三机抬吊技术在受热面大件吊装中的应用

刘巍，李春涛

(湖南省火电建设公司，湖南株洲 412000)

江西新昌电厂2×660 MW锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司设计制造的超超临界参数变压直流锅炉，一次再热，单炉膛，尾部双烟道结构采用烟气挡板调节再热气温，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置，前后墙对冲燃烧，尾部烟道为带SCR选择性催化还原脱销装置的Π型布置。

锅炉本体受热面地面组合件共36片，组合件的共有特点是尺寸大、柔性大。在吊装过程中稍有不慎，极有可能造成组件的塑性变形。如采用常规的起扳架吊装方法，则吊装加固工作量大、吊装耗材大、吊装时间长。本工程在施工过程中，本着经济、适用的思路，采用了三机抬吊技术。

1 施工方案

受热面大件吊装采用ZSC70240/80 t平臂吊、浦沅QY100H－3汽车吊、40 t龙门吊三机抬吊的方式，平臂吊吊组件上部集箱、汽车吊吊组件中部、40 t龙门吊吊组件下部。吊装过程中，平臂吊受力缓慢增加，汽车吊和40 t龙门吊受力组件逐渐减小直至受力负荷变为0，最后由平臂吊单独将组件吊起，完成吊装工作。

1.1 作业程序

设备组合→组件就位脚手架搭设→起吊临时吊耳开孔→起吊临时加固件的制作及安装→起吊钢丝绳安装→组件吊装。

1.2 作业方法

受热面组件一般为膜式壁 (前包墙、中隔墙上部及后水上部除外)，组件由管子及与管子相连的扁钢组成。水冷壁组件管子与管子之间的扁钢宽度为19.5 mm，起吊临时加固件如果采用直接焊接在组件上的方式，在施焊部位易产生热应力。考虑起吊临时加固件的重复使用，采用插入式的吊耳板，起吊临时加固件安装见图1。

图1 后包墙 (中部)组件起吊临时加固件

2 受热面组件起吊相关计算

2.1 组件概况

以1号炉后包墙 (中部)为例进行起吊时的吊点位置的计算分析。

1号炉后包墙 (中部)上联箱中心至下部组件管口距离为21.15 m，组件两侧边管中心距离为8.115 m，共有Φ38.1 mm×9 mm管子72根及管间的鳍片，材质为15 CrMo。

2.2 载荷计算

联箱重 G(联箱)=1 800 kg=17 640 N;组件重G(组件)=15 450 kg=151 410 N;组件长度 L=21.15 m。

组件均布载荷 q=G(组件)/L=15 140/21.15=7 160 N/m=7.16 kN/m。

2.3 组件抗弯截面模量计算

取单根管子的截面进行抗弯截面模量的计算，管子截面示意图见图2。

图2 后包墙单根鳍片管截面 (单位:mm)

管外径D=3.81 cm;管内径d=2.01 cm;鳍片厚δ=0.6 cm;鳍片宽b=7.62 cm。组件单根鳍片管数量n=72。

单根鳍片管惯性矩

单根鳍片管截面模量

组件抗弯截面模量

W组件=nWx=393.12 cm3。

2.4 组件允许的最大弯矩计算

已知:15 CrMo材质σs=295 MPa(厚度小于16 mm，常温)，安全系数n取1.5

解得:许用弯应力〔σ〕 =σs/n=295/1.5=197 MPa

组件允许的最大弯矩 M=W组件×〔σ〕 =393.12×10－6×197×106=77 444.6 N·m

2.5 组件吊点支反力计算

组件受力分析图如图3所示。组件为一度静不定，如果以支座B点为多余约束，RB为多余支反

变形协调条件为yB=0

从梁变形表查得:

均布载荷q在B点的挠度y1=5qL41/384EI;支反力RB在B点的挠度y2=RB(2L1)3/48EI=RBL31/6EI;弯矩mc在B点的挠度y3=qL21L22/32EI;

