大型加氢反应器吊装方案

（一）加氢反应器吊装方案1、工程概况大庆石化公司炼油厂120万吨/年加氢精制新建装置，建在炼油厂厂区内裂化装置西侧。装置中的大型关键设备加氢反应器重184t，其规格为φ3193×22716mm，该设备的安装特点是重量大，安装难度高，设备壳体为复合材料，对吊耳的设置有一定的限制。2、编制依据2.1设备图纸2.2技术装备能力2.3施工现场吊装环境2.4施工人员技术素质2.5工期要求与经济指标3、执行标准3.1石油化工工程起重施工规范(SH/T3536-2002)3.2石油化工施工安全技术规程(SH3505-1999)3.3起重机械安全规程(GB6067-85)3.4起重吊装指挥信号(GB5082-85)3.5大型设备吊装工程施工工艺标准(SH/T3515-2003)4、反应器吊装主要技术参数设备位号设备名称规格（mm）重量（t）备注R2021反应器φ3193×22716184新安5、吊装方法采用400t履带式起重机主吊，160t汽车吊抬尾辅助吊装。6、受力分析6.1重心位置计算已知：裙座环重p1=4t裙座板重p2=10t壳体及部分内件重p3=170t吊装重量G=p1+p2+p3=184t重心位置距底部χ=[p1×190＋p2×(380＋4920/2)＋p3×(380＋4920＋15356/2)]/G=2235420/184=12149mm=12.15m6.2起吊初态主辅吊车受力91主吊车受力N2=(2.5×22756＋184×11960)/23056=97.9t辅助吊车受力N1=184＋2.5－97.9=88.6t起吊初态辅助吊车受力最大，其值为88.6t7、吊车技术参数选择7.1辅助吊车160t吊选用杆长L=13.6m，工作半径5m，配重37t，吊钩110吨用。吊钩重1.3t，钢丝绳倍率13分支，额定起重量110t。吊装计算载荷:QJ=K(Q＋q)=1.1×(88.6＋2)=99.7t＜N=110t安全式中q:吊索具重K:动载系数7.2主吊车吊装技术参数选择主吊车400t履带吊选用工况SDB2，杆长42m，工作半径15m，配重43+135+260t，吊钩选用400吨用，钢丝绳倍率2×11，吊钩重8t，额定起重量N=296t。核算承受全部载荷时：QJ=K(Q＋q)92=1.1×(184+12)=216t＜N=296t式中：q:吊耳、吊索、吊钩重量之和K：动载系数8、吊索具选择8.1主吊耳选择：主吊吊耳选用顶盖板式吊耳，能力250吨。8.2辅助吊耳选择：辅吊吊耳选用板式吊耳，设在裙座135°的位置上，详见附图。8.3主吊索具选择：主吊索选用巨力集团生产的压制钢丝绳索具，产品编号为WAF110，长L=20m，2根4分支使用(卸车时用2根，吊装时用1根)，单支允许工作载荷=98.8t，考虑吊索与卸扣连接处折减有效分支系数为n=4×0.75=3分支。计算载荷:QJ=K(Q＋q2)=1.1(184+4)=206.8tq2:吊索、吊耳重量之和允许总载荷P总=P×3=98.8×3=296.4t＞QJ安全K:动载系数安全配套使用连接卸扣选用巨力集团生产的，产品编号为S-BX300-6卸扣1只。8.4辅助吊索具选择辅助吊索选用巨力集团生产的压制钢丝绳索具，产品编号为WAF82，L=14m，1根，4分支使用，单支允许工作载荷为P=54.9t。考虑吊索与卸扣连接处折减，有效分支系数为n=4×0.75=3分支。允许总载荷P总=P×3=54.9×3=164.7t＞QJ=99.7t安全93配套使用连接卸扣，选用巨力集团生产的产品，编号为S-BX150-4卸扣一只。9、吊装安全距离计算9.1吊装高度计算:H=(L2-R2)1/2+H1-h1=(422-152)1/2+2.59-5.3=36.5m式中:L杆长R工作半径H1起重臂轴距地面高度h1吊钩高度9.1纵向安全距离S=H-h-Ｌ1-h2=36.5-23.8-5.4-0.8=7m式中：H吊装高度h反应器吊装高度（含吊耳）Ｌ1吊索与卸扣高度h2基础高度、地脚螺栓高度9.3反应器与吊臂间距离计算采用作图法求得安全距离S2=3m。