海天化合成氨装置设备吊装方案.doc

1、1海天化合成氨装置大型设备吊装方案年产 45 万吨合成氨装置的大（重）型设备较多，设备吊装周期比较长，因此，大型设备的吊装方案的制订及优化将是关系到整个装置的建设进度及施工安全的重要环节。必须在大型设备吊装技术和物质上充分重视。一、吊装方法选择：常用的大型设备吊装方法主要有：抱杆吊装和特大型吊车吊装。我们分别对这二种方法的吊装大型设备做出吊装方案，然后比较择优采用。二、大型吊车吊装主要大型设备的方案以下列举主要大型设备的方法：（见表 1）1. 吊装计算:1.1 转化炉组件(101-MB-SFM-1SFM-5)吊装: 1.1.1.吊装几何尺寸计算:一段转化炉对流段组件外型尺寸 长 15 米宽 4

2、.9 米高 5.6 米一段转化炉对流段外型尺寸 长 17 米总宽 10.76 米高 12 米吊车回转半径R=（10 2+162） 1/2= 20 米 吊车回转中心离转化炉中心水平距离 16 米吊车回转中心离转化炉中心垂直距离 12 米=artg(16/12)= 53.13吊车杆长 h =54 米B =B =4.9+1.753+4.114/2=8.71米 A =B/sin=10.8875 米 = arccos(20-2.3/56-3.67)= 69.41C=(H-12)/tg-A= 4.97 米吊车抱杆与转化炉吊装净空距离:C0=C*sin-d/2= 4.65 米 (安全)H=sin*h+3.6

3、7= 54.22 米H1=14.6 米h1= 6 米h2= 3 米h3= 5.6 米吊钩与吊车顶距离: H2=H-12-H1 =27.62 米 (安全)1. 116m17mAB12m2.320BhH12mC3.67mC0H1H2h1h2h321.1.2.吊车要求的地耐力计算:吊车自重: W1=120 吨吊车配重: W2=160 吨吊杆重量: W3=20 吨吊装重量及吊装梁、吊钩、索具重量： W4=205 吨总重量：W1+W2+W3+W4=120+160+20+205=505 吨吊车的履带计算长度：L=12 米吊车的履带计算宽度：b=1.5 米由此总重量引起的对地压强: q1=2*505/3 (

4、12x1.5)=18.7 吨 /平方米所以在吊装场地的地耐力要求大于 18.7 吨/平方米,在地耐力不够时必须采用枕木、钢板加固地面。1.1.3. 结论：一段转化炉对流段组件的最大重量为 174.3 吨，采用 CC4800 型吊车（SH 模式） ，抱杆长 54 米，回转半径 20 米时，安全吊装重量为 157 吨。此时，吊装靠近辐射段的组件重量为 153 吨，吊装空间足够满足吊装条件。在吊装 174.3 吨的组件时，吊车的回转半径为 18 米，此时吊车的最大吊装重量为 186 吨，能满足吊装条件。1.2.CO2(122-MD)再生塔吊装:（见附图 1）再生塔尺寸: 6000x65000mm再生

5、塔重量:320 吨选择 CC4800 吊车(SSL 模式)。吊车的主抱杆长 78 米，回转半径 16 米。此时最大安全吊装重量为 326 吨。1.2.1.吊装空间计算:吊车抱杆与水平夹角:= arccos (16-2-2.3)/78= 81.37吊车抱杆顶离地高度: H=sinx78+3.67= 80.78 m吊车抱杆与再生塔之间距离: C0=(H-65.8)/tg+2.3)-3)sin= 1.55m（安全）吊装空间计算示意图3吊车吊钩与抱杆顶之间距离: h=H-65.8-h=80.78-65.8-6= 8.98m（安全）1.2.2.吊车要求的地耐力计算:吊车自重: W1=120 吨吊车回转平

