摘要：管式降膜蒸发器是氧化铝工程蒸发工段的核心设备，其重量、体积大，安装标高高，是蒸发站安装工程的重点和难点。本文重点阐述了了Ⅵ效管式降膜蒸发器加热室的吊装方法，通过计算校核，介绍了吊装设备和吊装机具的选用。
关键词：加热室 500T汽车吊 吊装 平衡梁 钢丝绳
前言
氧化铝工程工艺复杂，其中蒸发站是氧化铝工程的核心部位。蒸发站的主要设备有四组自蒸发器、一台强制循环蒸发器、一台直接接触冷凝器、两台直接预热器。这些设备重量和体积均较大，其中最大的Ⅵ效管式降膜蒸发器的加热室，重量为108t，长度为13.5m，直径为Φ3.5m；管式降膜蒸发器的分离室安装在支座上，加热室套装在分离室的顶法兰上，管式降膜蒸发器加热室安装的底部标高为13m，安装后的顶部标高为26.5m。且由于工程条件的限制，经研究决定采用汽车吊吊装这些大型设备。本次吊装的难点为加热室的吊装，以下重点介绍Ⅵ效管式降膜蒸发器的加热室详细的吊装方法及施工工艺。
一、吊车选择
为加快工程施工速度，根据大型设备的重量、外形尺寸及其布置特点和现有的汽车吊吊装能力，公司决定采用以500T汽车吊主吊加热室顶部、180T汽车吊兜尾的方式吊装VI效管式降膜蒸发器加热室：两台汽车吊先将加热室抬离地面，然后500T汽车吊继续起钩，180T汽车吊将加热室尾部向前递送，直至加热室达到垂直状态，此时将180T汽车吊脱钩，由500T汽车吊独自把加热室吊装就位。因设备的吊装吊耳装在设备本体10米高处，因此吊装时设一双槽钢平衡梁。
1、主要受力分析
1.1加热室吊装重量及提升高度
加热室吊装重量：G加热室＝108t
加热室顶部标高为+26.5米，再考虑钢丝绳的高度为4米，加热室套进分离室的长度为0.5米，底部吊装时至少应高出分离室0.3米，平衡梁至设备顶部的距离考虑为0.5米，起重机吊具设为4.5米，则吊装标高为：
H＞26.5+4+0.5+0.3+4.5+0.5 取H＝36.5米。
查《起重工》，吊装时计算载荷F＝K1×G
K1—动载系数，查表选取K1＝1.1
G＝G物+G索+G平衡梁
G物为汽车吊起吊的设备重量，为108吨
G索为汽车吊索吊具重量，这里取为6.8吨
G平衡梁为双槽钢平衡梁重量，为0.5吨
由此可算出计算载荷为：
F＝1.1×（108+6.8+0.5）＝126.83t
2、汽车吊选型
汽车吊工作半径设为9米（如图一所示），吊装高度为36.5米时，其主臂计算长度为：
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上式中的“2.06米”为500T汽车吊主臂的基础标高
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图一：加热室吊装位置示意图
根据500T汽车吊性能曲线表（见下表一），吊装时选取工作半径为9米，主臂长为36.9米，带超起装置时其额定吊装重量为146吨，所以满足吊装要求。
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表一：LTM1500型全路面汽车吊基本臂及带超起装置性能表
二、吊装平衡梁的计算
1、平衡梁的选用
Ⅵ效管式降膜蒸发器加热室重量为108T，其直径为φ3.5m，故平衡梁吊耳间距可设为3.7m，平衡梁长度L设为4m。平衡梁采用双槽钢制作而成，其重量为500kg。
其受力情况如下图二所示：
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图二：平衡梁受力示意图
“吊绳与平衡梁的平角宜为55°”，
运动时所受载荷：F=（G物+G平衡梁）·K1
＝（108+0.5）×1.1×1.1×9.8 ＝1286.6 kN
因此 FB1=FB2=F/2=1286.6/2=643.3kN
FA1=FA2=FB1/sin55°=643.2/sin55°=785.32kN
Fc1=Fc2=F/tan55°/2=1286.6 /tan55°/2=450.44kN
由于“平衡梁主要用于改变被吊物体上吊点的受力方向（由倾斜变垂直），横梁承受轴向压力”，故横梁所受最大压力Fc为450.44kN。
因此平衡梁截面面积A≥F/［σ］
查《机械设计手册》表3.1-44“碳素结构钢的力学性能”，取Q235A钢抗压应力［σ］=160Mpa=1600kg/cm2
故 A≥450.44×103 N /1600 kg/cm2 =28.2cm2
因选用的是双槽钢平衡梁
故单根平衡梁的截面积应为 A单根平衡梁≥A/2=14.1cm2
现选用[28a槽钢，其截面积为40.034cm2，符合要求。
2、平衡梁吊耳板的计算校核
2.1上吊耳板的计算校核
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图三：平衡梁吊耳结构、尺寸图
吊耳所承受的计算载荷为：
Pd＝K1×K2×（G物+G平衡梁）/2＝1.1×1.1×（108000+500）/2＝65643 kg/cm2
