橇装设备底座吊装受力分析

Shandong Industrial Technology

山东工业技术

山东工业技术

Shandong Industrial Technology

2013年

第15期

海上平台采油设备、海上FPSO 采油船上的采油设备以前全是依赖进口，2003年以后中海油为了推进海洋油气装备国产化，其中电脱水设备是采油装备上的主要设备。需要设计适用于海油工况条件下的电脱水橇装设备，必须能经受在船体的震摇、摆动、晃动等恶劣工况条件下的运行考验。橇装设备的底座和吊耳的受力分析急待解决，电脱水橇装设备先后在BZ25-1，CFD13-1和西江文昌浮式油轮上取得了很好的应用，为以后电脱水橇装设备的底座及吊耳的设计提供了宝贵经验。

1橇装设备吊装概述

橇装式是将功能组件集成于一个整体底座上，可以整体吊装、移动的一种集成方式。橇装首先是一个整体模块，一个相对完整功能的工艺系统的集成。其优点是减少现场的安装和链接工作环节，省时、节约占地等。实现橇装设备必须良好的橇装上的各个部件的配合，从而达到性能的优越性。橇装设备需设计底座、梯子、平台、容器、管道、仪表、电器及工艺内件，这些元件的良好选型和设计才能满足最终橇装设备的工艺要求，底座经过强度及扰度计算后选择合适的型钢。在成橇设备的底座设计中，设备的底座通常在主框架的两个主纵梁上设有两组对称的吊耳，同时为了更好的保护橇装设备内各个部件不受吊装时钢丝绳的影响，在吊装过程中还需设计撑杆。撑杆的作用是将钢丝绳撑开，以达到吊装时钢丝绳基本与橇装设备的最大外轮廓一致。上部用两个吊钩进行同时吊装，上部钢丝绳角度一般为60°。

图1吊装加撑杆示意图

2底座及吊耳的受力分析

本文以KL3-2项目中电脱水橇块为研究对象，该电脱水橇块底座长度为18m ，宽度为5.1m 。底座的主框架是由H 型钢焊接而成，底座内部为H 型钢的框架结构，除了主框架上的两纵根外在鞍座下面相对应的底座上还设置了四根横梁。

该底座上设置了对称的四个吊耳，吊耳选用60mm 厚的钢板，其两侧加8mm 厚的补强环板构成，其材质为Q235A （其材料特性杨氏模量取为E=200000）。吊耳位于罐体两鞍座的间距位置，主要作用是吊装时对纵梁起到加强作用，同时又满足了吊装时吊耳间的横向弯矩需要的强度。

2.1吊装状态下底座的受力分析

底座H 型钢数据如下：1）吊耳间距12.8m ；2、H 型钢规格为H300x300x10x15；3、底座在吊装状态下重量为16500kg 。

第一步:根据载荷算出中间处最大弯矩Mmax=WL 2/8=983040kg-cm 计算出需要的H 型钢截面模量为633cm 3，目前选择的H 型钢截面模量为1370cm 3。

第二步:计算型钢的剪切力F s=R max /Aw =25.5kg/cm 2，目前选择的H 型钢材料允许的剪切力为940kg/cm 2。

第三步：计算底座在吊装状态下的最大扰度δw =(5*w*L^4)/(384*E*I)=4.09cm ，工程要求最大扰度控制在L/300=4.27cm 。

以上计算主要计算所选取的H 型钢是否满足强度的要求，如果计算后H 型钢的强度满足不了要求可以选择大的H 型钢或选择强度高的材料，例如Q345B 。

2.2吊装状态下吊耳的受力分析

吊点数据如下：1）吊耳钢板厚度60mm ；2）吊点材质Q235A ；3）单个吊耳需承受的载荷为165000N 。

为了更好地分析吊耳受力，分别对两种状态下吊耳的受力进行分析。一种是吊耳上不加筋板的情况，另一种是在吊耳两侧加筋板，并在将吊耳与H 型钢的腹板相焊接如图2。

图2吊耳结构图

两种状态都采用相同的吊装角度和载荷，吊耳的分析主要研究吊耳局部受力情况，H 型钢的受力计算可以安装简支梁受力进行分析。吊装时无筋板状态的吊耳局部最大应力低于有筋板局部最大应力。同时最大局部应力是位于在吊耳孔的圆弧半径上表面，根据吊耳按照实际的载荷在吊装状态下计算的厚度，再考虑动载荷系数1.5，吊耳的厚度在选择上往往是计算厚度的2.5倍。