6、台配重: W2=160 吨吊篮配重：W2=200 吨吊杆重量: W3=30 吨吊装重量及吊装梁、吊钩、索具重量： W4=325 吨总重量：W1+W2+W3+W4=120+160+200+30+325=835 吨吊车的履带计算长度：L=12 米吊车的履带计算宽度：b=1.5 米由此总重量引起的对地压强: q1=2*835/(3(12x1.5)=30.9 吨/平方米所以在吊装场地的地耐力要求大于 30.9 吨/平方米,在地耐力不够时必须采用枕木、钢板加固地面。1.1.4. 结论：CO2 再生塔重量为 320 吨，采用 CC4800 型吊车（SSL 模式） ，抱杆长 78 米，回转半径 16 米时，

7、安全吊装重量为 326 吨。此时，吊装空间足够满足吊装条件。1.3 氨合成塔(105-MD)吊装:合成氨塔尺寸: 3500x30000mm氨合成塔重量:490 吨选择 CC4800 型吊车（SSL 模式） 。吊车的主抱杆长 42 米，回转半径 12 米。此时最大安全吊装重量为500 吨。1.3.1.吊装空间计算:吊车抱杆与水平夹角: =arccos (12-2-2.3)/42=79.43吊车抱杆顶离地高度: H=sinx42+3.67= 44.95m吊车抱杆与氨合成塔之间距离: C0=(12-2.3)sin-3.67/2-2=5.78m吊车履带与氨合成塔之间距离: L=12-6.53-1.75

8、=3.72mC0吊装空间计算示意图41.3.2.吊车要求的地耐力计算:吊车自重: W1=120 吨吊车回转平台配重: W2=160 吨吊篮配重：W2=200 吨吊杆重量: W3=20 吨吊装重量及吊装梁、吊钩、索具重量： W4=515 吨总重量：W1+W2+W3+W4=75+162+320+20+515= 1015 吨吊车的履带计算长度：L=12 米吊车的履带计算宽度：b=1.5 米由此总重量引起的对地压强: q1= 2*1015/(3(12x1.5)= 37.6 吨/平方米所以在吊装场地的地耐力要求大于 37.6 吨/平方米,在地耐力不够时必须采用枕木、钢板加固地面。1.1.5. 结论：氨合

9、成塔重量为 490 吨，采用 CC4800 型吊车（SSL 模式） ，抱杆长 42 米，回转半径 12 米时，安全吊装重量为 500 吨。此时，吊装空间足够满足吊装条件。吊装场地采用枕木、钢板加固地面。1.4 压缩厂房内压缩机吊装:以下示意图是用大吊车吊装。 （附图 2）2.吊装计划:（见图 3）计划中仅包括 650 吨大吊车的吊装，凡是 150 吨吊车(包括二台 150 吨吊车抬吊的设备) 只要设备到现场，而且不妨碍大型设备的吊装的情况下,随时可以吊装。3.吊装平面布置：（见附图 4）4.吊装主要机具:吊车吊装主要吊装机具计划一览表。序号 机具名称 型号规格 单位 需用量 备 注1 大型吊车

10、 CC4800（800T） 台 1 租用大型吊车 M4600（300T） 台 1 租用坦克吊 150T 台 250T 台 22 汽车吊 75T 台 150T 台 23 吊装钢丝绳 63763 米 20063756 米 20063752 米 200637-42.5 米 300619-39 米 500619-35 米 50010 卡环 500T 个 1250T 个 2100T 个 480T 个 450T 个 655.吊车吊装所需人力：三.抱杆吊装大型设备方案:1.抱杆吊装的进度计划:1.1 进度安排原则：a. 对于用抱杆吊装的设备根据设备到货情况应该尽早运输到设备基础边,使之具备吊装条件。b. 采

11、用二套抱杆（200TX2， 100TX2）和 600T 龙门吊吊装。c. 在时间安排上要满足总体计划要求,尽早结束用抱杆吊装的全部工作。拆除抱杆、拖拉绳、锚点等，不影响其他安装工作。d. 主要设备吊装方式：设备位号 设备名称 设备尺寸宽*高*长（米）设备安装标高（米）设备重量（吨）设备类型（卧/立）吊装方式101-B 一段转化炉对流段组件4.9*5.6*15 80-180 立 200T 抱杆组合临机103-MD 二段转化炉 5*5.2*25 225 立 200Tx2 抱杆105-MD 氨合成塔 3.5*3.7*30 490 卧 600T 龙门吊141-MD 汔包 2.3*2.5*10 83 卧

