度。

1 工程概况

伊拉克萨拉哈丁2×630MW燃油气电站工程安装两台亚临界自然循环汽包炉，箱式炉膛，全钢结构。锅炉宽度(B0-B42)为42 000mm，深度(H-P)为51 300mm，其高度方向分为5层8段，A、D大板梁顶面标高为81 450mm，B、C大板梁顶面标高为82 650mm。汽包长度为29 500mm，直径为2 210mm。汽包净重281.433t，汽包内部设备重20.799t。汽包悬挂于H轴和J轴之间，汽包吊梁下方，其中心标高为72 934mm，中心距H轴中心线3 700mm。

2 吊装机具

汽包吊装的主要机具如表1所示。

表1 汽包吊装的主要机具

3 吊装方法

由于汽包长度大于吊装空间（B7-B35），故采用倾斜吊装方法，倾斜角度为25°。

3.1 吊装布置

3.1.1 炉顶吊装机具布置

炉顶吊装机具布置的俯视图如图1所示，侧视图如图2所示。

图1 炉顶吊装机具布置俯视图

图2 炉顶吊装机具布置侧视图

如图1和图2所示，在支撑梁上分别布置4根起吊中间梁，起吊中间梁和支撑梁之间分别放置8台60t重物移运器，此重物移运器可使起吊中间梁在支撑梁上沿炉前和炉后方向移动。在起吊中间梁上分别布置2根起吊顶梁，起吊顶梁和起吊中间梁之间分别放置4台120t重物移运器，此重物移运器可使起吊顶梁在起吊中间梁上沿炉左和炉右方向移动。在起吊顶梁上分别布置4台液压提升装置。

3.1.2 炉底吊装连接件布置

炉底吊装连接件布置的侧视图如图3所示，汽包吊耳和连接吊耳通过销轴连接，液压提升装置下锚头与连接吊耳上端耳孔连接，其通过钢绞线与炉顶液压提升装置连接。

图3 炉底吊装连接件布置侧视图

3.2 吊装过程

汽包吊装主要有以下几个过程。

1）吊装开始时，4台液压提升装置同时起吊，将汽包吊离初始位置约500mm时，进行全面的检查。

2）检查完毕后，继续起吊。当汽包中心上升高度达到2m左右时，使用卷扬机，通过钢丝绳将汽包右端拉拽固定，同时右侧液压提升装置停止起吊，左侧液压提升装置继续起吊，调整汽包倾斜角度，使其达到25°。

3）倾斜角度达到25°后，松开拉拽汽包右端的钢丝绳，4台液压提升装置同时起吊。当汽包左侧吊点位置中心的标高达到73 000mm左右时，左侧液压提升装置停止起吊，右侧液压提升装置继续起吊，逐步调整汽包水平。

4）汽包调平后，由4台液压提升装置起吊至安装标高。通过倒链牵引重物移运器，使汽包沿炉前方向水平移动2.8m后至就位位置。

5）将汽包水平移至就位位置后，使用400t履带起重机吊装汽包吊梁，再配合穿装汽包吊杆。吊装过程中需要时刻观测汽包与钢架之间的距离，确保汽包不碰触钢架。此外，整个过程中应保持钢绞线垂直。汽包吊装过程的正向示意图如图4所示，侧向示意图如图5所示。

图4 汽包吊装过程正向示意图

图5 汽包吊装过程侧向示意图

4 校核计算

4.1 受力分析

考虑销轴、连接吊耳和钢绞线的重量，汽包起吊重量Q为314.44t。取动载系数K1＝1.1，不均衡载荷系数K2＝1.1，则计算载荷Qj＝K1K2Q＝380.47t

汽包倾斜25°时，其受力情况如图6所示。由力和力矩平衡可知：P1＝208.86t。在吊装过程中，汽包左侧受力最大为208.86t。

4.2 材料许用应力

图6 汽包受力分析

销轴材质为45号钢，连接吊耳、起吊中间梁和起吊顶梁材质为Q235B。45号钢和Q235B的基本许用应力参考文献4取值。

4.3 销轴校核

销轴位置和尺寸如图7所示。

图7 销轴尺寸图

销轴所受剪切应力τ＝F/A＝(P1/2)/(πd2/4)＝ 57.94MPa<[τ]＝ 124MPa

销轴所受弯曲应力σ=Mmax/W＝[(P1/2)×5.4/2]/(πd3/32)＝166.90MPa<[σ]＝177MPa

4.4 连接吊耳校核

连接吊耳外形尺寸如图8所示。

图8 连接吊耳外形尺寸图

A-A截面所受拉应力σA-A=P1/AA-A＝71.57MPa<[σ]＝ 156MPa。

B-B截面所受拉应力σB-B＝P1/2AB-B＝81.48MPa<[σ]＝ 156MPa。

上下端通过8条角焊缝连接，每条角焊缝的高度hf=21mm，计算长度lw=243mm，焊缝减折系数取0.7。角焊缝所受剪切应力τ=P1/(8×0.7×hf×lw)=71.63MPa<[τ]=101MPa。

4.5 起吊中间梁校核

起吊中间梁单根长度为5.4m，有效长度为4.5m，其截面如图9所示。

图9 起吊中间梁截面尺寸图

起吊中间梁截面由截面1和截面2组成，其抗弯截面系数W=2(I1+I2)/(162/2)=2.66×104cm3。

最大弯矩发生在梁中点处，此时，Mmax＝(P1/2)×(4.5×102/2)＝ 2.35×107kg·cm。

起吊中间梁所受弯曲应力σ＝Mmax/W＝86.58MPa<[σ]＝ 156MPa。

4.6 起吊顶梁校核

起吊顶梁单根长度为2m，有效长度为1.2m，其截面如图10所示。

起吊顶梁截面由截面3和截面4组成，同理可得：σ=Mmax/W=13.14MPa<[σ]=156MPa。

5 结 语

图10 起吊顶梁截面尺寸图

通过受力分析和校核计算[4]，现场制作的部件符合吊装要求。在吊装设施布置和安装时，又对其进行了加固处理，进一步增强了稳定性和可靠性。依照文中所述方法[5～6]，使用液压提升装置倾斜起吊汽包，实现了汽包的顺利就位。实践表明，该方法安全可靠，可广泛应用于大型电站锅炉汽包的吊装施工中。

[1] 刘永贵．锅炉本体安装[M]．北京：中国电力出版社，2002．

[2] 王清训，李慧民，杨俊保，等．机电工程管理与实务[M]．北京：中国建筑工业出版社，2013．

[3] 成大先．机械设计手册第1卷[M]．北京：化学工业出版社，2008．

[4] 刘鸿文．材料力学[M]．北京：高等教育出版社，2011．

[5] 张玉宝，刘京昌，张仕涛．600MW火电机组工程施工作业指导书[M]．北京：中国水利水电出版社，2006．

[6] DL/T 5210.2-2009，电力建设施工质量验收及评价规程第2部分：锅炉机组[S]．