CN109650279A - 一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，包括如下步骤：材料、储罐和施工机具准备、装前工作、提升装置安装、力学模型的建立与分析验证、立柱选用及稳定性校核、控制电路改进、吊柱数量配置、布置电动葫芦集群提升装置的接头、集群吊装；本发明的有益效果是：与传统的手拉葫芦倒装法相比，可大大减轻工人的劳动强度，缩短工期；通过对控制电路单元增加中间继电器的布置的优化设计，克服了群吊时多台葫芦不同时受力，电动葫芦间存在不同步上的差异，避免了造成偏吊的问题；通过工艺原理力学模型的建立与分析验证来确定电动葫芦的数量。

Description

一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺

技术领域

本发明属于电动葫芦集群吊装罐体施工技术领域，具体涉及一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺。

背景技术

环链电动葫芦集群吊装储罐施工工法采用多台电动葫芦作为提升动力代替手拉葫芦，倒装法提升储罐罐壁。该技术的工艺装备主要为利用多台电动葫芦通过控制装置、提升柱和平衡机构组成一个吊装集群系统，操作控制柜的按钮开关即可完成工件的提升动作。

现有的储罐安装提升时存在着以下方面的不足：

1.群吊时多台葫芦不同时受力，电动葫芦间存在不同步上的差异，存在着偏吊的问题；

2.劳动强度大，工期长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，以解决上述背景技术中提出的现有的储罐安装提升时存在着群吊时多台葫芦不同时受力，电动葫芦间存在不同步上的差异，存在着偏吊的问题；劳动强度大，工期长的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，包括如下步骤：

步骤一：材料、储罐和施工机具准备：材料包括但不限于立柱、斜撑杆、中心立柱、平衡拉绳、立柱加强底板垫板、吊耳、胀圈；储罐包括但不限于轻芳烃中间储罐、重芳烃储罐、MTBE储罐、轻芳烃调和罐、轻芳烃储罐；施工机具包括但不限于电动葫芦、手拉葫芦(倒链)、电动葫芦电源控制柜、千斤顶；

步骤二：装前工作：储罐底板组焊完成后，对底板进行清理，设置顶部带板定位围焊储罐最上一带板；

步骤三：提升装置安装：在储罐内部距罐壁500mm左右的同心圆上均布电动葫芦，电动葫芦固定在倒装立柱上，在每圈罐壁下端用背杠加固，用龙门卡具将背杠与罐壁固定在一起，在电动葫芦下方的背杠上焊接起吊耳；

步骤四：力学模型的建立与分析验证：根据罐体重量几何尺寸，利用力学原理建立力学模型，通过计算确定电动葫芦数量和布置；

步骤五：立柱选用及稳定性校核；

步骤六：控制电路改进：将提升柱均布于靠近储罐内壁处并悬挂电动葫芦用控制电缆将中心控制柜与各电动葫芦相连组成控制回路；电动葫芦电源电缆与主回路相连接、将所有电动葫芦的电源接入配电箱，由一个总开关同步控制所有电动葫芦；

步骤七：吊柱数量配置；

步骤八：布置电动葫芦集群提升装置的接头；

步骤九：集群吊装。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤四中，立柱稳定需满足F≥μw×Fcr，μw为安全系数，取3-5F为立柱受力垂直分力F＝N1×cosθ＝[∑G/(n×cosθ)]×cosθ＝∑G/n＝7166Kg。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述步骤六中，相邻吊点跨距≤5m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)与传统的手拉葫芦倒装法相比，可大大减轻工人的劳动强度，缩短工期；

(2)通过对控制电路单元增加中间继电器的布置的优化设计，克服了群吊时多台葫芦不同时受力，电动葫芦间存在不同步上的差异，避免了造成偏吊的问题；

(3)通过工艺原理力学模型的建立与分析验证来确定电动葫芦的数量。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的电动葫芦集群提升装置示意图；

