焦慧娟(中石化广州工程有限公司，广东 广州 510000)

0 引言

塔是化工、炼油、石油化工等生产中最重要的设备之一，为了方便检修和操作，塔设备一般都要设置专用的平台与梯子，在工程设计的分工中，塔平台与梯子一般由管道专业工程师规划并委托设备专业工程师设计，管道专业在规划设备平台时，主要基于以下几点考虑平台设置：(1)安全通道间距应符合防火规范要求；(2)平台荷载应满足设备外壁受力要求；(3)平台设置应满足敷塔管道阀门、仪表、弹簧支吊架的检修及操作要求；(4)在满足最小通行间距的前提下，尽量减少平台的数量和尺寸，节约造价；(5)平台间通道应尽量平整、通畅、美观。

本文剖析塔联合平台这一类较复杂的设计类型的规划方法，及一些有用的设计技巧，并设计了一个判断联合平台通道尺寸是否满足最小净宽的计算工具。

1 塔联合平台设计的要点

1.1 几种典型的塔布置方式

(1)直线布置。塔直线布置是最常见的联合布置方式(图1)，通常有塔中心线对齐与切线对齐两种方式，直线布置的塔群有管道进出管廊距离最短，检修侧空间大，整齐美观等优点，缺点是对装置的横向空间占地有一定要求。

图1 直线布置

(2)三角形或矩形成排布置。当塔之间有直接进料关系且工艺有自流等要求的时候，可按照实际情况将塔成排布置，采用此种布置方式时应将较小的塔放在外侧，尽量减少对内侧塔检修的阻碍，如图2所示。

图2 三角布置

(3)构架内布置。如图3所示，以下情况下时宜采用构架布置。

图3 构架布置

①直径小于等于1 000 mm的塔，由于本身稳定性的问题，一般考虑放入构架内，或放在构架两侧。

②对于设备材料比较特殊，设备外壁受力小或不宜焊接的设备，需沿设备设置构架检修。

③部分特殊的塔器如焦化装置的焦炭塔，需在设备上部安装除焦井架等，且设备间歇操作，温差变化较大，采用构架进行检修。

下文主要针对第一种最常见的直线型布置塔的联合平台进行分析。

1.2 几种典型的联合平台布置方式

(1)“球场型”布置，此种布置方式通常用于直径较小的多台镜像或对称的立式设备(图4)。这种布置方式有以下优点：①检修方便；②设备可就近布置，减少占地；③可共用直梯或斜梯；④简洁美观；⑤设备间平台较宽，可用于放置调节阀组，采样器，仪表箱等小型设施。

图4 “球场型”布置

(2)“葫芦型”布置，当设备距离较远或设备直径较大时，采用“球场型”布置，设备平台梁跨距较大，为了减少施工成本，往往采用“葫芦型”布置，如图5所示。采用此种布置方式，可以利用设备间的间距设置斜梯和走道，尽量减少使用直梯，使检修通道合理通畅。这种布置方式有以下优点：①节省成本；②减小设备平台梁跨度，减少设备受力，增加平台净空；③利用设备间的间距设置斜梯和走道，减少使用直梯，使检修通道合理通畅；④整齐美观。

图5 “葫芦式”布置

(3)“楼梯间或电梯”布置如图6所示。

图6 “楼梯间或电梯”布置

当立式设备管嘴较多，高度较高，需检修巡检层数较密集时，可在塔群之间设置楼梯间。这种布置方式有以下优点：①可满足复杂的塔群的楼梯设置；②可利用楼梯间敷设塔的公用工程管道；③整齐方便的斜梯规划。

但同时也有有如下缺点：①设计造价提高；②由于楼梯间与塔平台间存在热位移，管道在楼梯间支撑需设弹簧支吊架；③占用吊车检修空间。

2 塔联合平台设计的技巧

2.1 几种典型的联合平台通道布置方式

(1)当两层设备平台标高一致或接近时，平台之间直接用走道配合踏步连接，走道应尽量靠近设备中心线，多层的联合平台走道上下应对齐，以便使管道侧形成一个可供公用工程管道垂直敷设的纵向走廊，如图7所示。

图7 走道式联合平台

对于联合平台上工程管道(蒸汽，非净化风线等)，可统一沿管道侧的联合平台外延敷设，如图8所示。

图8 敷塔管道俯视图

(2)当两层设备平台标高不同时，平台之间用斜梯连接，斜梯与走道应间次错开(图9)。一般情况下，斜梯走双跑的外侧，一方面增大了内侧平台的大小以便于配管；另一方面，斜梯布置在外侧可更灵活的利用水平间距调整斜梯位置。

