关于塔器设备整体吊装的计算总结

郑志勇 冯子云 李敏辉

陕西化建工程有限责任公司 陕西杨凌 712100

陕西延长石油（集团）有限责任公司榆林能化一期项目填平补齐工程DMTO 装置中1 台乙烯精馏塔的施工过程中，总包单位为加快施工进度，该设备由原计划的400t履带吊分两段吊装改变为地面组对完成穿衣戴帽后，由1250t 履带吊整体吊装。为确保吊装方案的安全可行性，主要对吊装机械负载率、吊耳的设计和强度，以及设备强度进行了核算。

1 吊装机械负载率

该乙烯精馏塔的规格为φ3200mm×78600mm×24mm，重200t。其重力、重心分布简图如图1 所示，重量参数如表1 所示。设备重心分裙座和筒体两段计算，L1 为裙座质心距离设备底部距离，L2 为设备筒体质心距离设备底部距离。乙烯精馏塔的总质心坐标（L）计算见式（1）。

表1 乙烯精馏塔重量参数汇总表

图1 乙烯精馏塔重力、重心分布简图

式中：n——设备分段数，n＝2；

Gi——各分段的重量，i＝1，…，n；

Li——各分段质心Si 到各段底面的距离，i＝1，…，n。

2 吊装机械受力计算

设备吊点布置见图2，图中主吊点受力为T，溜尾吊点受力为F。

图2 设备吊点布置图

经计算，T=103.2t，F=96.8t。

本次吊装采用单主机抬吊递送法吊装工艺，即用1 台1250t 履带吊主吊，1 台260t 履带吊配合溜尾。具体吊装机械参数见表2。

表2 吊装机械参数表

由表2 可见，吊装机械起重性能满足吊装。

3 吊耳的设计、强度核算

3.1 主吊耳计算

主吊耳结构如图3 所示。

图3 主吊耳设计图

主吊耳参数：材料，Q345；屈服强度σs=325MPa；许用应力[σ]=325/ 1.6=203MPa；许用剪应力[τ]=203×0.6=121MPa。

根据《化工设备吊耳及工程技术要求》（HG/ T 21574- 2018）对主吊耳进行校核。吊耳管根部截面积尺寸按照Φ630mm×18mm 进行校核。

3.2 溜尾吊耳计算

溜尾吊耳结构形式如图4 所示。

图4 溜尾吊耳设计图

溜尾吊耳参数：材料，Q345；屈服强度：σs=315MPa；许用应力：[σ]=315/ 1.6=196MPa；许用剪应力：[τ]=196×0.6=117MPa；许用挤压应力：[σhz]=2σs=630MPa。根据《化工设备吊耳设计选用规范》（HG/ T 21574- 2018）对溜尾吊耳进行校核。

3.2.1 溜尾吊耳孔挤压强度计算溜尾吊耳孔挤压强度（σhz）计算见式（2）。

3.2.2 溜尾吊耳截面强度计算

溜尾吊耳示意图见图5，截面强度（σA）计算见式（3）。

图5 溜尾吊耳示意图

设备抬吊时，吊耳截面A- A 拉应力（σA）最大。

计算得σA=110.4MPa＜[σ]，满足要求。

设备抬吊时，吊耳截面B- B 剪应力（τB）最大，计算式见式（4）。

则，计算得τB=94.9MPa＜[τ]，满足要求。

3.2.3 设备强度核算

乙烯精馏塔设备简图见图6。设备材料为Q345R；屈服强度σs=315MPa；许用应力[σ]=315/ 1.6=196MPa。

图6 乙烯精馏塔设备简图

将设备各段重力视为均匀分布力，使用MD Solids软件建立模型进行受力分析，起吊时的力学模型见图7。

图7 乙烯精馏塔受力分布示意图

图8 为乙烯精馏塔截面示意图，图中A- A 截面为主吊耳受力处；B- B 截面为溜尾吊耳受力处；C- C 截面为筒体与裙座焊接处；D- D 截面为设备弯矩最大处。

图8 乙烯精馏塔截面示意图

（1）A- A 截面

因此，设备强度满足要求。

图9 为乙烯精馏塔吊装图。

图9 乙烯精馏塔吊装图

4 结论

大型设备吊装方案中的理论计算是重点，是指导作业的有力依据，必须准确、详细的核算。吊装方案中还有其他关键环节的计算也不可忽视，例如平衡梁核算、钢丝绳核算、地耐力强度核算等。总之，大型设备吊装中的每个环节都必须核实并确定安全，才能确保吊装顺利安全完成。