偏心设备双机抬吊空中递送技术

甘继荣

南京南化建设有限公司 江苏南京 210044

在当前化工设备的改扩建过程中，经常需要将大型偏心设备抬吊至高空安装，但由于各种条件限制，有时不能使用大型吊车进行吊装操作，扬子石化－巴斯夫SAP 高吸水性树脂改扩建项目中R1200 型聚合反应器的安装即是这种情况。为满足施工要求，我们因地制宜地采用偏心设备双机抬吊空中递送技术，节省了施工成本，降低了施工难度。本文以此工程为例对偏心设备双机抬吊空中递送技术加以说明。

1 吊装方案与技术特点

1.1 吊装方案的选择

在扬子石化－巴斯夫二期扩建SAP 高吸水性树脂项目中，R1200 型聚合反应器从德国进口，其规格为10230×3520×3427mm，设备总重量约54.0t，吊耳两侧重量分别为21t、33t，且分布不均匀，偏心量较大。聚合反应器就位于钢结构框架内，安装标高13.7m。吊装时，需要经过干燥间顶部长度7.5m，高度13.7m 的钢结构维修平台。吊装难度较大。

如图2 所示，该设备吊耳为板式吊耳，两侧吊耳的重量分别为21t、33t，分布严重不均匀，国外供货商要求单主机旋转递送吊装，且使用偏心吊点板孔式平衡梁（平衡梁下板孔距离的长度为5740mm，较重端内侧吊耳板孔至重心距离为2163mm，较重端外侧吊耳板孔至重心距离为3430mm），设备起升高度至少为22m，最小需要500t 全路面起重机，而设备卸车位置的北侧有84in.的管道在施工，不宜有大吊车的站位。

图1 R1200 型聚合反应器设备平面布置图

图2 板式吊耳及设备尺寸平面图

吊装方案在选择的过程中受限于施工企业现有机械能力、施工现场条件、施工成本等诸多因素。国内工业生产装置中也有较多类似重量分布不均匀的卧式进口成套设备，但多数是在较低空就位吊装，安装时采用大吨位单主机旋转递送法或同类型多台起重机吊装，配以不规则偏心吊点板孔式平衡梁。这种方法使用的大型起重机占用场地大、费用高、自身安装时间长。

我单位从安全、工期和性价比的角度综合考虑，充分利用公司现有起重资源（SCX2000 型200t 履带式起重机、QY130K 型130t 全路面汽车吊），综合考虑力学平衡原理，采用不同类型起重机的双机抬吊空中递送方式替代单主机旋转递送方式。该吊装技术和使用偏心吊点板孔式平衡梁进行吊装的方法相比较，节省了费用，降低了使用不成熟技术所带来的吊装风险（见图3）。

图3 R1200 型聚合反应器吊装施工

1.2 偏心设备双机抬吊技术的特点

该技术应用化工行业工程起重施工规范，重点解决偏心设备双机抬吊空中递送吊装技术，在满足吊装工程需要的前提下，充分利用了我公司现有的起重资源。

本吊装方案采用不同类型起重机的双机抬吊空中递送，其中履带式起重机工作速度控制系统是由类似于摩托车的油门手柄与“SC”控制器联合，同时改变发动机转速和液压泵的流量，或保持发动机转速仅改变液压泵的流量；回转速度控制是根据液压泵的流量变化，可以从最大速度调节到任意值，速度为1.7 r/ min；前后卷筒钢丝绳在空载时的速度为120～2mpm，卷扬速度随载荷量和作业条件不同而不断变化。全路面汽车起重机最大回转速度为1.8r/ min；空载条件下主起升机构的起升速度为115m/ min；起重臂变幅时间为60s。

该技术采用不同类型的起重机，由于两台起重机起吊速度不一致、吊臂回转不协调，均会造成起重机载荷分配不均匀，故每台起重机的负载率都小于75%。在吊装提升阶段，通过观测较重端四个吊耳等长度吊带张紧力不同，保持负载小的起重机提升速度略大于负载大的起重机至吊装高度，呈平衡稳定状态；在空中旋转递送阶段，通过观测较重端四个吊耳内外侧吊带张紧力的变化，及时调整较轻端起重机的起伏杆或提升速度，控制偏心设备重心的偏移距离与偏移速率，动作同步、回转协调、荷载平衡。

