独山子聚合反应框架吊装成框.docx
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独山子聚合反应框架吊装成框
施工组织设计（方案）报审表
工程名称：
30万吨/年高密度聚乙烯装置安装工程-编号：
致：
兰州石油化工工程公司监理分公司（监理单位）
我方已根据施工合同的有关规定完成了30万吨/年高密度聚乙烯装置聚合反应框架钢结构吊装施工方案的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。
附：
30万吨/年高密度聚乙烯装置聚合反应框架钢结构吊装施工方案
承包单位（章）
项目经理
日期
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师
日期
总监理工程师审核意见：
项目监理机构
总监理工程师
日期
注：
本表由承包单位填报，一式六份，建设单位、监理单位、施工单位各存二份。
项目名称：
中国石油独山子石化公司改扩建炼油及新建乙烯工程
报审表
单位工程名称：
单位工程编号：
E-224-02-25
分包单位
我单位已完成了30万吨/年高密度聚乙烯装置聚合反应框架钢结构吊装施工方案工程施工组织总设计／施工组织设计／施工方案文件，并经我单位上级技术负责人审核批准，请予以审查。
附：
聚合反应框架钢结构吊装施工方案
项目经理：
分包单位（公章）
年月日
总包单位
审查意见：
专业工程师：
年月日
审查意见：
是否需要签认□是□否HSE经理：
是否需要签认□是□否质量经理：
是否需要签认□是□否施工经理：
总承包单位（公章）
年月日
建设单位
审批意见：
审定结论：
□同意□修改后报□重新编制
项目负责人：
建设单位（公章）
年月日
中国石油独山子石化改扩建炼油及新建乙烯工程
30万吨/年高密度聚乙烯装置安装工程
聚合反应框架钢结构吊装施工方案
（文件编号：
E-224-02-25）
中国石油天然气第一建设公司
CHINAPETROLEUMFIRSTCONSTRUCTIONCORPORATION
版次
日期
说明
编制
校核
审核
批准
001
2007.6.10
目录
1.编制说明1
2.工程概况1
3.施工顺序3
4.施工方案：
3
5.安全措施15
6.施工机具使用计划16
7.施工手段用料计划16
8.附表、图17
1.编制说明
1.1工程说明
30万吨/年高密度聚乙烯装置是中国石油独山子石化公司改扩建炼油及新建乙烯工程的配套项目之一，装置代码224。
本装置采用BP-Solvay公司的InnoveneS低压淤浆工艺，既可生产单峰也可生产双峰高密度聚乙烯（HDPE）产品。
生产聚乙烯基础树脂设计能力为30万吨/年，装置连续运转，年操作时数8000小时。
装置的主要原料有乙烯、丁烯-1、己烯-1、异丁烷、氢气、三乙基铝等，可生产82个牌号的HDPE产品，其中典型产品牌号为14个。
1.2编制依据
1.2.1《独山子石化30万吨/年高密度聚乙烯装置施工组织设计》
1.2.2《钢结构设计规范》GB50017-2003
1.2.3《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003
1.2.4《石油化工起重施工规范》SH/T3536-2006
1.2.5750t履带吊吊装参数性能表
1.2.6150t履带吊吊装参数性能表
2.工程概况
2.1施工内容
30万吨/年高密度聚乙烯装置环管反应框架钢结构材质为Q345，总重710t,标高最高处▽63.78m。
聚合反应框架以5-7轴D-C框架为主，其余框架钢结构标高与重量较轻，故不再叙述。
聚合反应钢5-6轴D-C采用成框吊装，6-7轴D-C钢结构从标高▽29.4m处分为上下2片成片（片一、片二）吊装的施工思路。
其中5-6轴D-C钢结构到货后在聚合反应框架东北侧预制，7轴D-C钢结构在聚合反应框架北侧预制。
（详见附图一）
