1、橇装设备底座吊装受力分析 【摘 要】本文根据橇装设备的吊装状态下底座受力情况，运用材料力学公式对底座进行受力分析。分析结果为橇装设备吊耳的设置及型钢选型提供了参考，从而更好地保证底座在选材上的经济性及吊装时的安全性。 【关键词】底座；吊耳；受力分析 海上平台采油设备、海上FPSO采油船上的采油设备以前全是依赖进口，2003年以后中海油为了推进海洋油气装备国产化，其中电脱水设备是采油装备上的主要设备。需要设计适用于海油工况条件下的电脱水橇装设备，必须能经受在船体的震摇、摆动、晃动等恶劣工况条件下的运行考验。橇装设备的底座和吊耳的受力分析急待解决，电脱水橇装设备先后在BZ25-1，CFD13-1和
2、西江文昌浮式油轮上取得了很好的应用，为以后电脱水橇装设备的底座及吊耳的设计提供了宝贵经验。 1 橇装设备吊装概述 橇装式是将功能组件集成于一个整体底座上，可以整体吊装、移动的一种集成方式。橇装首先是一个整体模块，一个相对完整功能的工艺系统的集成。其优点是减少现场的安装和链接工作环节，省时、节约占地等。实现橇装设备必须良好的橇装上的各个部件的配合，从而达到性能的优越性。橇装设备需设计底座、梯子、平台、容器、管道、仪表、电器及工艺内件，这些元件的良好选型和设计才能满足最终橇装设备的工艺要求，底座经过强度及扰度计算后选择合适的型钢。在成橇设备的底座设计中，设备的底座通常在主框架的两个主纵梁上设有两组
3、对称的吊耳，同时为了更好的保护橇装设备内各个部件不受吊装时钢丝绳的影响，在吊装过程中还需设计撑杆。撑杆的作用是将钢丝绳撑开，以达到吊装时钢丝绳基本与橇装设备的最大外轮廓一致。上部用两个吊钩进行同时吊装，上部钢丝绳角度一般为60。 2 底座及吊耳的受力分析 本文以KL3-2项目中电脱水橇块为研究对象，该电脱水橇块底座长度为18m，宽度为5.1m。底座的主框架是由H型钢焊接而成，底座内部为H型钢的框架结构，除了主框架上的两纵根外在鞍座下面相对应的底座上还设置了四根横梁。 该底座上设置了对称的四个吊耳，吊耳选用60mm厚的钢板，其两侧加8mm厚的补强环板构成，其材质为Q235A（其材料特性杨氏模量取
4、为E=200000）。吊耳位于罐体两鞍座的间距位置，主要作用是吊装时对纵梁起到加强作用，同时又满足了吊装时吊耳间的横向弯矩需要的强度。 2.1 吊装状态下底座的受力分析 底座H型钢数据如下：1）吊耳间距12.8m；2、H型钢规格为H300x300x10x15；3、底座在吊装状态下重量为16500kg。 第一步：根据载荷算出中间处最大弯矩Mmax=WL2/8=983040kg-cm 计算出需要的H型钢截面模量为633 cm3，目前选择的H型钢截面模量为1370 cm3。 第二步：计算型钢的剪切力 F s= R max / Aw =25.5 kg/cm2，目前选择的H型钢材料允许的剪切力为940
5、kg/cm2。 第三步：计算底座在吊装状态下的最大扰度w=（5*w*L4）/（384*E*I） =4.09 cm，工程要求最大扰度控制在L/300 =4.27 cm。 以上计算主要计算所选取的H型钢是否满足强度的要求，如果计算后H型钢的强度满足不了要求可以选择大的H型钢或选择强度高的材料，例如Q345B。 2.2 吊装状态下吊耳的受力分析 吊点数据如下：1）吊耳钢板厚度60mm；2）吊点材质Q235A；3）单个吊耳需承受的载荷为165000N。 为了更好地分析吊耳受力，分别对两种状态下吊耳的受力进行分析。一种是吊耳上不加筋板的情况，另一种是在吊耳两侧加筋板，并在将吊耳与H型钢的腹板相焊接如图2
6、。 两种状态都采用相同的吊装角度和载荷，吊耳的分析主要研究吊耳局部受力情况，H型钢的受力计算可以安装简支梁受力进行分析。吊装时无筋板状态的吊耳局部最大应力低于有筋板局部最大应力。同时最大局部应力是位于在吊耳孔的圆弧半径上表面，根据吊耳按照实际的载荷在吊装状态下计算的厚度，再考虑动载荷系数1.5，吊耳的厚度在选择上往往是计算厚度的2.5倍。 吊耳两侧有筋板对吊耳的受承载情况有明显的帮助作用，同时吊耳上增加环板能有效的对吊耳有加强作用和减少钢丝绳的剪切力。虽然筋板的存在减少了吊耳的总承载力，但筋板约束了吊装时吊耳的变形趋势造成吊耳处局部应力加大。 吊耳的受力计算：第一步计算吊耳拉伸、弯曲、剪切的面
7、积（面积为吊耳的截面积加环板的截面积）；第二步计算允许的拉伸、弯曲、剪切的力；第三步允许的拉伸、弯曲、剪切的力除以应力的实际值；第四步判断安全系列，本项目算下来都在7.15以上远远高于2.5倍的许用应力。 吊耳的焊缝强度计算：通过选择角焊缝高度，按照实际的角焊缝的长度计算出总焊缝面积，通过总焊缝面积以及焊缝的允许强度计算出总的焊缝能够承受的载荷量与实际的载荷量进行对比。 3 结论 吊耳设置时尽量设计在鞍座处并且鞍座下的底座需设置四根H型钢的横梁。 吊耳的设计尽量增加环板，并且吊耳及吊耳环板上需倒圆角来减少对钢丝绳的剪切力。 吊耳与H型钢的腹板需焊接牢固，焊角高度需进行计算。吊耳与筋板以及与腹板的焊接需进行磁粉探伤。 底座的设计尽量保证吊装及橇装设备在承载时是通过底座整个框架来传递力。 吊耳在H型钢梁上位置的选取需恰当，尽量保证吊耳间的跨距与悬出吊耳外的长度相适应，从而将扰度控制在合理范围内。 【参考文献】 1HG21574-2008，化工设备吊耳及工程计算要求Z.第 5 页 共 5 页