满足吊装要求10、使用主要机具设备及措施用料10.1使用主要机具、设备汇总表序号名称规格单位数量备注1吊车400t台班8主吊2吊车160t台班2辅吊3吊车40t台班8铺路板及配重装卸4拖板40t台班2160t吊配重运输5槽车10t台班6运钢板6翻斗车10t台班40运猫爪石7钢丝绳WAF110L20m根2主吊绳8钢丝绳WAF82L14m根1辅吊绳9钢丝绳φ21.5L12m根2辅吊绳铺铁板10卸扣S-BX300-6个1主吊11吊耳250t个1主吊12垫道板1.5m×6mδ200mm块4支车腿13枕木根20支车14卸扣S-BX150-4只1辅吊10.2措施用料序号名称规格单位数量备注1猫爪石m310铺路2块石m3166铺路3砂石m3189铺路4道渣m371铺路5钢板2m×10mδ40张11铺路6钢管φ426×16m12排水11、施工程序道路铺设——400t履带吊进入现场组装——基础验收——反应器整体运入现场——反应器卸车并吊运到吊装位置——安装顶部盖板式吊耳，捆绑吊装索具——采用400t吊与160t吊卸车——垫铁安装——采用400t吊主吊，160t吊溜尾辅助吊装。由于160t吊承载能力有限，工作幅度不能发生变化，不能向400t吊递送，所以吊装过程400t吊需配合转臂动作完成设备竖立，待设备吊装直立，400t承受全部载荷时，160t吊摘钩，400t吊将设备转至反应器安装位置，配合起钩、落杆等动作，最后将反应器安装就位，吊车摘钩，收车，拆卸退场。12、吊装场地平面布置12.1400t吊组装位置平面布置图12.2反应器卸车位置平面图12.3反应器起吊位置平面图12.4反应器吊装就位平面图13、主吊耳设计采用顶盖板式吊耳，材质选用Q235，采用模锻的方法,分别锻造加工盖板和吊耳，再将吊耳与盖板两部分焊接成型。13.1吊耳结构尺寸13.2吊耳强度校核13.2.1耳孔强度校核上部有效面积:(阴影部分)S=190×120=22800mm2许用应力[σ]=120MPa许用载荷P=S×[σ]=22800×150=3420000N=348.9(t)13.2.2主吊耳盖板强度验算按均布载荷的２倍计算所需最小厚度：Smin=2D(KP/[σ])0.5式中：D=1150mm[σ]=120MPaP=N2/(πd2/4)=1840000/(0.75×11502)=1.09MPaK=0.25Smin=2×1150×0.5×(1.09/120)0.5=109.6mm主吊耳盖板实际选用厚度：S=230mm满足安全使用要求13.2.3起吊初态Ⅰ-Ⅰ截面承受弯矩最大Mmax=N2×0.3=96.7×0.3=29(t.m)=290000(N.m)Ⅰ-Ⅰ截面抗弯截面系数W=bH2/32=0.19×0.42/32=0.0304(m3)弯曲应力σM=Mmax/W=29×104/0.0304=9.54×106(N/m2)=9.54(MPa)剪应力τ=96.7/(0.4×0.19)=1272(t/m2)=12.72(MPa)应用第四强度理论，组合应力σz=(σM2+3στ2)0.5=(9.542+3×12.722)0.5=24MPa＜[σ]焊道剪切计算：安全焊道总长L=(190+400)×2=1180mm焊角高度H=56.7mm焊缝计算高度h=0.707H=40mm允许剪切荷载（单层焊道）[p]=Lh[τ]=1180×40×0.58×120=328.5＞Qj安全13.3主吊耳连接螺栓强度校核材料：25Cr2MoVA螺栓有效直径d=58mm许用拉应力[σ]=300MPa许用剪应力[τ]=0.58×[σ]=174MPa13.3.1安装就位时拉伸强度校核单根螺栓许用载荷[p]=[σ]×πd2/4=300×π×582/4=633778N=64.67t单根螺栓承受最大拉力S=184/28=6.57t＜[p]13.3.2起吊初态螺栓承受最大拉应力安全101起吊