根据变形协调条件yB=y1－y2－y3=0，得知RB=74 630 N。由平衡方程MA=0列出计算公式:RB×L1+RC×2L1－q× (2L1+L2)2/2=0，得知RC=51 653 N。

RA=G(联箱)+G(组件)－RB－RC=42 767 N。

2.6 组件强度校核

以截面A的形心为x轴的原点，并在x轴切取左段为研究对象，根据平衡条件得知:

M= － (RA－G(联箱))x+qx2/2=－25 127x+3 580x2(0≤x＜9);当x=3.51 m时，有最大弯矩M1=44 090 N·m。

M= － (RA－G(联箱))x+qx2/2 －RB× (x－9)=－99 757x+3 580x2+671 670(9≤x＜18);当x=9 m时，有最大弯矩M2=63 837 N·m。

M= － 〔RA－G(联箱)〕x+qx2/2 －RB× (x－9)－RC× (x－18)=－151 410x+3 580x2+1 601 424(18≤x＜21.15);当x=18 m时，有最大弯矩M2=35 522 N·m。

由以上计算可知，绞支点B处为最大弯矩Mmax=63 837 N·m＜77 444.6 N·m，符合要求。

2.7 组件刚度校核

组件弹性模量取E=2×109Pa。

根据组件受力简化图，查梁变形表，采用叠加法计算组件挠度:

A—C段，均布载荷q对组件产生的挠度为

f1=qx(4L1x3－x3－8L31)/24EI

支反力RB对组件产生的挠度为

f2=RBx(x2－3L1x2)/12EI

弯矩mc对组件产生的挠度为

f3=mcx(4L21－x2)/(12L1EI)

f=qx(4L1x3－x3－8L31)/24EI

RBx(x2－3L1x2)/12EI－

mcx(4L21－x2)/12L1EI

当x=4.5 m时，有最大挠度fmax=20.2 cm。

C—D段，均布载荷q对组件产生的最大挠度:fmax=qL42/8EI=7 160×3.154/(8×2×1011×9.67×10－8×72)=6.3 cm。

3 受热面组件吊装

根据施工现场起扳场的情况，在起扳过程中要确保3台吊车互相之间不受影响，确定3台吊车的布置位置。图5为受热面起扳时的吊车布置示意图。

受热面组件就位需要搭设的脚手架搭设完毕、起吊临时加固措施安装完毕、吊车布置完毕后，即可开始进行组件的吊装工作。组件起吊过程中需要注意以下几个方面的内容:

(1)吊装就位的脚手架不能阻碍平臂吊起吊钢丝绳。

(2)起吊临时加固装置安装过程中，应对切割后的组件鳍片进行仔细检查，发现管子存在被割伤的情况时，应及时处理。

(3)100 t汽车吊吊装位置在满足上述要求的同时，尽量选择在组件重心附近。起吊时，应先让100 t汽车吊受力，然后再让平臂吊和40 t龙门吊同时受力，直至组件被水平抬离地面约100 mm，检查组件受力后的挠度变化情况。

(4)由于40 t龙门吊吊装高度限制 (15.3 m左右)，在吊装前应对龙门吊起吊钢丝绳长度进行计算，确保组件在吊装过程中龙门吊一直处于受力状态。

(5)因组件吊起后需从锅炉钢架顶往下放，而本工程80 t平臂吊的起吊高度距钢架顶板梁的距离为30 m，因此组件吊装过程中也需要对平臂吊起吊钢丝绳长度进行计算，以确保组件能顺利从钢架顶部吊至就位位置。

(6)包墙组件起吊时吊机负荷能力具体见表1。

表1 包墙组件起吊时工况表

4 结束语

在本受热面大件吊装工程实施过程中，所需的临时加固材料少，而且能够重复使用。三机抬吊技术吊装受热面组件相比常用的起扳架吊装方式节约时间，在吊装准备工作充分的情况下，只需要2h就能完成组件的吊装工作。

〔1〕刘鸿文.材料力学〔M〕．北京:高等教育出版社，1992．

〔2〕湖南省火电建设公司．大型施工机械起重性能手册〔M〕．2010．