C8 切割塔整体吊装技术探讨

2022-03-07姬鹏孙贺

石油化工建设 2022年11期

姬鹏孙贺

中石化第十建设有限公司山东青岛 266500

某石油化工集团千万吨级炼化一体化项目中，苯乙烯装置有两台超大型塔器，其中C8切割塔长度近80m、直径2.8m、壁厚22mm，是典型的细长薄壁设备。此台塔的吊装是本装置建设的关键节点，通过优化设计吊耳的形式和位置，以及相关计算校核，确定了C8切割塔的吊装方案，保证设备的安全顺利吊装。

1 主吊车和抬尾吊车受力计算

C8切割塔净重161t，附件（含附塔管线、梯子平台、电仪和保温等）重量为45t，钩头重量15t，吊索具重量5t，所以吊装总重量为226t。

重心计算见式（1）。

式中：Gi——设备各部件重量；

G——设备总重量；

Xi——设备各部件重心高度；

X——设备重心高度。

主吊车和抬尾吊车受力计算见式（2）。

式中：F1——起吊时主吊车承载设备重量；

F2——起吊时抬尾吊车承载设备重量；

X1——主吊耳距重心距离；

X2——抬尾吊耳距重心距离。

根据以上公式即可计算出设备的重心高度、起吊时主吊车和抬尾吊车受力（起吊时主吊耳和抬尾吊耳受力）。根据图1 中设备的主吊耳位置，将各部件重量代入上式，求得起吊时主吊车承载124t，抬尾吊车承载82t。

图1 主吊耳位置示意图

2 吊车配置

根据现场平面布置、设备高度和重量，拟采用XGC12000 型800t 级履带式起重机主吊、QUY300 型300t 级履带式起重机抬尾。主吊车和抬尾吊车工艺参数见表1 和表2。

表1 起升时吊装参数

表2 就位时吊装参数表

3 吊耳设计

主吊耳设计为管轴式吊耳，为了减小设备局部应力，将吊耳管轴外径增加至600mm。为了降低设备起吊时的挠度，主吊耳设置位置向下移动至距离上封头切线11.7m 处，设计图见图2。抬尾吊耳根据规范选用2 只50t级板式吊耳。

图2 主吊耳设计图（材质Q345R）

C8切割塔壁厚仅22mm，为了确保吊耳处设备局部强度满足要求，依据WR107 公报，使用SW6- 2011 分别在设备起吊和就位两种情况下进行校核计算。

3.1 校核基本参数

图3 为吊耳应力计算简图。柱壳内径Di=2800.00mm；柱壳公称厚度T=22.00mm；圆形附件或接管外径D2=600.00mm；接管伸出长度H=240.00mm；附件位置L=11700.00mm；水平力V1=1030000.00N；水平力V2=620000.00N。

图3 吊耳应力计算简图

壳体集中系数和几何系数：径向力Fz=0N；轴向力Vx=103.0 ×104N；周向力 Vy=62.0 ×104N；弯矩Mx=1488.0×105N·mm；弯矩My=- 2472.0×105N·mm；扭矩Mt=0N·mm；薄膜应力集中系数Kn=1；弯曲应力集中系数Kb=1；壳体几何参数γ=Rm/ (T- C+T3)=64.136；连接件几何参数β=0.5×0.875×D2/ Rm=0.186。

3.2 应力计算公式

Fz 引起的薄膜应力:

Fz_M=Kn×W×Fz/ (Rm×TT)；

Fz 引起的弯曲应力:

Fz_B=6×Kb×W×Fz/ (TT×TT)；

Mx 引起的薄膜应力:

Mx_M=Kn×W×Mx/ (Rm×Rm×β×TT)；

Mx 引起的弯曲应力:

Mx_B=6×Kb×W×Mx/ (Rm×β×TT×TT)；

My 引起的薄膜应力:

My_M=Kn×W×My/ (Rm×Rm×β×TT)；

My 引起的弯曲应力:

My_B=6×Kb×W×My/ (Rm×β×TT×TT)；

P 引起的周向薄膜应力:P_MC=P×R/ T1；

P 引起的轴向薄膜应力:P_MA=0.5×P×R/ T1；

Mt 引起的剪应力:

Mt_S=Mt/ (2×π×R0×R0×TT)；

Vx 引起的剪应力:Vx_S=Vx/ (π×R0×TT)；

Vy 引起的剪应力:Vy_S=Vy/ (π×R0×TT)；

3.3 应力计算结果

最大表面应力Smax=545.1MPa；

最大膜应力Sm=192.0MPa；

材料许用应力Sa=185.0MPa；

Smax≤3Sa=3×185.0=555.0MPa)，且Sm≤1.5Sa=555.0MPa,满足要求。

4 吊索具配置

设备直径为2.8m，主吊耳为管轴式吊耳，因此选用支撑长度3.3m 的300t 级支撑式组合平衡梁一组。根据吊装重量、提升高度、吊装方法和索具规格、尺寸等因素选择主吊车钢丝绳及卸扣。钢丝绳在绕过不同尺寸的销轴或滑轮时，其强度能力应根据弯曲情况折减。折减后的钢丝绳强度能力可依据《石油化工工程起重施工规范》SH/ T3536- 2011 确定。吊装示意图见图4。起吊时设备弯矩图见图5。