吊耳两侧有筋板对吊耳的受承载情况有明显的帮助作用，同时吊耳上增加环板能有效的对吊耳有加强作用和减少钢丝绳的剪切力。虽然筋板的存在减少了吊耳的总承载力，但筋板约束了吊装时吊耳的变形趋势造成吊耳处局部应力加大。

吊耳的受力计算：第一步计算吊耳拉伸、弯曲、剪切的面积（面积为吊耳的截面积加环板的截面积）；第二步计算允许的拉伸、弯曲、剪切的力；第三步允许的拉伸、弯曲、剪切的力除以应力的实际值；第四步判断安全系列，本项目算下来都在7.15以上远远高于2.5倍的许用应力。

吊耳的焊缝强度计算：通过选择角焊缝高度，按照实际的角焊缝的长度计算出总焊缝面积，通过总焊缝面积以及焊缝的允许强度计算出总的焊缝能够承受的载荷量与实际的载荷量进行对比。

3结论

吊耳设置时尽量设计在鞍座处并且鞍座下的底座需设置四根H 型钢的横梁。

吊耳的设计尽量增加环板，并且吊耳及吊耳环板上需倒圆角来减少对钢丝绳的剪切力。

吊耳与H 型钢的腹板需焊接牢固，焊角高度需进行计算。吊耳与筋板以及与腹板的焊接需进行磁粉探伤。

底座的设计尽量保证吊装及橇装设备在承载时是通过底座整个框架来传递力。

吊耳在H 型钢梁上位置的选取需恰当，尽量保证（下转第24页）

橇装设备底座吊装受力分析

卢永生

（江苏三星科技有限公司，江苏扬中212200）

【摘要】本文根据橇装设备的吊装状态下底座受力情况，运用材料力学公式对底座进行受力分析。分析结果为橇装设备吊耳的设置及型钢选型提供了参考，从而更好地保证底座在选材上的经济性及吊装时的安全性。

【关键词】底座；吊耳；受力

分析

27

2013年

山东工业技术

Shandong Industrial Technology

第15期

Shandong Industrial Technology

山东工业技术

（上接第27页）吊耳间的跨距与悬出吊耳外的长度相适应，从而将扰度控制在合理范围内。

【参考文献】

［1］HG21574-2008，化工设备吊耳及工程计算要求[Z].

［责任编辑：刘帅］

图2

4

数据采集通道装置设计与安装的可靠性技术措施

4.1

关于功能模块的自诊断

测量、扫描功能模块要选择对因地电位的不同引起的共模干扰和对工频串模干扰有一定范围的抑制功能的产品。一般功能模块的实时在线诊断最简单易行的方法是进行在线的读、写操作检验,定时的访问诊断。对A/D 转换器的工作状态应能实时跟踪,当诊断出其工作不正常时,能及时地向处理机汇报并报告故障源。

4.2

数据采集通道系统的自诊断和自恢复

为解决和克服偶发性“死机”现象,仅有一般的“看门狗”是不够的,还应有硬件的系统诊断与自恢复功能,即建立程序运行监视程序。在线诊断出运行程序“死锁”或“飞掉”时,无论系统处于什么状态,都能自动重新启动程序运行。4.3模拟量输入信号预处理与信号互连技术

工业现场通常都存在由于强磁场机械的开闭,因信号传输中靠近动力电缆受到的干扰,不希望出现的热电偶效应,大地电位差等原因造成的噪声干扰源。系统设计者必须采取信号预处理措施和采用合理的信号连接技术将噪声限制到容许的范围内,以使数据采集处理装置能适应各种工艺环境。