吊耳板几何尺寸如上图四所示，在断面Ａ1-Ｂ1处，宽度b＝400mm，厚度δ＝50mm
σ1＝Pd /（b×δ）＝65643/（40×5）＝328.2kg/cm2
查《机械设计手册》表3.1-44“碳素结构钢的力学性能”，取Q235A钢抗拉强度[σ]＝160MPa=1600kg/cm2
σ1＜[σ]，符合要求
在断面Ａ2-Ｂ2处
b＝350mm d＝150mm，δ＝50mm
σ2＝Ｐd/（（（b-d）×δ）＝ 65643/（（35-15）×5）＝656.4kg/cm2
σ2＜[σ]，符合要求
在断面Ａ3-Ｂ3处，按拉曼公式输入验算
Ｐ＝Ｐd/（2d×δ）＝ 65643/（2×15×5）＝437.6kg/cm2
σ3＝Ｐ×（（D2+d2）/（D2-d2））
＝ 437.6×（（352+152）/（352-152））＝634.5kg/cm2
σ3＜[σ]，符合要求
2.2吊耳焊缝验算
σ＝Pd/（2Lw×δ×0.7）
式中；Lw—焊缝计算长度，等于设计长度减去10mm
即Lw＝400-10＝390mm＝39cm
δ—焊缝的最小厚度，取δ＝15mm＝1.5cm
所以：σ＝ 65643/（2×39×1.5×0.7）＝801.5kg/cm2
吊耳采用手弧焊，使用T422焊条
[σ]拉＝0.8×[σ]＝0.8×1600＝1280 kg/cm2
σ＜[σ]拉
故平衡梁上吊耳焊缝符合要求。
三、主吊钢丝绳的选用
1、平衡梁上部钢丝绳选择
吊装时钢丝绳吊装角度设为55°，由上可知钢丝受力
FA1=FA2=FB1/sin55°=643.2/ sin55°=785.32kN
由于每个吊点设两根钢丝绳缠绕，因此钢丝绳的工作应力为：
P＝785.32/2＝392.7kN
根据《重型设备吊装手册》表1-5“钢丝绳（6×61+1）主要技术参数”，选取钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa，6×61+Fcφ72的钢丝绳，其最小破断拉力为2640kN。
计算钢丝绳的最小破断拉力T＝P·K
上式中K为钢丝绳安全系数
根据《重型设备吊装手册》表1-6“钢丝绳安全系数”，查表K取6
故 [P]＝T/K＝2640/6＝440kN
P<[P]
所以选择6×61+Fcφ72的钢丝绳符合要求
2、平衡梁下部钢丝绳选择
设备上有两个管轴式吊耳，每个吊耳由一根钢丝绳双绕，因此一个吊耳承受两股钢丝绳的力量。四根钢丝绳受到向下的拉力，每根所受的拉力为：
F =K1×K2×G物/4=108×1.1×1.1/4×9.8=320.2kN
根据《重型设备吊装手册》表1-5“钢丝绳（6×61+1）主要技术参数”，选取钢丝绳公称抗拉强度为1700MPa，6×61+Fcφ66.5的钢丝绳，其最小破断拉力为2248kN。
计算钢丝绳的最小破断拉力T＝P·K
上式中K为钢丝绳安全系数
根据《重型设备吊装手册》表1-6“钢丝绳安全系数”，查表K取6
故 [P]＝T/K＝2248/6＝374.7kN
P<[P]
所以选择6×61+Fcφ66.5的钢丝绳符合要求
四、辅吊钢丝绳的选用
设备起吊时采用500T汽车吊主吊，180T汽车吊兜尾。180T汽车吊从设备起吊开始到设备吊装直立，所承受的重量从设备重量的一半逐渐减少至零。180T吊装时设两个吊耳、一根钢丝绳吊装，钢丝绳的选用可参照上面500T汽车吊的钢丝绳的计算过程，作适当调整。
五、吊装作业
1、起吊前检查：汽车吊按规定位置固定。正式起吊前必须检查吊车站位是否符合要求，支腿的垫板是否牢固，钢丝绳是否有断丝等损坏现象。全部检查无误后方可正式起吊。
2、试吊：在对加热室进行试吊过程中对一些重要的吊装环节均设专人观察和监护，特别要注意一些异常情况的发生。试吊装的时间控制在10分钟左右。离开地面的距离应在10cm以下。试吊后对各吊装索具进行一次全面的检查。
3、吊装就位；试吊无异常后并得到总工程师的吊装指令即可正式吊装。吊装过程设专人指挥，并派人监护汽车吊，发现异常应及时报告起重总指挥。吊装现场设警示牌，派专人监护吊装设备现场并拉设警示绳，非施工人员不得进入吊装场地。吊装时注意设备不得跳动、摇晃及卡环卡住和钢丝绳扭转现象。
4、收尾：加热室落于分离室上面以后，应立即进行找正定位工作，并完成一些其他零星收尾工作。在拆除吊装机具时，应同吊装一样重视，以善始善终，保证收尾阶段的安全。
结束语
在本次施工中，利用500T汽车吊对蒸发器进行吊装，顺利地实现了设备的吊装就位，加快了施工进度，提高了施工效率，节约了施工成本。
参考文献：
1、黄璟一.起重工.化学工业出版社，2006年
2、樊兆馥.重型设备吊装手册.冶金工业出版社，2001年
3、机械设计手册编委会.机械设计手册.机械工业出版社，2004年
论文作者:雷娅琴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/8
标签：钢丝绳论文; 蒸发器论文; 汽车吊论文; 设备论文; 标高论文; 重量论文; 槽钢论文; 《基层建设》2019年第32期论文;