加氫反應(yīng)器組合頂蓋板式主吊耳設(shè)計(jì)

1、加氫反應(yīng)器組合頂蓋板式主吊耳設(shè)計(jì)廖祝家1，賈金華2，王文峰1（1.大慶石化建設(shè)公司 黑龍江大慶 163714；2.大慶石化公司 黑龍江大慶 163714）摘要：文章以加氫反應(yīng)器吊裝為例，介紹一種新型的用于大型設(shè)備吊裝的組合頂蓋板式吊耳，并對其進(jìn)行強(qiáng)度校核和拉力試驗(yàn)。組合頂蓋板式吊耳具有可拆性，可與其它頂蓋板組合重復(fù)使用，不僅解決了吊耳整體鍛造的制造難題，還節(jié)約部分吊裝措施費(fèi)用。關(guān)鍵詞：加氫反應(yīng)器 吊裝 組合 吊耳 頂蓋板 拉力試驗(yàn) the design of lifting lug for the hydrogenation-reactor using the integrated roof

2、plate liao zhu jia 1 jia jin hua2 wang wen feng1（1. daqing petrochemical construction company da qing of hei long jiang 163714；2.daqing petrochemical company da qing of hei long jiang 163714）abstract: the hoisting of hydrogenation-reactor as an example，introduce a new lud of the integrated roof plat

3、e using the hoisting of large-scale equipment. carrying on tensile test and strength check.the lug of the integrated roof plate is possessed of dismantling, combined with other roof plate for reuse,not only solves question of lug for overall forging,but also saves some expenses of hoisting.key words

4、: hydrogenation-reactor；hoisting；integrated；lug；roof plate；tensile test0引言2009年大慶石化公司新建一套120萬t/a加氫精制裝置，其關(guān)鍵設(shè)備為加氫反應(yīng)器，規(guī)格為3193×22716mm，重量g =1803kn，安裝特點(diǎn)是重量大，安裝難度高，設(shè)備殼體為復(fù)合材料，對吊點(diǎn)的設(shè)置有一定的限制。由于施工企業(yè)的安裝設(shè)備多樣性，吊具設(shè)置也沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，我們設(shè)計(jì)了一種加工工藝簡單的組合吊具。吊裝過程的安全取決于吊耳的可靠性設(shè)計(jì)，組合吊耳的受力分析就顯得尤為重要。1組合頂蓋板式主吊耳設(shè)計(jì)反應(yīng)器設(shè)備殼體為復(fù)合材料，不允許焊接管軸

5、式吊耳，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)，采用頂蓋板式組合吊耳，材質(zhì)選用16mn鍛，采用模鍛的方法，分別鍛造加工頂蓋板和階梯芯軸，再將階梯芯軸穿過頂蓋板，并將頂蓋板與階梯芯軸焊接定位（見圖1）,該結(jié)構(gòu)不僅在使用后可解體，與其它頂蓋板組合重復(fù)使用，同時解決了主吊耳整體鍛造的制造難題。圖1 組合頂蓋板式吊耳1-頂蓋板,g5=22.5kn 2-階梯芯軸,g6=9.5kn2吊裝過程受力分析2.1重心位置計(jì)算2.1.1吊裝總重量g總=g +g4=g1+g2+g3+g4=1835kn2.1.2重心位置距底部距離利用重心計(jì)算公式算出反應(yīng)器的重心，見圖2。=g1×380/2g2×(3804920/2)g3&#

6、215;(380492015356/2)+ g4×22831/g總=12340（mm）=12.34（m）圖2 反應(yīng)器重心位置圖1-裙座環(huán)重g 1=39kn；2-裙座板重g 2=98kn3-殼體及部分內(nèi)件重g 3=1666kn4-吊耳重g 4=g5+g6=32kn2.2起吊初態(tài)主、輔吊車受力臥置狀態(tài)，采用一臺主吊抬頭，輔吊溜尾，分別計(jì)算主吊和輔吊的受力，見圖3。主吊車受力n2= g總×12150/23056=967（kn）起吊初態(tài)輔助吊車受力最大n1=g總-n2=1835-967=868（kn）圖3 主吊、輔吊初始狀態(tài)3組合主吊耳強(qiáng)度校核3.1耳孔強(qiáng)度校核耳孔強(qiáng)度按頂部-危險(xiǎn)

