大型加氢反应器吊装方案.docx
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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
φ3193×22716
184
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=/184=12149mm=12.15m
6.2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88.6t
7、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）
=206.8t
q2:
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
2
160t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
m3
10
铺路
2
块石
m3
166
铺路
3
砂石
m3
189
铺路
4
道渣
m3
71
铺路
5
钢板
2m×10mδ40
张
11
铺路
6
钢管
φ426×16
m
12
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=N=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]=120MPa
P=N2/（πd2/4）=/（0.75×11502）=1.09MPa
K=0.25
Smin=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）=（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]=174MPa
13.3.1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=N=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=×530-25000×300=4.97×108N.mm
28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）=142t>N1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]=300MPa
I-I截面面积：
A=π（D2-d2）/4=0.785×（9602-8002）=mm2
承受全部载荷时拉应力：
σ=N/A=/=8.3MPa<[σ]安全
起吊初态I-I截面最大弯曲应力：
σM=M/W
M=N2×（530+326）-G2×（300+326）
=97.9×104×856-2.5×104×626
=8.224×108N.mm
W=π（D4-d4）/32D
=3.14×（9604-8004）/32/960
=4.495×107mm3
σM=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
=t.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）=0.23MPa
15.3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φ426×1612m106
17、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，整体吊装安装就位。
详见构3吊装方案
18.4为确保吊车组杆及吊装过程的信号及时传递，确保吊装安全，需配备2台对讲机。
19、劳动组织及岗位职责
19.1吊装组组织机构
吊装总指挥：
陈洪岩
吊装技术负责人：
王英祥
吊装指挥：
孟宪生
吊装工艺工程师：
李学林
质量检验员：
崔晓冬
设备员：
张如岭
安全员：
杨生田
19.2岗位职责
吊装总指挥
1）组织有关人员及安全员参加吊装前联合大检查；
2）向吊装指挥发布吊装令。
吊装技术负责人
1）组织编制并审核批准吊装方案；
2）参加吊装前联合大检查；
3）签发吊装工作票。
吊装指挥
1）组织吊装机具设备设置；
2）参加吊装前联合大检查；
3）对参加吊装作业人员进行明确分工；
4）发布吊装令；
5）指挥吊装全过程。
吊装工艺工程师
1）在技术负责人的组织下，编制吊装方案，制定具体措施；
2）负责技术交底，贯彻执行吊装方案。
设备员负责起重设备配备管理和组织维修。
安全员：
负责起重操作人员上岗资格检查，吊索具设置检查验收。
10920、吊装过程安全控制
20.1检查并确定设备吊装总重，附件安装及机索具设置符合吊装方案要求；
20.2吊装使用的电源应满足吊装方案的需求，保证吊装的正常供电；
20.3应掌握吊装当日气象情况，雨天、大雾、风力五级或五级以上不应进行吊装；
20.4吊装作业区应设警戒线，并作明显标识，非作业人员及车辆严禁入内；
20.5在正式起吊前应进行试吊，将设备抬头300mm，检查各处受力情况和吊装作业人员熟练程度，确无问题时方可正式起吊；
20.6吊装的指挥信号应符合GB5082-1985的规定；
20.7信号指挥应对参与吊装作业人员进行信号传递训练。
信号指挥应处于所有吊装作业人员都能看到的位置，同时指挥者本人也应清楚地看到反应器吊装的全过程。
如果吊装作业人员看不到信号指挥时，该设备应通过助手传递信号，指挥人员的信号应清晰，旗语准确，传递及时；
20.8吊装作业人员应熟知吊装方案及技术要求，坚守岗位，明确职责，按照吊装指挥的命令和信号进行操作，吊装作业人员对信号不明确时，应迅速进行联系，明确指挥意图，不应随意操作。
吊装过程中出现故障应立即报告指挥，无吊装指挥命令不得擅自离开岗位。
20.9设备吊装时，非吊装人员不应在设备下面及受力索具附近停留，任何人员不应随同吊装设备或吊装机具升降。
20.10履带吊承载行走时，要将工作半径控制在9m之内，以保证吊车行走时具有较大的工作能力。
20.11履带吊承载行走路线要坚固平整，两个履带下方道路高差不超过30mm。
20.12160t吊车承重支腿下方要加垫路基箱，以增加承压面积，提高承载能力。
20.13吊装过程设专人监护160t吊支腿情况。
20.14吊装过程控制160t吊将设备离地面高度不得超过0.5m。
21反应器吊装示意图
选用工况：
主吊车400t履带吊选用工况
SDB2杆长42m
工作半径15m
配重43+135+260=438t
吊钩400t用，111
超起尾部回转半径r=15m
超起臂长28m
能力N=296t
22、主吊耳拉力试验
为确保反应器吊装安全，对加工制造完成的吊耳应进行接力试验，检验吊耳的耳孔和焊道强度。
试验采用100t千斤顶配合特殊的组合型钢结构梁完成。
试验拉力250t，承载112后停留10分钟。
拉力的检验采用应力应变片，通过吊耳承载后的伸长计算吊耳的受力。
该系统受力为内力，因此不需要外部附加装置，结构简单易制作，可行。
22.1试验装置组合示意图见下图
22.2措施用料
序号1234567名称轴主吊板辅吊板顶盖板顶板千斤顶规格φ156×400δ60δ40δ20δ40100t单位根㎡㎡㎡㎡只数量１221.30.34备注35CrMo16Mn16Mn16Mn16Mn液压
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