12、 200T 抱杆2201-MV 快装锅炉 5.5*6.5*9 90 立 100T 抱杆104-MD1 高温变换炉 3.5*3.5*6 105 立 100Tx2 抱杆104-MD2 低温变换炉 4*4*6 113 立 100Tx2 抱杆121-MD CO2 吸收塔 5*5*45 360 立 200Tx2 抱杆122-MD CO2 再生塔 6*6*60 320 立 200Tx2 抱杆101-MJ 工艺气体压缩机 4.4*3.8*8.6 96 卧 150T 吊车压缩厂房内压缩机3*4*8.4 48 150T 吊车1.2 抱杆吊装进度计划表：(见图 5)1.3 抱杆行走路线及锚地布置图：（见图 6）2

13、.主要大型设备吊装计算：（列举主要吊装类型）2.1.CO2 吸收塔(121-MD)吊装计算：吊装计算简图（见图 7）计算荷重序号 技 术 专 业 或 工 种 人 数1 起重工程师 12 起重技术员 23 起重技师 24 起重工 265 机械维修工 46 普工 306P=1.1k(Q+q)=441.65(吨) Q 吊物重(设备重量)=360(吨)q 吊具重= 5(吨)k=动载系数 1.1 滑车组与抱杆中心线的夹角=tg -1B-(e2+R)/L-(n1+h)= 6.77n1:设备吊点高度= 40（米）R 设备半径= 2.5（米）B 抱杆中心线到设备基础中心线距离 5.2（米）h 设备基础螺栓顶面

14、离地高度= 0.8（米）P1 滑车组受力P1=P/2cos= 222.24（吨）S 卷扬机所需牵引力S=P1/k1=17.18（吨）k 滑车组的机械利益系数(根据选用的滑车组有效绳数查表) 由于采用双抽以滑车组的一半轮子来查表得 6.47k1 由于采用双抽所以总的滑车组的机械利益系数为 k 的 2 倍=12.94Pd 滑车组上部绑绳受力Pd=(P12+(2S)2+2P12Scos) 1/2= 256.5（吨）Pt 抱杆主拖拉绳受力Pt=P1(Lsin+e 2cos)/Lcos+e 1sin=31.6（吨） 拖拉绳与地面的夹角 30L 拖拉绳绑点到抱杆底部的长度 60.5（米）L滑车组绑点到抱杆

15、底部的长度 58.5（米）e1拖拉绳绑点到抱杆中心线的距离 0.6（米）e2滑车组绑点到抱杆中心线的距离 0.6（米）Pc 抱杆支座的垂直压力Pc=P/2+Ptsin+t+G=304.12（吨）t 拖拉绳予张力给抱杆头总的垂直压力t=(n-1)Tsin=17.5000（吨）G 抱杆的重量 50（吨）T 每根拖拉绳的予张力=5（吨）n 拖拉绳根数=8抱杆对地面压力：q=Pc/4 2=304.12/16=19 吨/平方米抱杆强度及稳定性验算抱杆中部的力学特性：主支角钢采用： L200x20截面积: F= 76.505 (cm2)惯性矩: Ix= 2867.3 (cm4)截面系数: Wx= 200.

16、42 (cm3)重心距离: Z0= 6.7 (cm)L200x18截面积: F= 69.301 (cm2)惯性矩: Ix= 2620.64 (cm4)L=200X18bcaz0 L200X20t7截面系数: Wx= 182.22 (cm3)重心距离: Z0= 5.7 (cm)板厚 t= 1.2 (cm)板宽 B= 150 (cm)板面积 180 (cm2)F=2(F+F)+t*B=471.612(cm2)X=2FZo+F (b-Zo)-(tB) (t/2)/F=44.05917067(cm)抱杆中部总的惯性矩：I 总= 2Ix+F(X-Zo)2+Ix+F(X-Zo)2+(t*B)*(X-t/2

