催化分馏塔吊装分析(稳定性校核计算).doc

1、催化分馏塔吊装分析（稳定性校核计算）催化分馏塔由于现场吊装场地的限制，所以需采用整体吊装的方法进行，因为催化分馏塔设备体积较大的圆筒形设备，尤其是设备壁厚较薄，高度达到了 56 米，所以在吊装过程中保证设备自身的稳定性是整个吊装施工的重点。1、催化分馏塔主要参数：材质：16MnR序号名 称外形尺寸（直径*高*厚）单 位 重 量（Kg）1 上封头 4600*1205*12+3 Kg 26982 筒体 1 4600*23450*12+3 Kg 400343 筒体 2 4600*10000*16+3 Kg 216434 筒体 3 4600*10000*20+3 Kg 262225 裙座 4600*1

2、000*20+3 Kg 244806 下封头 4600*1205*20+3 Kg 41507 附件 Kg 约 14000催化分馏塔 4600/55000 Kg 132800催化分馏塔外形尺寸：2、催化分馏塔稳定计算主导思路根据催化分馏塔主要技术参数，拟定该塔的稳定性（刚性）计算应按以下步骤进行：1） 静载荷时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与钢材可G1abL塑性极限值做对比，根据校核结果考虑加固措施； 2） 整个设备（承受最大弯矩）重心位置的稳定性（刚性）计算，与钢材屈服强度、做对比，根据校核结果考虑加固措施； 3） 吊装过程中（动载荷）时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与

3、钢材可塑性极限值做对比，考虑是否需要加强该处加固措施。 3、计算前主要数据准备1）设备中心位置的确定（进行近似计算）首先计算设备下段的重心点位置：由于设备为圆筒形设备，重心点处于圆筒的轴心线上，假定设备下段的中心点为 G1 处，下段设备两段重心点距离的 1/2 为 L，并设 L 距离重心点的距离为 a，下段设备 1/2 的重量为 Ga 和 Gb， （忽略下封头和底座环位置重量的突变）。代入重心计算公式求下段重心：由重心点物体弯矩相等得 Ga*（L-a ）=Gb*（L+a）Ga=（筒体 2 和筒体 3 重量/2+裙座筒体重量）/2+底座环+下封头+附件=32652+2000+4150+4000=

4、42802KgfGb=（筒体 2 和筒体 3 重量 /2+裙座筒体重量）/2 +附件=28324+4000=32802Kgf42.8*（15.1/2-a）= 32.8*（15.1/2+a ）G2G0La12a=1.0m=1000mmG1= Ga+Gb=75604 Kgf另外还要计算设备下段的重心点位置：由于设备上段筒体均为 12mm 厚钢板，忽略上封头位置重量的突变，故重心点处于圆筒的轴心线上，即在设备上段总长的 1/2 处，也是设备圆筒的中心点处（G2 点） 。L=24549/2=12275mm所以 G2=57200 Kgf最后用同样的方法计算设备重心点位置由于设备为圆筒形设备，重心点处于圆

5、筒的轴心线上，假定设备下段的中心点为 G0 处，整台设备两段重心点距离的 1/2 为 L，并设 L 距离重心点的距离为 a，上段设备的重量为 G1，下段设备的重量为 G2。代入重心计算公式求设备重心：由重心点物体弯矩相等得 G1*（L-a）=G2*（L+a）75.6*（14.7-a）= 57.2*（14.7+a ） a=2.03m=2030mm具体位置见下图：2）筒体主要技术参数：设备主要材质：16MnR设备主要板厚：12/16/20mm钢材许用应力：钢材 16mm 抗拉、抗压、抗弯取 310N/mm2 钢材 16mm40mm 抗拉、抗压、抗弯取 295N/mm2 4、静载荷时吊点处设备圆筒截

6、面的受外力稳定性（刚性）计算1) 吊点处最大应力由于设备在翻身过程中，12mm 圆筒节的吊点处为吊装应力集中点，现校核该点处承受最大应力；圆环的几何形状和受力的对称性,使其变形和内力也是对称的。现将圆环分成两部分(下图),利用内力的对称性以及力平衡方程,则可求得作用于圆环截面上的力 N0=p/2,剪力 Q0=0。但弯矩 M0(多余约束力矩)不能由G0筒 体 圆 弧板 筒 体 临 时 加 固 图 159钢管 吊 耳平衡条件求出,因而为一次静不定系统,见图 3c。基本静定系如图 3d。 故: G0=Ga+Gb=(75604 Kgf +57200 Kgf)/2=132804*9.8/2=6.5*10

7、5 N截面积：F=(d 2-d12)/4=(4624 2-46002)/4=5.53*104 mm2惯性距：J=(d 4-d14)/64=(4624 4-46244)/64=1.47*1011mm4截面系数：W=(d 4-d14)/（32d）=(4624 4-46004)/（32*4624）=6.36*10 7 mm3形心位置座标 emax =2312mm最大应力 max=pa /W= Mmax/W =6.51052312 /1.47*107=1022Mpa而材料 16MnR 的 s 屈服强度=345 Mpa所以筒壁必须进行加固处理，具体见吊装方案，如下图示意：5、整个设备（承受最大弯矩）重心

8、位置的稳定性（刚性）计算假设设备下吊耳位置设置在从裙座底部上来距离为 a，而设备下吊耳位置设置在从设备顶部下来距离为 2a。吊点处设备受力弯矩示意图强度验算=M/W+P/F式中：M 支架所受弯矩W 截面系数P （P1+P2）/2 设备最大受力=6.5*10 5NF 截面积假定 P1*（26158-a） P2*（28549-2a ）G0 点承受最大弯矩 M=P1*（26158-a/2 ）- P1*a/26158=26158*P1- P1*a/26158-a/2P1则 弯矩计算公式 =M/W+P/F将=310Mpa 代入公式310=（26158*P1- P1*a/26158-a/2P1）/6.36*10 7 +6.5*105/5.53*10426158*P1-（ 310-6.5*105/5.53*104）*6.36*10 7 = P1*a/26158-a/2P126158*6.5*105-298*6.36*107 = a/2*6.5*105-6.5*105*a/261581.262*1010=3.25*105a-24.849aa = 3883mm所以为保证设备的稳定性，吊耳位置设置在从裙座底部上来距离为3883mm，而设备下吊耳位置设置在从设备顶部下来距离为 7766mm。