图3为本发明的最上部带板布置图；

图4为本发明的倒装提升工装的设置示意图；

图5为本发明的电动葫芦提升结构静力学模型；

图6为本发明的几种常用的钢管临界应力计算结果表；

图7为本发明的多台电动葫芦正反转集控与选控优化电路图；

图8为本发明的最终电动葫芦配备表；

图9为本发明的天窗布置图；

图10为本发明的斜撑之间的夹角图；

图11为本发明的吊点、吊具设置图；

图12为本发明的胀圈组件组装示意图；

图13为本发明的胀圈示意图；

图14为本发明的图胀圈安装图；

图15为本发明的第一次提升完成图；

图16为本发明的力学提升平衡系统图：

图17为本发明的电动葫芦和壁板下部的胀圈，使已装壁板随胀圈一起升到预定高度的提升示意图：

图18为本发明的吊装系统使用的主要材料表；

图19为本发明的吊装系统主要施工机具表；

具体实施方式

一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺的工作原理：根据罐体重量几何尺寸，利用力学原理建立力学模型，通过计算确定电动葫芦数量和布置，利用电气控制原理，保证电动葫芦集群的同步动作，完成罐体的吊装；工艺装备主要为电动葫芦、控制装置、提升柱和平衡机构等，使用时将适当数量的提升柱均布于靠近储罐内壁处并悬挂电动葫芦用控制电缆将中心控制柜与各电动葫芦相连组成控制回路；电动葫芦电源电缆与主回路相连接、操作控制柜的按钮开关即可控制提升机的提升动作，通过对电路的优化设计实现总控与选控的随意操作调整。

包括如下步骤：

步骤一：材料、储罐和施工机具准备：材料包括但不限于立柱、斜撑杆、中心立柱、平衡拉绳、立柱加强底板垫板、吊耳、胀圈；储罐包括但不限于轻芳烃中间储罐、重芳烃储罐、MTBE储罐、轻芳烃调和罐、轻芳烃储罐；施工机具包括但不限于电动葫芦、手拉葫芦(倒链)、电动葫芦电源控制柜、千斤顶；

步骤二：装前工作：储罐底板组焊完成后，对底板进行清理，设置顶部带板定位围焊储罐最上一带板；

步骤三：提升装置安装：在储罐内部距罐壁500mm左右的同心圆上均布电动葫芦，电动葫芦固定在倒装立柱上，在每圈罐壁下端用背杠加固，背杠用[20槽钢滚弧制成，用龙门卡具将背杠与罐壁固定在一起，在电动葫芦下方的背杠上焊接起吊耳；

步骤四：力学模型的建立与分析验证：根据罐体重量几何尺寸，利用力学原理建立力学模型，通过计算确定电动葫芦数量和布置；根据储罐施工中电动葫芦提升结构型式选取任一立柱组合，近似建立电动葫芦提升结构静力学模型，以一台5000m³轻芳烃储罐拱顶罐为例进行受力分析，储罐总重量为143.6吨，储罐直径21.m，高度19.526m，共8圈壁板，单圈壁板最高为2.4m；依据现场条件，现采用10吨电动葫芦，单台额定起升量为10000kg，提升的最大重量∑G计算：

∑G＝(Gb+Gd+Gk+Gf)×K

Gb为除底圈壁板外其余各圈壁板重量 Gb＝76080kg；

Gd为罐顶重量 Gd＝23120kg；

Gk为抗风圈重量 Gk＝1029kg；

Gf为已安装附件重量 Gf＝1130kg；

K-系数，考虑到磨擦阻力及受力不均性等因数取1.2；

∑G＝(Gb+Gd+Gk+Gf)×K＝(76080+23120+1029+1130)×1.2＝101359kg×1.2＝121630.8kg

电动葫芦最大受力总和∑Nmax计算：

∑N＝∑G/cosθ；

θ＝arctan(L-L1-L2)/(H-HB+HZ)；

因为θ在0-90°之间变化，∑G恒定，所以θ越大∑N越大，即提升高度升至最高时电动葫芦受力最大，此时刻上述公式中数值分别为：

L为立柱中心距壁板内侧距离 L＝700mm；

L1为立柱中心距吊点中心距离 L1＝150mm；

L2为惯壁内侧距吊耳中心距离 L2＝250mm；

H为立柱高度H＝4000mm(其高度H依据以下三个因素确定：A-储罐壁板最高度(m)、B-倒链本身吊点用最小净距离、C-根据实际确定的余量取500mm、按照一般储罐的适用情况，确定立柱高度为4000mm。)

HB为最高单带壁板高度 HB＝2000mm；

HZ为支撑高度 HZ＝450mm；

Hd为吊耳高度 Hd＝300mm；

θ＝arctan(L-L1-L2)/(H-HB-Hz-Hd)

＝arctan(700-150-250)/(4000-2000-450-300)