5结语

综上所述，水泥厂余热发电监测系统对于发电机组的运行状况掌控来说，起到了极其重要的作用，但是监测系统在进行安装设计的过程中，务必要针对其中所涉及到的多个方面重点方面加以处理，防止出现故障问题的可能性。良好的对于各个部分所可能出现的问题加以解决，对于整个发电机组的长久运行有着极为重要的作用。

【参考文献】

［1］高世雄．余热发电系统[J]．水泥，1987（01）．

［2］胡亚民．水泥窑余热发电技术应用现状和发展前景[J]．新世纪水泥导报，1999（06）．

［3］张才雄．亚洲水泥公司花莲水泥厂3000t/d SP 窑带余热发电生产线简介[J]．水泥工程，1996（06）．

［责任编辑：丁艳］

（上接第44页）3.2.4水环境保护

桥梁施工尽量选择枯水期;钻孔过程中产生的废泥浆进行沉淀处理，废水沉淀后用于绿化;检查施工机械，防止油料泄漏;施工材料如沥青、油料等严禁堆放于民用水井及河流水体附近，并备有临时遮挡的帆布，必要时设围栏，并设防雨棚;尽量租用当地民房，无法避免新建的施工营地应设置化粪池;搅拌站的洗涤污水，设置三级防渗沉淀池、沉砂池，污水集中排至池中，经沉淀后用于搅拌站场区和施工便道降尘及沿线绿化，沉淀后的固体成分定期清理。3.2.5文物保护

施工前对线位走廊带内可能涉及到的文物点进行勘探和考古发掘;施工中发现未知文物，应立即停止施工并向当地文物部门报告，进行抢救性挖掘后再重新开工。3．3营运期

3.3.1生态环境保护

对用地范围进行绿化，包括中央分隔带、路基及平交路口绿化;搞好边坡防护，种植草皮或采取其他生物措施，稳定边坡;调整作物布局，道路两侧30m 范围内不宜种植蔬菜瓜果等作物，并调整公路两侧近距离范围内的农业结构。3.3.2噪声污染防治

沿线敏感保护目标如学校、医院、养老院等周围，可设置声屏障;距离较近的村庄可采用种植隔声林带、加高院墙与安装隔声窗相结合等方式。同时，加强车辆管理，对噪声监测达不到国家规定标准的车辆不得上路;敏感保护路段夜间禁止鸣喇叭;并加强道路养护，保持路面平整。

3.3.3

其他环保措施

加强村镇规划建设，并提出防护距离的控制要求，如道路两侧200m 范围内不再新设居民点、学校、医院等敏感点;如有服务区、收费站应设污水处理设施，污水经处理后集中考虑进暂存池，用于沿线绿化浇灌;辅助设施采用清洁能源，锅炉设除尘设施，使锅炉排放的烟尘浓度达到国家排放标准;及时清运生活垃圾并妥善处理。3.3.4风险事故应急处理

一旦发生事故，及时通报有关部门，立即启动应急预案，采取相应措施处理;禁止车辆超载，运载有毒、有害、易燃、易爆等危险品的车辆须持有公安、消防、交通等部门审验签发的准运证明;遇雨、雪、路面结冰、大雾、风沙等情况应限速行驶;加强对公路行驶车辆的动态监控和管理，加强巡视。

4结论

综上所述，公路建设项目在设计期、施工期及营运期过程中，应根据不同的保护对象、保护时段，采取相应有效的环保措施，确保对公路沿线生态环境、大气环境、声环境、社会环境、自然景观等产生的不利影响降到最小。

【参考文献】

［1］曾昆，曾晟.公路建设项目声环境影响的评价[J].交通标准化，2012（01）．［2］罗彦斌．连松岭浅谈农村公路建设对环境的影响[J].技术与市场，2011（08）．

［责任编辑：丁艳］

24