化工企业大型设备吊装方案

郑端阳

（河南化工技师学院机械工程系）

某企业年产36 万吨合成氨技改项目的净化区域共有50 多台设备，其中直径4 000mm、高度约 25m、 重 量 约 160t 的 变 换 炉 1 台 ； 直 径3 600mm、 高度约33m、 重量约125t 的变脱塔2台，对于这种超限设备的吊装，卸车与就位同等重要。 同时，设备进场时无吊耳，现场必须制作、安装抱卡和吊耳，因此吊装难度比较大。 笔者依据不同的现场情况，有针对性地确定大型设备的吊装方法，选择、制作合理的吊装机具，并对吊装作业现场进行安全风险识别、建立相应的安全控制措施，为后续管道施工的顺利进行打下良好的基础。

1 吊装方案编制依据

大型设备在现场吊装施工之前需要先编制吊装方案，吊装方案依据SHJ 3515—2003《大型设备吊装工程施工工艺标准》、SH/T 3536—2002《石油化工工程起重施工规范》 并结合150t/300t吊车性能表、变换工段总平面图和设备制造图进行编制。

2 运输、吊装前应达到的条件

设备吊装前，基础应已施工完成并经检查验收合格，基础外观不得有裂纹、蜂窝及露筋等缺陷，强度符合安装要求；设备安装基准标记、方位线标记已正确标识；所吊装的变换炉、变脱塔设备已经建设方检查验收合格且符合安装条件；吊车司机和起重作业人员应检查起重设备及其附件（包括吊耳、索具及卡扣等）状况良好；起重工应提前到现场对起吊设备、起吊点、起吊高度及就位情况等进行考察，做到心中有数；查看现场行进路线、路面的地质和路基，场地耐压能力和平整度符合要求，确保现场路面满足设备的进场要求。 设备吊装运输前，应清理现场吊装运输通道，并告知周边其他作业人员应注意安全；施工现场周围设置警戒带， 并设专人把守各路口；安全人员对吊装过程进行实时监视。 所有进入现场施工的人员需熟知该吊装方案内容和要求。

3 吊装工艺

3.1 变换炉

变换炉设备规格为 φ4112mm×24790mm×56mm，设备净重175t，运输过程中设备填料支撑单独运送，设备进厂实际重量为160t。 考虑到现场的局限性、安装工期等因素的要求，决定采用吊装技术较为成熟、快捷的双吊车抬吊的吊装工艺进行作业（变脱塔相同），设备现场布置如图1所示。

根据设备的规格和重量，所选吊装机具见表1。

图1 设备现场布置

用350t 履带吊车将设备从货车上卸下。设备进场的实际重量为 160t，350t 吊车工况为 L=42m，R=8m，Q=223t， 变换炉吊点位置如图2 所示。

绳扣用长31m、规格为6×37+1-65-1670 的钢丝绳1 根，每根4 股，采用大兜方式，单股破断拉力为 244t，安全系数 K=4×244÷160=6.10。 在板车边上垫上与板车一样高的道木，将设备抬到道木上，卸车完成。

吊装过程具体如下：

表1 吊装机具表

图2 变换炉吊点位置

a.根据现场的实际情况，采用单车起吊的方法将设备就位；

b.吊装前先用350t 履带吊车将设备头部吊至基础位置， 斜着摆放并调整好设备管口方位，以保证设备直立后不需要转动方位；

c.350t 履带吊车主吊，150t 履带吊车溜尾，设备直立后，150t 吊车松钩；

d.设备吊装就位后找正，将设备地脚螺栓装上，进行一次灌浆，在灌浆料凝固之前350t 履带吊车不能松钩；

e.灌浆料凝固后，吊车松钩，用50t 汽车吊将人送到设备头部，将吊绳卸下，吊装平面图如图3 所示。

起吊时，350t 履带吊车吊住设备头部的板式吊耳，150t 履带吊车吊设备底部，为防止绳滑，在设备裙座上焊2 个200t 级的管式吊耳，起吊时的受力如图4 所示。

