6 400t复式起重机塔架自顶升结构设计

李兴奎，张 毅，甘秋萍

(柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州 545005)

安装重达几千吨的大型罐状容器，目前采用的吊装设备有门吊、履带吊、环轨吊等。对于门架来说，吊装时需设置最少6条缆风绳，但有时由于受空间环境的限制，很难布置下缆风绳。履带吊、环轨吊成本较高，目前国内最大的履带吊起重力矩为88 000tm，最大起重量为4 000t，但受吊钩到吊机回转中心距离的影响，起吊重量往往受到限制，并且履带吊、环轨吊对地面基础强度要求特别高，一般需要打桩硬化处理［1］，成本高，前期准备工作时间长。

6 400t复式起重机是目前世界上最大的陆地复式起重机，吊装重量达6 400t，并且安装快、地基不需要打桩处理，前期准备工作相对简单，它是超大超高容器吊装最好的安装设备之一。其整套设备由钢结构的门架和液压成套设备组成，门架高度120m。由于门架的组装采用传统的履带吊安装方式很难实现，因此应考虑采用自升式塔架结构，配合液压同步顶升系统实现塔架的自安装和自拆卸。

1 门架结构

6 400t复式起重机由两套单门架组成，通过连系梁连接形成四腿结构。起重机(液压提升千斤顶)安置于塔架顶部大梁上，通过钢绞线承重索与重物连接，逐行程间断提升，待重物提升到位完成起重任务后，再将塔架拆卸。

塔架主要由以下几部分组成:套架、底节、标准节、顶节、横梁、大梁、连系梁等。采用标准节的目的就是通过不同数量标准节来调节塔架的提升高度及承载力，底节与标准节基本相同，但底节下端与基础相连，故其连接工艺与标准节不同。

套架作为自顶升结构中不可缺少的一部分，其主要作用是在塔架自顶升阶段作门架的临时支承体，一方面在顶升过程中起导向作用，另一方面在顶升过程中负载转移时起临时支撑作用。

2 塔架安装

塔架自顶升是将套架与塔架顶节(底节)固定，并将千斤顶固定于套架内，通过千斤顶的顶升，使塔架的一端留出空位，再将标准节装入形成新的塔身。然后千斤顶再顶升新的塔身，装入下一个标准节，这样不断循环，最后完成塔架的安装。

图1 上顶升结构示意图

塔架自顶升有上顶升和下顶升两种方式，如图1、图2所示［2］，上顶升是标准节从上端推进，这要求塔架上方必需配有吊车，用于标准节的吊装。安装时只需顶升顶节、大梁和套架，质量轻且相对稳定不变，但标准节安装处于高空，施工安全性差。

图2 下顶升结构示意图

6 400t复式起重机塔架的安装采用下顶升方式，如图2所示。新加入标准节是从下面推入，连接施工方便、安全。下顶升方式又分单行程顶升和两行程顶升，单行程顶升其标准节高度仅为顶升千斤顶1个行程的高度，即顶升千斤顶伸缸到极限位时，塔架底部空间仅能满足推进1节标准节。由于受千斤顶行程限制，标准节做得比较短，这就使得整个塔架的标准节数量多、接口多，成本相对较高。为减少标准节数量，本系统采用了两行程下顶升方式，即标准节高度设计为6m，顶升千斤顶行程为3.4m，千斤顶需顶升2次，塔架底部空间才能容纳1标准节。采用此方案，标准节的数量比单行程顶升少了一半，接口也少了一半，用钢量减少，总体结构更合理，稳定性得到提高。整个施工过程简单、易操作、效率高。

塔架自顶升是依靠自顶升千斤顶两次顶升才能完成标准节安装所需的高度6.4m，两次顶升之间需要将负载转移至套架上，以便千斤顶能空载缩缸为第二次顶升做准备，因此需要设计负载转移机构。塔架自顶升结构如图3所示，主要由套架、底座、转换梁、承力梁、转换梁千斤顶、顶升千斤顶、变幅千斤顶、导向装置、进给千斤顶和控制设备等组成。