17、)2=1957202.942(cm4)抱杆中部总的截面系数：W 总 =I 总 /(X-t)=45665.90793 (cm3)抱杆二头的力学特性：抱杆头部最小处宽度： b=90(cm)抱杆头部长度： Lj=8(m)抱杆头部覆板长度： Lk= 3.45(m)抱杆头部覆板厚度： t=1.2(cm)t=0.8(cm)头部总面积=F=4F+tb+3tb= 601.204(cm2)X=2FZo+tbb/2+F(b-t/2)/F+tbb+t/2)-tbt/2/F=43.42128495(cm)抱杆头顶部惯性矩：J2=2F(X-Zo)2+F(b-X-Zo)2+tb/2 (X+t/2)2+1/12(tb3+t

18、b/2*(b-X+t/2)2+tb (b-X)2+2Ix)=899699.5993(cm4)抱杆头顶部截面系数：W2=J2(X+t)= 20163.01413 (cm3)抱杆头部不是四周覆板处宽度：b“=b+(b-b“)Lk/lj=115.875抱杆头部不是四周覆板处的总面积及惯性矩:F=4F+2tb“+tb“= 601.654(cm4)X“=2FZo+F (b“-Zo)+tb“ (b“/2)/F -(tb“t/2)/F=44.44196853(cm)抱杆头部不覆板处的惯性矩：J3=2F(X“-Zo)2+F(b“-x-Zo)2+tb“/2(X“+t/2)2+1/12tb“3+tb“(b“/2-

19、x“)2+2Ix =1340707.627 (cm4)抱杆头部不覆板处的截面系数：W3=J3/(X“+t)+ 29374.44791 (cm3)抱杆的长细比及折减系数：抱杆的最小惯性矩：Jmim（取 J2,J3 之小的值）=899699.5993 (cm4)抱杆的回转半径：r=(J1/4F)1/2= 64.42070991 (cm)抱杆计算长度：L0=L= 60.257 (m)上面公式中：L 为抱杆长度： 60 (m) 为修正系数：（根据下面二个数据查表的得到） 1.004285714Jmim/J1= 0.459686413m/L= 0.733333333m=L-2L 头=44(m)XXYY1

20、2btt8L 为抱杆头长度：8(m)轴心受压细长比：=L0/r= 93.53691218折算细长比：0=2+27(Fb1/Fp1+Fb2/Fp2)1/2= 94.12954046Fb1=Fb2(具有共同轴线 1-1 及 2-2 的成对肢杆断面积)= 2F =153.01Fp1=Fp2(垂直于轴 1-1 及 2-2 的平面内联系杆的断面积)2Fi =38.522联系杆选用角钢 L100x10 Fi=19.261 (cm2)Pz 计算截面上所受的正压力(抱杆中部)Pz=P/2+Ptsin+t+Gi+2S=316.5（吨）G1 计算截面以上的抱杆重量 28（吨）M 计算截面上所受的弯矩( 抱杆中部)

21、M=P1(L1sin+e2cos)+2Se2-Pt(L1cos+e1sin)=55.64（吨- 米）Li“抱杆底部到计算截面的长度 30（米）L1滑车组绑点到计算截面的长度 30.5（米）L1 拖拉绳绑点到计算截面的长度 28.5（米） 强度验算(抱杆中部)=M/W+Pz/F=792.9(Kg/cm 2)稳定性验算(抱杆中部)=M/W+Pz/F=1165.4 (Kg/cm 2) W 抱杆中部截面的抗弯截面系数 45665.91（cm 3）F 抱杆中部的净截面积 471.612（cm 2） 抱杆轴心受压的稳定系数 0.643093（根据 0 查表得到）小于安全允许值（1400Kg/cm 2） 所

22、以采用此抱杆吊装是安全的。2.1.1 主要机具的选择：根据以上计算书的计算结果，对如下主要机具选用：卷扬机所需牵引力： 17.18（吨） ，选用 20 吨卷扬机 4 台。跑绳选用：42 其破断拉力为 91450Kg安全系数为 91450/17180= 5.35 故安全. 滑车组上部绑绳受力:256.5（吨）滑车组绑绳选用 56 (其破断拉力为 173500Kg)12 股安全系数为 173500x12/256500=8.128 故安全.抱杆主拖拉绳受力 31.6（吨）主拖拉绳选用 52 (其破断拉力为 123000 Kg)其破断拉力为 123000/31600=3.893 故安全.e1e2L1