7、截面計(jì)算，見圖1所示。吊耳上部-截面有效面積：s1=a×b=190×120=22800mm2吊耳上部-截面許用載荷：g許=s1×=2736（kn）g總 安全式中:16mn鍛，許用拉應(yīng)力=120mpa3.2主吊耳蓋板強(qiáng)度驗(yàn)算按均布載荷的2倍計(jì)算所需最小厚度min:smin=2dc=2×1150×=138（mm）式中： 反應(yīng)器法蘭計(jì)算直徑dc=1150mm計(jì)算壓力pc=g /(dc2/4)=1.74mpa結(jié)構(gòu)特征系數(shù)k=0.25頂蓋板按實(shí)際法蘭選用厚度:=230mm 滿足安全使用要求，并與試壓盲板厚度一致。3.3組合吊耳危險(xiǎn)截面校核起吊初態(tài)-截面承

8、受最大彎矩mmax，見圖4。圖4 初始狀態(tài)吊耳所受彎矩示意圖mmax=n2×0.3=967×（0.53-0.23）=290(kn)-截面抗彎截面系數(shù)w=（1.69×b/d）×d 3/32=（1.69×0.19/0.41）×3.14×0.413/32=0.00529(m3)彎曲應(yīng)力m=mmax/w=54.8(mpa)剪應(yīng)力=n2/s2=967/(0.19×0.41)=12.4(mpa)式中:-橫截面積s2=b*d應(yīng)用第四強(qiáng)度理論，組合應(yīng)力z=58.8（mpa）=120（mpa）安全3.4階梯芯軸強(qiáng)度計(jì)算 在吊裝直立狀

9、態(tài)，主吊車提升力n主吊通過階梯芯軸軸肩將反應(yīng)器提起，見圖5。圖5 階梯芯軸階梯芯軸軸肩承受最大動荷載：p動荷=k1k2(gg5)=1.1×1.2×(1803+22.5)=2410(kn)抗壓面積s3=(5002-4102)/4=64292mm2抗剪面積s4=410×70=90118mm2抗壓應(yīng)力1=p動荷/s3=37.5mpa合格抗剪應(yīng)力1=p動荷/s4=26.7mpa合格式中：動載系數(shù)k1 =1.1 不均勻載荷系數(shù)k2 =1.2許用剪切應(yīng)力=0.58×=69 mpa頂蓋板重量g5=22.5（kn）4主吊耳拉力試驗(yàn)為確保反應(yīng)器吊裝安全，對加工制造的組合吊

10、耳應(yīng)進(jìn)行拉力試驗(yàn)，檢驗(yàn)吊耳的耳孔和階梯芯軸臺階強(qiáng)度。試驗(yàn)采用4臺1000kn千斤頂配合特殊的組合型鋼結(jié)構(gòu)梁完成，見圖6。試驗(yàn)拉力2500kn，承載后停留10分鐘，拉力的檢驗(yàn)采用應(yīng)力應(yīng)變片。該系統(tǒng)受力為內(nèi)力，因此不需要外部附加裝置，結(jié)構(gòu)簡單易制作。圖6拉力試驗(yàn)裝置1-軸 2-墊板 3-試驗(yàn)工裝 4-液壓千斤頂5主吊索具選擇主吊索具選擇：主吊索選用巨力集團(tuán)生產(chǎn)的高性能無接頭鋼絲繩索具，產(chǎn)品型號為gjt90，直徑90mm，長l=10m，1根2分支使用，單支允許工作載荷p單只=1300kn。計(jì)算載荷:qj=k1k2g總=1.1×1.2×1835=2422（kn）允許總載荷p總=p單

11、只×2=1300×2=2600 knqj 安全配套使用連接卸扣選用巨力集團(tuán)生產(chǎn)的，產(chǎn)品型號為s-bx300-6卸扣1只。6實(shí)施 加氫反應(yīng)器制造完成后，利用為未加工中心軸孔的頂蓋板作為反應(yīng)器上部盲板進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)備安裝前試壓，待設(shè)備試壓合格后，加工與階梯芯軸配合孔，并按圖1組合。以400t履帶吊為主吊，160t汽車吊為輔吊，利用組合頂蓋板吊耳成功將1803kn重的反應(yīng)器安全吊裝就位。7結(jié)論語經(jīng)過理論分析和計(jì)算，反應(yīng)器在整個吊裝過程受力是安全合理，特別是組合頂蓋板組合式吊耳的設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單，便于制造的特點(diǎn)。本次組合吊耳制造頂蓋板是利用設(shè)備試壓的盲板，該吊裝方式不需平衡梁，只有階梯主芯軸需新加工，節(jié)約大量措施費(fèi)用。在碰到180噸以下類似大型設(shè)備，當(dāng)頂蓋板法蘭螺栓孔不能通用時，可通過立車將組合吊耳的角焊縫車削掉，拆下階梯芯軸，按圖1與再與所吊設(shè)備頂蓋板組合成新的吊耳，達(dá)到實(shí)現(xiàn)重復(fù)組合使用目的。我公司首次組合頂蓋板吊