根据现场的实际情况和以往我公司设备吊装经验，环管反应器钢结构采用“单吊车提升法”吊装。
主吊吊车选用LR1750履带吊车，抬尾吊车选用SC1500-2履带吊车（钢结构具体分段和吊车选用情况见工程实物量表）。
2.2工程实物量
表1：
工程实物量表
名称
区域
外型尺寸（mm）
设备净重（t）
基础标高（mm）
选用吊车
框架
一
5-6轴D-C（▽10.25m-▽63.78m）
8500×3000×53780
195.7
10250
750t履带吊
片一
7轴D-C片（▽10.25m-▽29.4m）
8500×19150
32.7
10250
750t履带吊
片二
7轴D-C片（▽29.4m-▽63.78m）
8500×34380
53.1
29400
750t履带吊
2.3工程特点分析
聚合反应框架5-7轴D-C钢结构位于环管反应器之间，其重量大，顶标高度高，框架内设备较多。
根据现场环境和大型吊车等实际情况,5-6轴D-C钢结构采取成框吊装的施工思路。
由于在框架吊装完毕后在框架内部▽53m处有2台低压闪蒸罐顶部过滤器（S-4002A/B，重量14t）需要吊装就位。
所以要求框架5-6轴C面▽55.8m、▽59.8m和▽63.78m横梁（为保证吊装时框架的整体强度和稳定性，在吊装时需在5-6轴C面▽55.8m、▽59.8m和▽63.78m处各焊接1根临时加固梁）和5-6轴D-C框架▽58m、▽59.8m、▽63.78m平台暂不安装。
图1:
低压闪蒸罐顶部过滤器（S-4002A/B）位置示意图
7轴D-C片上下2片都采用主体成片，横梁斜撑单根预制、安装的施工思路。
为以后顺利吊装框架内设备要求框架进行预留（详见《聚合反应框架内设备吊装》），待框架内设备吊装完毕后，将其完善。
为避免影响吊装的框架上的三角支架均暂不安装。
3.施工顺序
施工准备→钢结构现场预制→焊接主吊和抬尾吊耳→750t履带吊进场→钢结构5-6轴D-C框架吊装就位→钢结构7轴D-C片一吊装就位→设置缆风绳→钢结构7轴D-C片二就位→设置缆风绳→750t履带吊退场→连接7轴D-C片和5-6轴D-C框架横梁、斜撑→拆除缆风绳→框架内设备吊装就位→恢复妨碍吊装而未安装的构件、劳动保护。
3.1现场准备：
`
对750t履带吊站位地点已进行过处理（吊装环管反应器前已进行过回填夯实处理,地耐力已达到30t/㎡的吊装要求）。
150t履带抬尾行进路线地基进行平整、压实处理，再在靠近钢结构框架一侧铺设钢板，使施工场地符合吊装要求。
4.施工方案：
框架钢结构用成框预制和吊装的原则，吊装时采用“单吊车提升法”吊装就位。
主吊车为一台750t履带吊，抬尾吊车为一台150t履带吊。
片一和片二钢结构采用成片预制和吊装的原则，吊装时采用“单吊车提升法”吊装就位。
主吊车为一台750t履带吊，抬尾吊车为一台150t履带吊。
其中框架和片一、片二的吊装工艺基本相似，所以仅以框架（重量最大、吊装高度最高）为例叙述。
4.1框架施工方案
4.1.1.框架吊装工艺参数
设备净重：
195.7t（其中吊梁、吊耳板和加固重量3t）
外形尺寸：
8500mm×3000mm×53780mm
重心位置:
▽37.7m（距此框架底27.7m）
就位顶标高:
▽63.78m
4.1.2.吊装过程
根据图纸要求把5-6轴D-C整框预制,预制完成后按照附图焊接吊装吊耳和吊梁。
达到吊装条件后让750t履带吊和150t履带车吊按附图一所示位置站位。
✧吊装准备
750t履带吊与150t履带吊按要求站在指定位置，然后依次将吊装机索具等设置完毕，所有准备工作进行完毕并经联合检查合格后，由吊装总指挥签署起吊令，正式开始吊装。
✧始吊状态
把750t履带吊车吊装索具通过1根200t级平衡梁与吊梁连接好；150t履带吊车吊装索具通过1根100t级平衡梁与抬尾吊耳连接（见图1）。
检查符合吊装要求后750t履带吊和150t履带吊同时起升，将框架吊离胎具200mm，这时150t履带吊停止起钩，在保证框架不触及地面的情况下把设备向前送。