图3 吊装平面图

图4 起吊时的受力

起吊时，350t 吊车受力最大为 G=180t （G=G1+G2，G1为设备重量；G2为吊索具重量+吊耳重量）。 则吊车受力为 1.1×180=198t。

索具用长31m、规格为6×37+1-52-1670 的钢丝绳 2 根，共 4 股。 单股破断拉力为 149t，则安全系数 K=149×4÷90=6.60。

3.2 变脱塔

变脱塔设备规格为 φ3640mm×32890mm×20mm，设备净重124.656t，设备现场布置同图1。

根据设备的规格和重量，选择的吊装机具见表2。

表2 吊装机具表

设备卸车时，用350t 履带吊将设备从货车上抬下。设备进场的实际重量为117.4t，350t 吊车采用工况为 L=49m，R=10m，Q=168t。

绳扣用长31m、规格为6×37+1-65-1670 的钢丝绳1 根，每根4 股，单股破断拉力为244t，安全系数 K=4×244÷117.4=8.30。 在板车边上垫上道木，将设备抬到道木上，卸车完成。

吊装过程具体如下：

a.根据现场的实际情况，采用单车吊装的方法将设备就位；

b.因设备进场时无吊耳， 现场制作安装抱卡，在抱卡上焊上吊耳，吊装前先用350t 履带吊车将设备头部吊至基础位置，斜着摆放并调整好设备管口方位；

c.350t 履带吊车主吊，150t 履带吊车溜尾，设备直立后，150t 吊车松钩；

d.设备吊装就位后找正，用50t 汽车吊将人送到设备头部，将吊绳卸下。

起吊时，350t 履带吊车吊住设备吊耳，150t汽车吊车吊设备底部，用绳子大捆，起吊时的受力如图5 所示。

图5 起吊时的受力

起吊时，350t 吊车受力最大为G=127t （G=G1+G2，G1为设备实际重量；G2为抱卡、 平衡梁和吊装索具重量）。 则吊车受力为 1.1×127=139.7t。

350t 吊车工况选用 L=49m，R=10m，Q=168t；150t 吊车工况选用 L=30m，R=7m，Q=92.9t。 索具用长 31m、 规格为 6×37+1-52-1670 的钢丝绳 2根，共4 股。 单股破断拉力为149t，则安全系数为K=4×149÷63.5=9.38。

4 吊装前准备

4.1 平衡梁制作

制作一根平衡梁用于吊装设备吊耳，平衡梁尺寸如图6 所示，零件明细见表3。

图6 平衡梁尺寸

表3 平衡梁零件明细表

4.2 抱卡制作安装

抱卡和吊耳的制作尺寸如图7 所示。

图7 抱卡和吊耳的制作尺寸

4.3 吊装场地的处理

在进行变换炉和变脱塔吊装之前，应对吊装场地进行处理，并达到以下要求：

a.施工场地应平整，现场吊装运输通道宽度符合要求，并应进行清理。

b.为了让地基承载能力达到吊装要求，应对地基进行处理。 以处理区域的地面标高为基准，把软土层取走，夯实底部，回填毛石约400mm，分层压实后，上铺3∶7 级的配砂石约300mm，使用振动式压路机压实， 最后再铺设砂夹石层约400mm， 用卤水灌透后再使用振动式压路机压实，处理后的地基地耐力不小于20t/m2。