图3 自顶升结构体系

2.1 基础节安装

用吊车将底座、套架、最底层3个标准节安装到位，同时用吊车安装转换横梁、顶升横梁、平移千斤顶、顶升千斤顶、变幅千斤顶。由于塔架自顶升前高度小于20m，因此采用25t汽车吊就能满足吊装要求。

2.2 标准节的顶升安装

利用控制系统控制顶升千斤顶和变幅千斤顶，调节顶升横梁位置，使顶升横梁支撑在塔架最下层的标准节上耳板，顶升千斤顶伸缸，整个塔架向上移动，直到从下向上数第二节标准节的下耳板高出转换横梁约40mm处，如图4所示;控制台操作滑移油缸使转换横梁移至从下向上数第二节标准节的下耳板下方，顶升千斤顶缩缸，标准节耳板落在转换横梁上，即整个标准节总质量由转换横梁支撑，顶升千斤顶负载成功转移到转换横梁上，这时顶升千斤顶空载缩缸带着顶升横梁回到塔架最下面标准节的下耳板底面，如图5所示，顶升千斤顶再次伸缸，整个塔架再次向上移动，当伸缸到极限位时，将负载转移到转换横梁上，这时标准节下端已有6.5m的空间，如图6所示，通过顶推千斤顶将新一节标准节推入到指定位置，用顶升千斤顶将新进的标准节轻轻顶升与上一标准节对接，就位后用螺栓连接，这样新一节标准节安装成功。随后顶升千斤顶继续顶升，重复以上安装步骤，直至塔架安装到预定高度。整个安装操作过程全部由计算机控制，操作简单，安装一节标准节用时不超过90min。

3 塔架的拆卸

图4 顶升

图5 负载转换后缩缸

图6 顶升

在完成产品的吊装任务后，塔架需要拆卸。由于吊装重物到位后，塔架最上端安装提升千斤顶的大梁正处于重物的上方，因此在拆卸之前应将大梁横移一定距离，以避免塔架下放过程中大梁与吊装构件相碰。当大梁平移一段距离能避开重物后，整个塔架就可按自顶升反流程操作逐一拆卸标准节，最终完成整个复式起重机的拆卸。

4 导向装置

无论塔架的自顶升安装是采用上顶升还是下顶升方式，为使整个塔架垂直上升或下降，需设置顶升导向装置。导向装置形式较多，本文所述塔架的顶升导向装置如图7所示，在套架对角线方向分别设置4个导向轮，共设置2层，导向轮支架固定于套架立柱上，导向轮贴紧塔架，保证塔架顶升过程始终垂直。标准节之间采用法兰连接，在导向轮经过的地方开一槽，以保证导向轮能顺利通过。经计算［3］，开槽后的法兰连接强度不受影响，确保了法兰之间的稳定连接。

图7 导向装置结构图

5 结束语

6 400t复式起重机是目前陆地上最大的起重机，已成功完成了山西潞安集团煤制油2 260t费托反应器的安装、内蒙伊泰化工120万t/年精细化学品工程核心设备2 300t费托反应器的吊装。2个重大工程4个反应器的吊装，其塔架经历了4次安装和拆卸，整个过程安全可靠，自顶升安装1标准节仅需90min。此自顶升装置结构简单，承重力大，安装方便，可为类似塔架设计提供一条新的思路。

［1］ 孙云科，邹树胜.神华煤液化反应器吊装方法实践［J］.石油化工建设，2007，29(4):24 －26.

［2］ 吕兆华，陈俊岭.龙门起重机提升塔架的自顶升安装结构体系设计［J］.特种结构，2006，23(3):77－79.

［3］ 牛坤，陆念力，兰朋.动臂式塔机顶升结构的系统建模与计算分析［J］.建筑机械化，2010，12(10):41－43.