23、L2bPLS1Ge1 e2S2G1Pt PfPf PzHA对流段92.2 转化炉对流段组件吊装：2.2.1.吊杆受力计算(1)计算重量：P=(Q+q)k= 203.5 （吨）Q-设备重量 =180 （吨）q-吊具重量= 5（吨）k-动载系数 =1.1(2)起吊滑车组出绳端拉力：S1=P/K1=15.72642968 （吨）K1-滑车组机械利益系数= 12.94(3)起吊滑车组上部绑绳受力：Pd=(P2+S12+2PS1sin) 1/2=218.7623824 （吨）-吊杆与水平面的夹角= 75.52248781sin=0.968245837cos=0.25(4)变幅滑车组受力：Pf=(P(Lc

24、os+e 2sin)+e 2S1+G(L/2)cos)/(Lsin+e 1cos )=54.53891284 （吨）L-吊杆长度=48 米）e1-变幅滑车组绑点到吊杆中心的距离= 0.6 米）e2- 起吊滑车组绑点到吊杆中心的距离=0.6（米）G-吊杆的自重= 36 （吨）-吊杆中心线与变幅滑车组受力中心线夹角=+=99.79269799sin=0.985429583cos=-0.170083913=tg-1(L2-Lsin-e1cos/Lcos-e1sin+b)= 24.27021018L2-变幅滑车组绑点到吊杆回转点的距离 =52 （米）b-立杆中心到吊杆回转点的距离= 0.5 （米）(5

25、)吊杆所受的正压力：Pz=Psin+S 1+Pfcos+Gsin= 261.2560357 （吨）(6)吊杆支座所受的垂直压力：Pc=Pzsin=252.9600689 （吨）(7)吊杆支座所受的水平推力：Ps=Pzcos= 65.31400893 （吨）(8)变幅滑车组出绳端的拉力：S2=Pf/K2=9.089818806 （吨）K2-变幅滑车组机械利益系数= 6(9)变幅滑车组绑绳的受力：Rd=(Pf2+S22+2PfS2sin)1/2=58.86139189 （吨）2.2.2.立杆受力计算：(1)拖拉绳受力：Pt=Pf(L2cos+e2sin)/L1cos+e1sin =97.08089

26、262 （吨）e1-拖拉绳绑点到立杆中心线的距离 =0.610e2-变幅滑车组绑点到立杆中心线的距离 =0.6L1-立杆拖拉绳绑点到底部的距离=52.5- 拖拉绳与水平面的夹角=30sin= 0.866025404cos= 0.5(2)立杆所受的正压力：Pz1=Pfcos+S2+G1+Ptsin+T(n-1)sin =204.5335794 （吨） G1-立杆自重= 40 （吨）T-拖拉绳的予张力= 5 （吨）n-拖拉绳的根数=62.2.3.吊杆的强度及稳定性验算：(1)吊杆中部的弯矩：M=P(L/2)cos+e2sin+e2S1+G(L/8)cos-Pf(L/2)sin+e1cos )=11

27、8.3621947（吨-米）(2)吊杆中部的应力：=Pz/F+M/W=969.4018025 (kg/cm2) （安全）(200 吨抱杆作为临机的力学特性同 CO2 吸收塔吊装计算)W-吊杆中部的抗弯断面系数（cm3)=45665.9F-吊杆中部的截面积 (cm2)=471.612-稳定系数=0.782.2.4.立杆的强度及稳定性验算：(1)验算截面的弯矩：M=Pf(L1-H)-(L1-L2)cos+e2sin )+S2e2-Pt(L1-H)cos+e1sin )=-25.1782665 (吨- 米)H-验算截面的高度=26（米）(2)稳定性验算：=Pz1/F+M/W=515.5093984

28、(kg/cm2) （安全）(200 吨抱杆作为立杆的力学特性同 CO2 吸收塔吊装计算)W-立杆验算截面的抗弯断面系数（cm3)= 45665.9F-立杆验算截面的截面积(cm2)= 471.612-立杆稳定系数=0.762.3.氨合成塔吊装：氨合成塔吊装采用 600 吨龙门吊吊装。吊装方法和步骤见附图 83.抱杆吊装主要机具：主要吊装机具计划一览表。序号 机具名称 型号规格 单位 需用量 备 注1 汽车吊 75T 台 150T 台 12 坦克吊 150T 台 250T 台 23 金属抱杆 200T,60m/根2 套 111100T，48m/根2 套 1龙门吊 600T 套 14 卷扬机(慢速