＝13.5°

∑Nmax＝∑G/cosθ

＝121630.8/cos13.5°

＝125134.6kg

数量计算

n≥∑Nmax/(μ×Ge)；

μ为电动葫芦安全系数，取μ＝0.75；

Ge为电动葫芦额定载荷，Ge＝10000kg；

n≥∑Nmax/(μ×Ge)＝125134.6/(0.75×10000)＝16.68；

即n取大于等于16的整数即可满足施工需要，为现场便于布置取n＝18；

步骤五：立柱选用及稳定性校核；立柱受到外力为轴向压力，立柱的稳定性是关系到施工安全的重要因素，由于径向及横向拉杆的牵引平衡了电动葫芦扁角的水平分力N1×sinθ，立柱近似考虑为仅受竖直压力，因此立柱受力计算简化为材料力学中的一端固定、一端自由的压杆稳定性计算。

压杆稳定取决于压杆的细长比λ和临界应力Fcr，当细长比非常大时临界应力是压杆失效的主要形式。

临界应力计算：Fcr＝π2EI/(μL)2；

μ为长度系数，与压杆的约束条件有关，一端固定一端自由的压杆μ取2；

L为压杆长度，与电动葫芦提升高度和各圈壁板的高度有关，这里取4米；

E为弹性模量，碳钢弹性模量为210×109N/m2；

I为压杆截面的最小惯性矩，管的最小惯性矩计算为I＝π(D4-d4)/64；保证立柱稳定需满足F≥μw×Fcr；μw为安全系数，取3-5；F为立柱受力垂直分力F＝N1×cosθ＝[∑G/(n×cosθ)]×cosθ＝∑G/n＝7166Kg；选用φ168×6以上无缝钢管做立柱即可满足要求；

步骤六：控制电路改进：将提升柱均布于靠近储罐内壁处并悬挂电动葫芦用控制电缆将中心控制柜与各电动葫芦相连组成控制回路；电动葫芦电源电缆与主回路相连接、将所有电动葫芦的电源接入配电箱，由一个总开关同步控制所有电动葫芦；工装设置时电动葫芦安装就位后将所有电动葫芦的电源接入配电箱，由一个总开关同步控制所有电动葫芦，有此葫芦的电机间会存在不同步上的差异，从而导致葫芦受力不均，造成偏吊的技术难题，通过对控制电路单元增加中间继电器的布置的优化设计，实现了对电动葫芦总控与选控的随意选择调整，克服了上述缺点,以便及时调整个别葫芦提升速度，使整个提升系统保持相对平稳的运行，保证提升安全；对控制箱已进行了优化设计，更便于局部的调整；以8台(可以增加电气元件组装从1-n台的运行控制箱)电动葫芦为例在文中展示其中主回路的一部分；

步骤七：吊柱数量配置；相邻吊点的跨距考虑因素：储罐的壁板厚度与直径比值极小,整体的刚度较差,相邻吊点跨距过大会导致罐壁失稳，一般要求跨距≤5m；

步骤八：布置电动葫芦集群提升装置的接头；储罐拱顶顶盖安装完成后，在顶板立柱处开天窗：在罐底具隔壁约500mm的圆周上均匀布置立柱开孔位置、由于立柱比第一圈壁板高，应在立柱放置地点预先在罐顶上开好600×600mm的洞口；当罐顶板及第一圈壁板安装焊接完毕后，拆除罐顶胎具，然后组装罐体顶升用具，在提升架底部铺设一块垫板，垫板规格为500×500×16；且用线锤测量提升架两个方向的垂直度,找正后与支座点焊固定，并在每根立柱后面立柱3/4高度位置安装两根斜撑(∠75×5角钢或直径为89×4钢管)；斜撑之间的夹角及斜撑与罐底的夹角均以45度角为宜；胀圈用槽钢滚弧制成，曲率半径与储罐内径相同；在电动葫芦正下方的胀圈上焊接吊耳，此处需特别注意，胀圈吊耳两侧各一米左右需采用加强筋与加强板加固，吊耳只与胀圈焊接，不得将吊耳与罐壁相焊，以免提升时电动葫芦的倾角拉力造成罐壁下侧向内受拉变形，胀圈与罐壁使用龙门卡具相连，龙门卡具的位置不得靠吊耳过近，太近容易造成罐壁受拉变形，也不得离吊耳过远，过远会造成胀圈受扭转力过大而变形；拱顶安装完毕后，方可在顶层壁板内下缘处安装胀圈组件，在距离壁板下边缘200mm处，安装[20#胀圈，用来提升罐壁及保证壁板组对的椭圆度并防止罐体提升时发生变形，胀圈与罐壁用千斤顶胀紧，龙门卡具、销子及防滑挡板等辅助连接，胀圈安装时，应找平，防止提升时罐体倾斜，在储罐封顶前将胀圈吊至罐壁内相应的安装位置附近；胀圈组件安装步骤如下：在现场钢平台上放胀圈1：1大样，检查其圆弧度，整节胀圈与大样偏差不得超过3mm；拱顶安装完毕后，在顶层壁板内侧下缘划出胀圈及其定位卡具的安装定位线，每节胀圈设六个卡具，距胀圈端部200m位置布置一组卡具；其他在吊耳两边均布；在相临两胀圈挡板之间放置一台千斤顶，放置好后同时顶紧该千斤顶，直至胀圈与壁板贴紧为止，胀圈组件即安装完毕；