当框架与地面大概呈垂直时，抬尾150t履带吊开始回落吊钩，直到抬尾索具不再受力后将抬尾索具摘掉；主吊750t履带吊吊住框架向安装位置旋转臂杆，待框架对正基础后回落就位，然后固定柱脚，摘掉吊装索具
✧中间状态
正式吊装开始后，两台吊车同时提升，待框架离胎具500mm时，抬尾吊车停止起升，在保证设备底部不接触到地面的情况下缓缓向主吊车行走，同时主吊吊车继续提升，保证主吊索具的竖直起升，当框架与地面交角接近竖直时，主吊吊车停止起升，抬需尾吊车缓缓回落吊钩，使反应器逐渐由倾斜变为竖直状态。
✧就位状态
框架处于竖直状态后，750t履带吊车停止起升，150t吊车摘钩后，主吊吊车起升框架反应器离地面200mm高时，向基础方向缓慢转动吊车桅杆。
待框架靠近基础时，再次提升环管框架直至高出基础至200mm，然后向基础方位趴桅杆，当框架到达基础位置时按照图纸方位要求旋转框架，逐渐回钩，使环管反应器安装就位。
5.1吊装计算
✧始吊状态
主吊吊车受力（抬头力）：
P1=g+G×（27700-9600）/（53780-10780-9600）=25+195.7×18100/33400=131.1t
式中，P1—主吊吊车受力
g—主吊吊车吊钩、平衡梁及索具重量，g=25t
G—框架净重，G=195.7t
抬尾吊车受力（抬尾力）：
P2=g1+G-（P1-g）=3+195.7-（131.1-25）=92.6t
式中，P2—抬尾吊车受力
g1—抬尾吊车吊钩、平衡梁及索具重量，g1=3t
图2:
始吊状态示意图
◆框架始吊状态工艺参数表如下
吊物名称
框架
吊装状态
始吊状态
设备参数
内直径（mm）
壁厚（mm）
高度（mm）
基础标高（mm）
吊装高度（mm）
53780
10000
项目
主吊车（750t）吊装重量（t）
溜尾吊车（150t）吊装重量（t）
计算重量
106.6
89.6
吊钩索具
25t
3t
吊装总重量
131.1
92.6
主吊车参数
型号
LR1750
级别
750t
工况
SDB
主臂杆长度
98m
副臂长度
超起配重
400t
超起配重半径
R20m
履带尺度
11.9m×10.8m
工作半径
R36.8m
额定吊装负荷
189t
主吊车负荷率
131.1/189=69%
抬尾吊车参数
型号
SC1500
级别
150t
工况
主臂长度
30.5m
副臂长度
主车配重
64.9t
超起配重
履带尺度
8.9m×6.9m
工作半径
R=8.0m
额定吊装负荷
109.3t
抬尾吊车负荷率
92.6/109.3=85%
吊装绳索
设
置
一、主吊绳索具
主吊耳为一根200t级自制吊梁（详见附图二），平衡梁为一根200t级别自制管式平衡梁（详见俯图三）；平衡梁下部选用2根130t/Φ118mm/24m（周长）无接头绳圈平衡梁上部选用2根240t/Φ160mm/12m（周长）无接头绳圈。
（这2个绳圈还能用吗？
）
二、抬尾绳索具：
吊耳使用2个50t级板式吊耳（详见后附图二），平衡梁为一根100t级别自制管式平衡梁（详见附图三）。
平衡梁下部选用2根Φ60mm/16m插制钢丝绳，每根折为4股使用，安全系数11，满足安全要求；平衡梁上部选用2根Φ60mm/30m压制钢丝绳，每根折为4股使用，安全系数9.2，满足安全要求。
✧中间状态
在框架吊装过程中，根据几何关系，溜尾力逐渐减小，抬头力逐渐增大，不再计算中间状态下的吊车受力。
图3:
中间状态示意图
✧就位状态
主吊吊车受力：
P1=g+G=25+195.7=220.7t
式中，P1—主吊吊车受力
g—吊耳、吊钩、索具重量，g=5t
G—框架净重，G=195.7t
图4:
就位状态示意图
就位状态750t吊车桅杆距离框架最近距离为4307mm>200mm,吊车定滑轮中心至吊钩底部25640mm>9100mm（吊车定滑轮中心至吊钩底部安全距离），满足安全要求。
◆框架就位状态吊装工艺参数表如下：
名称
框架
吊装状态
就位状态
设备参数
内直径（mm）