初态最大弯矩M=N2×530-G2×300=952000×530-25000×300=4.97×108N.mm28根螺栓对截面形心组合惯性矩J=[(D/2)2×πd2/4×28]/2+28×πd4/64=[(1150/2)2×0.785×582×28]/2+28×3.14×584/64=1.22233×1010+1.5546×107=1.2239×1010mm抗弯截面系数W=J/(D/2)=1.2239×1010/575=2.18×107(mm3)在弯曲应力作用下，螺栓承受最大拉应力σM=M/W=4.97×108/(2.128×107)=22.8(MPa)＜[σ]安全剪力Q=N2-G2=95.2-2.5=92.7t=927kN吊耳与油气入口法兰连接螺栓单根预紧力240KN，以保证吊装过程始终处于紧固状态。为保护密封面，连接处加垫δ0.5mm的铝板垫片。两连接面最大静摩擦力F=N.μ=28×240×0.15=1008KN＞Q因此吊装过程螺栓不承受剪力。顶盖板吊耳与法兰连接：利用原设计油气入口管连接螺柱与螺母。14、辅助吊耳设计耳孔强度校核材料：16MnR许用应力[σ]=160MPa许用载荷P=[σ].A=160×100×89=142×104(N)=142tN1安全15、反应器吊装强度校核15.1顶部人孔法兰接管强度校核材料：2(1/4)Cr-1Mo许用应力：[σ]=300MPaI-I截面面积：A=π(D2-d2)/4=0.785×(9602-8002)=221056mm2承受全部载荷时拉应力：σ=N/A=1840000/221056=8.3MPa[σ]安全起吊初态I-I截面最大弯曲应力：σM=M/WM=N2×(530+326)-G2×(300+326)=97.9×104×856-2.5×104×626=8.224×108N.mmW=π(D4-d4)/32D=3.14×(9604-8004)/32/960=4.495×107mm3σM=M/W=8.224×108/4.495×107=18.3MPa[σ]安全15.2起吊初态裙座与筒体连接处强度校核材料：16MnR[σ]=160MPa剪力Ｑ=N1-4-10=74.6t\弯矩Ｍ=(N1-4)×4480-10×2145=357558t.mm=3.5756×109N.mm抗弯截面系数W=π(D4-d4)/32D=3.14×(37334-31334)/32/3733=2.572×109mm3弯曲应力σM=M/W=3.5756×109/2.572×109=1.39MPa剪应力τ=Q/[π(D2-d2)/4]=7.46×105/0.785/(37332-31332)=0.23MPa15.3经对吊装过程反应器筒体强度校核，工作应力远小于许用应力，故安全。16、现场道路处理为满足吊装过程,吊车行走道路及吊装位置地面承载能力的要求,需对地面作硬化处理,回填土每200mm夯实一次，并对履带下方加垫宽３m、厚1.2m的块石、砂石及道渣混填,（其中块石厚350mm,砂石700mm,道渣150mm）并压实。两履带之间加垫350mm厚块石，大面朝下，打掉尖角，再铺150mm厚道渣并压实。然后再在履带下方铺设2米宽、厚δ40mm钢板，以增加承压面积。铺路长度为45延长米，总宽10.5米。其中装置环南路北侧排水沟需加12延长米φ426×16钢管，充填猫爪石填平（10m3）上铺厚δ40mm钢板，以便吊车通行。块石用量45×10.5×0.35=165.4m3猫爪石用量10m3沙石用量45×6×0.7=189m3道渣用量45×10.5×0.１5=70.8m3钢板用量2×10m，δ40mm，11张。钢管用量φ426×1612m10617、吊装进度计划18、吊装技术要求18.1反应器整体现场供货。18.2反应器溜尾吊耳运输时的装车方位应位于正上方向。18.3反应器的外围构架构3在地面整体预制成形，待反应器安装完成后改变400t吊工况，采用400t吊主吊，160t吊抬尾配合，整体