韩城第二发电厂锅炉汽包吊装

韩城第二发电厂锅炉汽包吊装
作者：惠双强吴千平
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第04期
摘要：在火电施工中，锅炉汽包吊装一直是一项很重要的施工项目，如何利用炉顶结构和选择合理的吊装机具，实现汽包安全快速吊装就位是我国大多数电力安装施工企业都会遇到的问题。

文章主要介绍了韩城第二发电厂新建工程锅炉安装时汽包吊装方案制定过程、存在的问题及对策，对类似汽包吊装有借鉴作用。

关键词：汽包吊装滑车组钢丝绳
1 概述
韩城第二发电厂2×600MW机组安装工程，锅炉为哈尔滨锅炉厂设计制造的强制循环燃煤锅炉，型号為HG－2045/17.3—PM6，亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、四角切圆燃烧、固态排渣、露天布置。

锅炉钢架左右宽度36.8米，前后深度49.4米，炉膛左右侧立柱间距为23.2米，顶板梁标高为87.420米。

锅筒外形尺寸为27940×2845×2178（mm），重量为242.6吨，吊耳间距20.726米，布置在锅炉钢架H-J之间距H轴2.44米，标高76.029米。

2 汽包吊装方案确定
在韩二有限与哈成套签订的合同中，合同附件之一《锅炉与附属设备合同技术规范
（1/5）》明确了汽包吊装方案，即利用两台15t卷扬机及两套180t滑轮组吊装汽包，吊装过程中汽包倾斜角度控制在45°以内。

吊装机具由哈锅厂提供。

经利用我公司获陕西省电力公司2003年度科技进步三等奖的《运用计算机技术快速确定汽包吊装方案》小型软件分析，汽包倾斜角度确定为45°后，在提升过程中当汽包高端到达各层平台时可得数据如下表：
由上表数据可得出如下结论：汽包倾斜45°提升过程中汽包高端与钢架梁相碰，因此当汽包到达这些位置时必须有侧向水平拉力，使汽包安全越过钢架梁。

汽包在炉膛零米完成由水平放置向45°倾斜过程中，高端先后要越过标高为6.5米、13.8米钢架梁，根据以往工程经验除了缓装吊装通道标高6.5米钢架梁外，还必须设置溜放系统使汽包高端不与标高13.8米处的钢架梁相碰。

汽包高端越过64.5米梁后进行降低倾斜角度垂直提升、高位调平，为使此过程顺利得以实现，需缓装H-J列间6.8列71.72米梁、30.0列71.72米梁。

综合分析制定汽包吊装方案为：在炉顶87.245米处布置两套200吨级移运支架总成、在炉左83.245米处布置的两套侧向牵引系统、在锅炉零米布置溜放系统。

锅筒吊装时首先利用
两套主吊系统和零米溜放系统实现锅筒零米水平放置向45°倾斜；然后利用两套主吊系统和两套侧向牵引系统，将锅筒倾斜角度控制在45°以内垂直提升；经高位调平、高空平移实现汽包就位。

汽包吊装系统布置如图一所示。

3 吊装机具布置方式
整套吊装系统分为3个子系统：主吊系统、侧向牵引系统、零米溜放系统。

主吊系统由16吨卷扬机（包括排绳器）、移运支架总成、60吨重物移运器、200吨滑车和专用吊板组合而成，具体布置形式如图二所示。

主吊系统可先在地面组装好后由吊车吊装就位。

两套移运总成用两根φ273×9的无缝钢管刚性连接，以用来平衡锅筒倾斜提升时对移运总成产生的侧向力，两管子的中部布置支撑，撑管下部布置小型移运器。

侧向牵引系统主要由布置在炉顶的两台10吨卷扬机和两套32吨滑轮组组成。

零米溜放系统主要由布置在炉底的两台5吨卷扬机和两套20吨滑轮组组成。

4 结构设计计算
4.1 每台主吊卷扬机所需钢丝绳长度及缠绕层数计算
4.1.1 每台主吊卷扬机所需钢丝绳长度计算
200吨滑车位置标高如图三所示
每台卷扬机所需钢丝绳总长度S，单位：米
S=S1+S2+S3+S4=1783+15.4+4+12=1769.4
上式中：
S1：动静滑车间所需钢丝绳长度，S1=L×N=82.726×21=1738；L：动静滑车间最大距离，L=87.323-4.561=82.762；N：滑车组穿绕钢丝绳股数，N=21
S2：两滑车上滑轮上缠绕钢丝绳长度，S2=π×D×10=π×0.49×10=15.4
D:滑车轮直径，D:=0.49
S3：卷扬机滚筒到静滑车中心所需钢丝绳长度，S3=4
S4：卷扬机滚筒预留钢丝绳长度，S4=12
4.1.2 卷扬机滚筒上缠绕钢丝绳层数计算
卷扬机滚筒每层缠绕钢丝绳长度Sn+1，单位：米
Sn+1=2mπ+(2n+1)（1）
上式中：φ1为卷筒直径，取值0.71米；m为滚筒每层缠绕钢丝绳股数m=B/φ2，B：滚筒宽度，取值1.44米；为钢丝绳直径，取值0.0365米；n=0，1，2，3…。