图9 斜梯式联合平台

当平台用斜梯连接时，以下尺寸间距应注意：D1、D2应大于800 mm。故有以下不等式：

式(1)～(6)中：x1为斜梯起步距A塔水平距离(mm)；x2为斜梯起步距A塔水平距离(mm)；R1为A塔外径(含保温)(mm)；R2为B塔外径(含保温)(mm)；W1为A塔平台外径(mm)；W2为B塔平台外径(mm)；L1为内侧走道宽度(mm)；L2为外侧走道宽度(mm)；D1为A塔最小通行尺寸(mm)；D2为B塔最小通行尺寸(mm)；H为斜梯高度(mm)，注：按照45°斜梯考虑，此高度即为两层平台高差。

规划平台层高时应注意以上不等式，当D1和D2无法避免小于800时，应考虑增大L1，即将斜梯向外侧移动以满足通行空间，但应注意L1+L2不应大于平台外径。

2.2 判断通道尺寸的技巧

在已知两塔外径(R1R2)、间距(X)、平台高差(H)、内侧走道宽度(L1)的情况下，塔的通行尺寸是否满足通道最小净宽(D≥800 mm)的要求，是塔联合平台设计时设计人必须要校核的问题，现实中设计人往往需要按照实际尺寸放样才能知道通道尺寸是否满足最小净宽要求，这样的办法必然会消耗设计人大量时间，降低设计效率。本文针对该问题，通过公式带入变换，求得D值与上述已知参数的数值关系，并利用Excel公式编程，提出一种快速判断通道尺寸是否满足最小净宽的技巧。

已知两塔间距X=X1+X2+H，经不等式计算可知，当D1=D2=D时，布置最紧凑，在可以通行的前提下，H值最小，所以利用勾股定理得到式(7)：

式中：H为输入变量；R1,R2,L1为已知变量；D为控制变量，通过式(8)(计算过程略)，求出D的值：

将此公式输入Excel计算程序，即可轻松得出在不同斜梯高度下通行尺寸的准确数值，准确判断斜梯是否可以布置。通过对比得出，在其他元素值一定的前提下，随着斜梯高度的增加，通行宽度尺寸在逐渐减少，当斜梯达到某一临界高度时，通行净宽最接近800 mm,当斜梯高度继续增大时，通行宽度即不满足最小净宽的要求。通过表1数据可知当斜梯高度高于3 400 mm时，通行宽度即不能满足通行最小净宽要求。

表1 不同斜梯高度下的通行尺寸

2.3 其他联合平台设计时应注意的问题

(1)安全梯的设置。根据GB 50160—2008 《石油化工企业设计防火标准(2018 年版)》第5.2.26条第3、第4条规定。

甲类气体和甲、乙A类液体设备联合平台的长度小于或等于15 m；

乙类气体和乙B、丙类液体设备联合平台的长度小于或等于25 m的，可设置1个通往地面的梯子，否则应设置不少于2个通往地面的梯子。

增加的安全梯可选用直梯，尽量设置在远离斜梯的设备另一侧，并与塔上的液位计合并考虑以兼做检修液位计的直梯。

(2)联合平台应考虑设备间热位移。由于各层平台生根的设备热胀不同，联合平台搭接处应采用铰接[1]，或预留间隙，避免因热胀导致的碰撞及焊缝撕裂。

(3)联合平台层高的设置。对于多塔的联合平台，应尽量将人孔所在层设置为同一标高，以方便设备检修，且开设人孔处平台应适当加宽。

(4)联合平台上阀组的设置。对于在塔联合平台上设置的阀组，应注意阀组生根点的平台位移，尽量利用自然补偿吸收热胀，无法利用自然补偿解决的，应设弹簧。

3 结语

塔的联合平台设计，是管道设计中一类比较复杂的设计问题，涉及的问题很多，如：消防及安全的要求、设备人孔、管嘴的角度、标高、设备内件检修吊装的要求、仪表液位计等元件的安装检修要求，巡检通道的合理布置与梳理以及最大化减少投资的要求等。塔联合平台相比较于单塔平台，减少了直梯，减少操作人员攀爬次数，扩大了检维修空间，优化了巡检路线。

本文通过平时对塔联合平台布置的思考，编写了塔平台高差自动计算的小程序，得出在其他元素值一定的前提下，随着斜梯高度的增加，通行宽度尺寸在逐渐减少，当斜梯达到某一临界高度时，通行净宽最接近800 mm,当斜梯高度继续增大时，通行宽度即不满足最小净宽的要求。