c.为了增加吊装时地面承载力的安全系数，在吊装时吊车每个履带下铺垫2 块2.2m×6m 的钢板。

d.碎石铺垫应比路基板四周各宽500mm 以上。

4.4 机索具使用计划

根据之前介绍的吊装工艺可确定机索具使用计划，吊装机具见表4，吊装措施用料见表5。

表4 吊装机具表

表5 吊装措施用料表

5 吊装安全技术措施

5.1 吊装作业安全风险识别

吊装过程中可能存在以下不安全因素和伤害：

a.场地地基处理不牢固、 吊装超载吊运，可能会造成倾车、起重伤害；

b.设备运输到安装位置和卸车过程中，可能会造成交通事故、起重伤害；

c.吊装前或吊装过程中， 进行塔体检查、清理及附件安装等作业时易造成高空坠落、物体打击或触电事故；

d.设备起吊、就位过程中，发生吊车失稳、索具损坏及溜尾吊车松钩后设备晃动等情况，可能会造成起重伤害、翻车伤人事故。

5.2 起重指挥安全技术措施

本工程的设备吊装属于超限设备吊装，针对上述安全风险识别， 首先需要保障起重指挥的安全，因此，各级管理人员必须做到精心组织和指挥：

a.施工前应由起重负责人向所有参加施工的人员进行方案技术交底，包括变换炉和变脱塔自身规格参数、吊装位置、吊装高度及所使用的主辅吊车工况等；

b.明确所有参与吊装施工的指挥人员、吊装作业人员各自的具体岗位职责和工作范围，所有人员要充分认识到大型设备吊装中的关键因素、关键内容、关键点进行重点控制的目的；

c.两车抬吊和溜尾吊车行走时最大的风险就在于指挥信号混乱、步调不一而造成超负荷作业，因此，吊装前的分工必须明确，只有吊装总指挥才有权利中止吊装作业、修正吊装信号；

d.设备和吊车一旦进入指定吊装位置时，现场吊装质量负责人应组织人员对设备基础、设备本体、所有索具、吊车工况、吊车履带或压脚进质量检查；

e.设备提升到距离地面100mm 时进行试吊，暂停后相关人员全面检查吊车、索具和设备的状态，无问题后方可继续吊装；当设备被立直后，底部距离地面100mm 时仍要试吊3~5min，无异常现象方可起吊；

f.当吊车转杆摆至设备基础处且设备底座距离地脚螺栓上部200mm 高度时， 吊装指挥人员应下发清晰、准确的就位指令，安装人员配合吊装将设备就位；

g.设备就位、找正、紧固后，吊装指挥应准确指挥吊车回绳并拆卸绳索。

5.3 起重作业人员安全技术措施

起重作业人员安全技术措施如下：

a.所有参与起重作业的人员，必须持证上岗作业；

b.起重作业人员应熟悉方案、起重设备的性能和操作规程，听从起重指挥下达的信号并传递准确、协调一致，不得擅自离开作业岗位；

c.所有参与吊装人员要正确佩戴劳动保护用品，各工种作业应密切配合；

d.作业前、作业过程中应对起重工具进行检查，保证任何时候都处于良好状态，特别注意吊车站位的地方必须保持平整；

e.设备起吊动作应缓慢平稳，就位后及时找正、找平，固定前不得将吊装索具解除，拆卸吊装索具时，应注意防止夹伤、砸伤。

5.4 防高处坠落和物体打击安全技术措施

防高处坠落和物体打击安全技术措施如下：

a.登高作业人员应办理登高作业证，身体检查不合格不允许登高作业；

b.作业人员应正确佩戴安全帽、 安全带，禁止安全带低挂高用；

c.攀登或作业时要手抓牢、脚蹬稳，避免重心失稳和滑跌；

d.起吊前要仔细检查附件是否有松动，及时清理设备上的杂物；

e.登高作业人员配备的工具等要有防滑落措施，严禁高处直接抛掷工具或工件；

f.作业现场应设置警戒区域和警戒标志，非作业人员不得在此范围内站立或工作，设专人进行现场监护。

6 结束语

该吊装方案是依据变换炉和变脱塔的最大重量、吊装高度和现场情况，从建设工期、经济性及安全性等方面因素考虑而制定的。 通过选用主辅（溜尾）双机抬吊吊装法、确定合理的吊车吨位和站位、 选择合适的平衡梁与设备吊耳连接方法、严格遵循吊装作业顺序等，同时，在吊装过程中，牢牢把握好地基处理、平衡梁与抱卡吊耳的连接、溜尾吊车的配合这三方面容易被忽视的吊装关键环节， 最终使本工程的吊装任务得以安全、可控、顺利完成，为大型设备吊装能力的提升积累了实践经验。