1.3 偏心设备双机吊装技术的难点

双机抬吊在提升阶段，同步动作控制、平衡荷载控制较难。双机抬吊空中递送时受到钢架结构框架高度和抗杆距离的影响，履带式起重机需要适当移动站位，此时设备的重心偏移速率极不稳定，回转协调控制难（见图4）。

图4 履带式起重机移动站位图

2 吊装施工方案

双机抬吊由于不同类型的起重机容绳量和起升速度等各项指标不相同，需要解决提升阶级两台起重机动作的不同步性和荷载分布的不平衡性。通过观测较重端四个吊耳等长度吊带张紧力不同，保持负载小的起重机提升速度略大于负载大的起重机至吊装高度，呈平衡稳定状态（见图5）。

图5 聚合反应器起吊阶段

偏心设备双机抬吊后需要空中递送一段距离才能满足吊装要求，空中递送时受到钢架结构框架高度和抗杆距离的影响，履带式起重机需要适当移动站位，此时设备的重心偏移速率极不稳定，需要观测较重端四点等长度吊带张紧力不同，通过较轻端起重机的起伏杆和提升加以平衡控制。

偏心设备双机抬吊空中旋转递送阶段，保持较轻端高度不变，旋转较重端，通过观测较重端四个吊耳内外侧吊带张紧力的变化，及时调整较轻端旋转速度、较重端的起伏杆或提升速度，呈平衡协调性，控制偏心设备重心的偏移距离。以下是空中旋转递送的过程示例（图6～图9）：

3 主要技术指标和参数

（1）地基处理：根据岩土工程勘察报告，采用换填垫层法处理，对地基的软弱下卧层顶面处附加压力Pz、土的自重压力Pca、地基承载力修正值fa 的计算、地基承压能力载荷试验（沉降值测量）。

图6 聚合反应器吊至指定高度

图7 聚合反应器进行高空旋转

图8 聚合反应器推送至平台

图9 滚杠牵引至安装位置

（2）吊装能力：SCX2000 型200t 履带式起重机作业半径12m，额定吊装负荷48t，负荷率73.03%；QY130K 型130t 全路面汽车起重机作业半径10m，额定吊装负荷37.2t，负荷率61.4%。

（3）吊装高度和抗杆距离：履带式起重机与钢框架抗杆位置近，需适当调整。

（4）吊装安全性：机械化高，吊装安全性可靠、实时监控性好。

（5）采用高纤维合成圆形吊带替代传统索具钢丝绳的应用，具有强度高、耐磨损、抗氧化、抗紫外线好、质地软、不导电、无腐蚀、轻便柔软、重量轻（是同等金属吊索具的25%）、易于支配、搬运和保存。同时在该技术中更容易（与钢丝绳相比）观察和监控吊带的张紧力。

4 技术的经济效益、社会效益

（1）在施工生产过程中，该吊装方案为我单位带来了巨大的经济效益（见表1）。

表1 偏心设备双机抬吊方案收益表

（2）我单位通过此次吊装施工，成功积累了高吸水性树脂装置吊装经验，为巴斯夫在巴西新建的高吸水性树脂装置提供了吊装示例，为业主在大件吊装中的费用控制提供了依据，为社会带来了效益。

（3）该技术可推广至国内或国际石油化工、精细化工行业在新建或改扩建项目、技改技能项目，适用于卧式偏心或大型立式设备的双机抬吊空中递送吊装。

石化设备吊装所具有的独特性和难以预见性充分说明，双机抬吊吊装，尤其是采用两种不同型号吊车的偏心设备高空抬吊，不仅仅是一项简单的吊装工程，它对吊装设备选取、机械负载性能分析、配合协调、吊机操作等反面提出了较高要求。本工程综合考虑成本、安全和合理性三方面因素，因地制宜地采用200t 履带式起重机、130t 全路面汽车吊进行双机吊装，确保了施工安全，提高了施工效率，极大的节省了预算成本，经实践证明是合理有效的。

1 沈养中, 石静.结构力学[M], 科学出版社, 2001.

2 SH3515- 2003 大型设备吊装工程施工工艺标准[S].

3 中国石油天然气集团公司.大型设备吊装技术[M],石油工业出版社,2012.

4 骆发江, 徐长锋等. 大吨位双机抬升吊装技术的应用[J]. 建筑施工,2011, 22(7): 574- 576.

5 张卫东, 葛家君. 双机轨大吨位设备吊装施工技术[J]. 建筑, 2014,(2): 53- 55.