壁厚（mm）
高度（mm）
基础标高（mm）
就位顶部标高（mm）
53780
10000
63780
项目
主吊车（750t）吊装重量（t）
抬尾吊车（150t）吊装重量（t）
设备净重
195.7
吊钩索具
25t
吊装总重量
220.7
主吊车参数
型号
LR1750
级别
750t
工况
SDB
主臂杆长度
98m
副臂长度
超起配重
400t
超起配重半径
R20m
履带尺度
11.9m×10.8m
工作半径
R27m
额定吊装负荷
247t
主吊车负荷率
220.7/247=89%
吊装绳索设置
一、主吊绳索
吊耳、平衡梁厂商自带；平衡梁下部选用2根130t/Φ118mm/24m（周长）无接头绳圈，平衡梁上部选用2根240t/Φ160mm/12m（周长）无接头绳圈。
5.校核计算
5.1吊耳强度校核
主吊耳选用1根200t级管式吊梁（见附图二）；抬尾吊耳选用2个35t级板式吊耳（见附图三）。
主吊耳强度校核：
图五:
主吊梁弯矩、剪力示意图
吊梁应力计算:
主吊梁选用Φ480×20
主吊梁按弯矩和剪力最大处进行强度计算,吊耳应力计算应满足下式：
σ=
≤
=137MPa
式中,
——钢材强度设计值，由GB9948查得无缝钢管（材质为20#）许用应力
=137MPa；
τ——吊耳管根部横截面平均剪切应力，针对塑性材料
=
则
=0.7×137=96MPa；
τ=
=
=36.7MPa≤
=96MPa
A——吊耳管根部的横截面积，A=26125.48mm2；
σu——吊耳管根部弯曲应力，Mpa
σu＝
=
=
=133Mpa；（此处该怎么选吊梁）
L——吊耳管计算长度，L=400mm；
K1——偏载系数，K1=1.1；
K2——动载荷系数，K2=1.1；
W——为管轴抗弯截面系数，查得W=2908752mm3
M——为管轴根部弯矩；
代入数据得：
σ合=
=
=109.7MPa≤
=137Mpa
吊耳板强度校核:
孔壁A—A截面的挤压应力校核：
≤[σ]=113MPa
式中，P——吊耳受力,P=
=
=1160305.3N
r——吊耳孔半径，r=d/2
k1—偏载系数，k1=1.1
k2—动载系数，k2=1.1
δ—板厚，δ=40m
代入数据得：
=
=100.6MPa≤[σ]=113Mpa
孔壁B—B截面的拉应力校核：
≤[σ]=113MPa
代入数据得：
=90.6MPa≤[σ]=113MPa
5.2加固支撑校核:
加固梁选用2根HW250×250×9×14型H钢,材质为Q345，许用应力
[σ]=170Mpa（GB/T1591）。
框架加固与横梁组成超静定结构（详见后附图四）,在计算时假
设2根加固梁承受全部重量（偏安全）,计算时按照加固梁按照轴
向拉伸考虑。
加固梁受力：
由平行四边行法则得：
N1=N2=G1/cos（61/2）°
=49.4/0.86=57.4t
式中，N1——加固梁受力,N1=57.4t×9800=562520N
G1——加固梁N1,N2所受合力,G1=G/4
加固梁强度校核:
σ=N1/A=562520N/9218=61≤[σ]=160Mpa
式中，N1——加固梁受力,N1=562520N
A——加固梁截面积,A=9218㎜2
5.3平衡梁校核
●平衡梁校核
选用Φ480×20的20＃热轧无缝钢管A=28902.65mm2,W=3191342mm3,i=162.8mm，自重q=226.9㎏/m，
=57.1〈150
受力分析：
由几何条件得：
l0=9300mm
由力的三角形法则得
T=113.8t；N=58.9t
板式吊耳的计算：
孔壁A—A截面的挤压应力校核：
≤[σ]=113MPa
式中，P——吊耳受力,P=
=
=1160305.3N
r——吊耳孔半径，r=d/2
k1—偏载系数，k1=1.1
k2—动载系数，k2=1.1
δ—板厚，δ=110m
代入数据得：
=
=127.5MPa≤[σ]=113Mpa
孔壁B—B截面的拉应力校核：
≤[σ]=113MPa