步骤九：集群吊装；提升前必须进行提升机试验，在空载状态下，启动集中控制开关，查看所有葫芦升降是否一致以及升降顺序是否与单个控制开关顺序相同，有无扭卡现象以及提升步调是否一致，进行全面检查后，确认正常即可以开始工作；电动葫芦起升应同步进行，每提升1/3板高左右，应停下检查是否同步，上升受力是否均匀，如无不同步，受力不均情况，方可继续提升，如出现起升不同步、受力不均，则应分别单独控制调整滞后倒链，使其与其它倒链处于同等高度，同样受力状态，避免发生意外，调整好后即可再次同时提升，直至完成一带板的提升；罐壁内侧均布立柱，立柱数量、尺寸由计算得出，立柱距罐壁的距离应以电动葫芦不碰包边角钢为准，立柱安装必须保证垂直，如与罐底接触有间隙，可垫薄钢板找平，并焊接牢固，电动葫芦安装于立柱上端吊耳上、通过电动葫芦的拉升，带动贮罐上升，从而达到提升壁板完成下一带板的组焊，两带板组焊完毕，补齐顶盖板；待两带板安装完成、罐顶封天窗后，设立中心柱，使用3分钢丝绳将相邻立柱，立柱与中心柱相连，此法使所有电动葫芦组成受力封闭的整体，形成一个力学提升平衡系统；重复提升过程，直至完成各带板组焊完成；利用电动葫芦和壁板下部的胀圈，使已装壁板随胀圈一起升到预定高度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：材料、储罐和施工机具准备：材料包括但不限于立柱、斜撑杆、中心立柱、平衡拉绳、立柱加强底板垫板、吊耳、胀圈；储罐包括但不限于轻芳烃中间储罐、重芳烃储罐、MTBE储罐、轻芳烃调和罐、轻芳烃储罐；施工机具包括但不限于电动葫芦、手拉葫芦(倒链)、电动葫芦电源控制柜、千斤顶；

步骤二：装前工作：储罐底板组焊完成后，对底板进行清理，设置顶部带板定位围焊储罐最上一带板；

步骤三：提升装置安装：在储罐内部距罐壁500mm左右的同心圆上均布电动葫芦，电动葫芦固定在倒装立柱上，在每圈罐壁下端用背杠加固，用龙门卡具将背杠与罐壁固定在一起，在电动葫芦下方的背杠上焊接起吊耳；

步骤四：力学模型的建立与分析验证：根据罐体重量几何尺寸，利用力学原理建立力学模型，通过计算确定电动葫芦数量和布置；

步骤五：立柱选用及稳定性校核；

步骤六：控制电路改进：将提升柱均布于靠近储罐内壁处并悬挂电动葫芦用控制电缆将中心控制柜与各电动葫芦相连组成控制回路；电动葫芦电源电缆与主回路相连接、将所有电动葫芦的电源接入配电箱，由一个总开关同步控制所有电动葫芦；

步骤七：吊柱数量配置；

步骤八：布置电动葫芦集群提升装置的接头；

步骤九：集群吊装。

2.根据权利要求1所述的一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，其特征在于：所述步骤四中，立柱稳定需满足F≥μw×Fcr，μw为安全系数，取3-5F为立柱受力垂直分力F＝N1×cosθ＝[∑G/(n×cosθ)]×cosθ＝∑G/n＝7166Kg。

3.根据权利要求1所述的一种电动葫芦集群吊装罐体施工工艺，其特征在于：所述步骤六中，相邻吊点跨距≤5m。