29、) 20T 台 410T 台 810B-8 8T 台 8JJM5T 台 121011 3T 台 85 卷扬机(快速) JJK-0.5T 台 26 手动葫芦 WA-20 20T 台 2WA-10 10T 台 4WA-5 5T 台 107 滑车组 H2709D 个 4H1408D 个 4H806D 个 8H506D 个 12H805D 个 10H324D 个 20H204D 个 28H203D 个 68 导向滑轮 30T 个 1020T 个 1210T 个 168T 个 205T 个 303T 个 309 钢丝绳 63756 米 40063752 米 600637-42.5 米 3000 1500

30、M/根63737 米 3000 1500M/根619-39 米 2000619-35 米 2500637-32.5 米 2000637-25 米 2000637-22 米 2000637-19.5 米 4000637-17.5 米 1500637-15.5 米 1500637-13 米 1500637-11 米 100010 卡环 500T 个 1250T 个 2100T 个 450T 个 1240T 个 161232T 个 2820T 个 4416T 个 2010T 个 208T 个 405T 个 4011 绳卡 Y55 个 100Y13-50 个 100Y12-45 个 100Y11-40

31、 个 100Y10-32 个 150Y8-25 个 150Y7-20 个 150Y5-15 个 200Y4-12 个 200Y3-10 个 2004.抱杆吊装所需人力：四.吊装方法的采用：通过这二种吊装方法的主要吊装方案作出比较，我们可以用下表进行比较，然后根据本装置的情况择优选用。吊装方法特点吊车吊装 抱杆吊装 备注主要吊装机具 主要吊装机具只有大吊车。采用抱杆、滑轮组、钢丝绳、卷扬机、拖拉绳、锚点等，机具复杂。施工周期 吊装作业时间快，吊车移动时间相对抱杆移动时间要短，因而总的吊装工期比较短。吊装准备工作时间比较长，抱杆移动时间长，因而总的吊装工期比较长。如果用抱杆吊装想缩短工期，则在装置

32、内要设立多套抱杆。吊装施工场地 只需要吊车吊装范围 需要抱杆、滑轮组、 。序号 技 术 专 业 或 工 种 人 数1 起重工程师 12 起重技术员 23 起重技师 44 起重工 365 机械维修工 46 普工 5013占用的场地。 钢丝绳、卷扬机、拖拉绳、锚点等占有的场地，牵涉到整个装置（甚至占到邻近装置）的施工场地。吊装技术难度及安全性需要具有丰富的大型吊车吊装经验。安全性较大。需要具有丰富的大型抱杆吊装经验。由于施工机具复杂，安全影响因素很多，相对吊车吊装的安全性就差些。对吊耳的要求 一般要求 有特殊要求对装置进度影响程度 能比较好地保证整个装置的施工进度。尤其在设备不能按预定计划到货的时

33、候能灵活地调整吊装程序，而不影响整个装置的施工进度。由于吊装施工场地占用很大，在整个吊装工作没有结束前影响装置的施工面很大。如果设立多套抱杆则装置内影响面更大高空作业 比较少 多施工相对经济成本 吊车的进出场费，台班费比较高。相对于抱杆吊装费用高些。相对于吊车吊装费用低些。但是，设立多套抱杆则施工相对经济成本也很高。总体经济效益 能保证整个装置的施工进度，总体经济效益比较好。综上所述，采用大型吊车进行本装置的全部大型设备吊装的优越性是显而易见的，尤其是对保证整个施工进度计划的完成，缩短施工工期的作用是极其明显的。正因为如此，国外的 45 万吨合成氨装置（大型化工装置）都采用大型吊车吊装大型设备。尤其我们在大型吊车的吊装已经积累了十分丰富的经验，所以根据本装置的情况采用大型吊车进行装置的全部大型设备吊装是合理而优化的方案。