代入数据得：
=82.4MPa≤[σ]=113MPa
平衡梁验算：
★强度校核
=124.7Mpa式中：
f—钢材的抗弯强度设计值，对于20#钢取215MPa；
A—截面净面积；
N—绳扣拉力的正向分力
—截面塑性发展系数
M—绳扣拉力产生的弯矩
所以满足要求。
★稳定性校核
式中：
βmax等效弯矩系数，取1.0
γx—截面塑性发展系数圆环取1.15；
γR—抗力分项系数，20#钢取1.087；
NE—欧拉临界力NE=π2EA/λ2=2.9×106N；
材料的弹性模量，钢材E=2.06×105N/mm2；
φ—轴心受压构件稳定系数，查表得φ=0.813
N—正压力，N=1.1×1.4×58.9×9800=888918.8N；
中部弯矩：
=3.4×108Nmm
代入数值计算，得：
σ=184.8MPa≤f=215Mpa，满足要求
2框架整体强度计算
框架在始吊状态按照单跨梁考虑，框架重量G=195.7t=1917860mm，长度L=53780mm,
框架承重按照均布置载荷考虑q=G/L=35.7N/mm。
框架截面系数W=18484000mm3
，A=154000mm2（仅考虑4根立柱的截面系数和截面积，偏安全）
图4:
始吊状态框架受力示意图
=168.7MPa≤[σ]=
=3.9MPa≤[
]=
所以满足要求
6.安全措施
6.1安全管理网
为确保吊装安全，环管反应器吊装将成立吊装安全组织机构。
吊装总指挥——由项目经理兼任；吊装副总指挥——由起重队长兼任；
安全总监——由项目主管技术副经理兼任。
吊装作业时，吊装总指挥（项目经理）在现场进行作业指挥，并签属起吊令。
3安全保证措施
参加安装的工人必须持有本岗位的操作合格证和劳动部门要求的安全操作合格证。
进入现场人员要做好“三保”利用，必须佩带好安全帽。
高处作业（≥2m）要设置可靠的防护措施，带好安全带并拴挂在稳固点上。
所用工具应有保险绳，不准随意抛投物件、工具。
吊装前要严格检查各种吊装索具是否合理、完好、符合要求。
正式起吊前，要进行试吊，合格后方可正式吊装。
吊装时吊装现场吊装作业区设置警戒线，设专人警戒，非吊装施工人员严禁入内。
吊装时施工人员不得在工件下、受力索具附近及其他危险地方停留，不得随同工件或机具升降。
在吊装过程中应有统一的指挥信号，做到信号传送准确，各岗位要各负其责。
必须严格按各自的安全操作规程进行操作，防止触电、高空坠落等事故的安全措施。
五级风以上，能见度低的情况下不准吊装。
脚手架的搭设必须牢固,必要时应架设护栏。
脚手架搭设完毕后，由项目部质量安全办公室会同工程办和使用单位联合检查验收，经查验合格挂醒目“标识牌”后方可使用。
7.施工机具使用计划
施工机索具一览表：
序号
名称
规格、型号
单位
数量
备注
1
750t履带吊
台
1
主吊
2
100t履带吊
SC1500-2
台
1
抬尾
3
150t履带吊
CKE2500
台
1
主吊
4
卸扣
17t
个
2
5
卸扣
35t
个
6
6
钢丝绳扣
Φ56
m
40
吊装绳扣
7
钢丝绳扣
Φ47
m
80
吊装绳扣
8
钢丝绳
Φ16
m
1200
缆风绳
9
倒链
5t
个
4
10
倒链
5t
个
4
8.施工手段用料计划
手段用料一览表
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
钢板
δ=30
m2
2
吊耳
2
钢板
δ=30
m2
72
吊车路基
3
钢管
Φ325×10
m
1
平衡梁
4
钢管
Φ219×14
m
4
吊耳
9.附表、图
附图一：
施工平面布置图
附图二：
200t级管式吊梁和加固制作图
附图三：
50t级板式吊耳制作图
附图四：
70t级管式吊梁制作图
附图五：
20t级板式吊耳制作图
附图六：
200t级平衡梁制作图
附图六：
单片吊装平衡梁图
单片吊装吊耳
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