将以上数据代入（1）式可得：
Sn+1=91.4+8.94n （2）
卷扬机滚筒上缠绕钢丝绳长度S可由下式决定：
S=（3）
将（2）式代入（3）式可得：
4.47n2+91.4n-1769.4=0（4）
由（4）式可得：n=12.2，综合考虑按13层计算，实际每台卷扬机按1800米钢丝绳订购。

4.1.3 滑车组穿绕钢丝绳的形式
两套200吨滑车组穿绕钢丝绳的形式如图四：
4.2 主吊系统结构校核
锅炉厂已对承载主吊系统的钢架梁进行特殊设计，故将对其不再进行强度校核，此处仅对主吊系统的结构校核，主吊系统主要承重梁均按正应力强度条件设计，剪应力远小于抗剪容许应力[τ]，因此本文只对梁的正应力进行强度校核。

4.2.1 主吊系统主支座梁强度校核
依据《运用计算机技术快速确定汽包吊装方案》分析：汽包倾斜45°提升过程中高端到达64.5米时两支座梁承受载荷最大，此时高端吊点受力为t=1740kN，此梁为双拼56c工字钢，两梁结构相同，受力相同，受力简图如下：
此梁的截面系数为：W=2.55×106×2=5.1×106mm3
此梁在P3与P4受力点处弯矩最大，此处弯矩为：
Mmax=P2×859=3.67×108N·mm
此梁的最大弯曲应力为：
σ===71.8MPa
注：许用应力[σ]=160MPa
4.2.2静滑车支撑梁强度校核
此梁为静滑车生根梁，最大载荷t=870kN，受力简图如下：
梁为钢板拼装成的矩形梁，截面宽B=220mm、高H=360mm，抗弯截面系数为：
W===4.752×106mm3
此梁的最大弯矩为
Mmax===4.133×108N·mm
此梁的最大弯曲应力为：
σ===87MPa
4.3 侧向牵引系统受力分析
由《运用计算机技术快速确定汽包吊装方案》和侧向牵引系统的布置形式，我们计算出锅筒提升过程中高端到30.0列各层水平梁时需侧拉的距离和侧拉力，详见下表：
考虑启动时动载荷、卷扬机的容绳量和汽包提升过程中的平稳性等因素，我们采用两台10吨卷扬机配两套32吨滑轮组沿汽包轴向中心线对称布置，作为汽包吊装侧向牵引系统，在汽包提升过程中配合主吊系统克服高端与钢架梁相碰。

4.4 零米溜放系统受力分析
当汽包由水平放置向倾斜45°的吊装过程中，汽包高端要越过13.8米平台梁，此时汽包倾斜角度大约26°，要使汽包高端越过13.8米梁，经计算需向锅筒施加水平侧拉力大约为：108.7kN。

因此我们采用两台5吨卷扬机配两套20吨滑轮组沿汽包轴向中心线对称布置作为汽包吊装零米溜放系统，在汽包提升过程中配合主吊系统克服高端与13.8米钢架梁相碰。

5 实践效果
5.1 此汽包吊装系统分别于2004年1月13日、2004年6月13日吊装韩城第二发电厂
2×600MW工程1#、2#机组的锅炉汽包两台，吊装过程安全顺利。

5.2 主吊系统中每台16吨卷扬机上缠绕的钢丝绳长度达到1800米，为多层缠绕。

卷扬机上钢丝绳排列整齐与否，关系到汽包能否安全、快速吊装到位，因此，汽包开始吊装卷扬机开始收绳时，要人工排绳确保钢丝绳排列整齐，以避免吊装后期卷扬机滚筒出现塌绳现象；吊装过程中，采用排绳器排绳保证钢丝绳排列整齐。

5.3 该汽包吊装方案为多系统协调配合完成，指挥人员对方案要点的理解掌握，对吊装顺利进行显得尤为重要。

5.4 在锅炉设计阶段，施工单位提前介入，降低了汽包吊装难度。

在汽包方案制定阶段，我们发现汽包吊装孔两侧次梁开档尺寸过小（1600mm），于是提请厂家修改图纸，使汽包吊装孔两侧次梁开档尺寸增大（1900mm），解决了汽包吊装移运总成布置困难和在吊装过程中钢丝绳与汽包吊杆梁下翼板相摩擦等问题，同时也降低了汽包吊装难度。