630MW機(jī)組鍋爐汽包傾斜吊裝方法和校核計(jì)算

成 明，趙 娟

（1．中國(guó)機(jī)械工業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100045；2．威信云投粵電扎西能源有限公司第一發(fā)電廠，云南 昭通 657903）

汽包是自然循環(huán)鍋爐和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐受熱面中最主要的部件，也是火電工程重量最大的單件設(shè)備。汽包吊裝往往是電站工程中的重大節(jié)點(diǎn)，它直接影響著鍋爐安裝的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。汽包的吊裝有水平起吊、轉(zhuǎn)動(dòng)起吊和傾斜起吊3種方法[1]。本文將結(jié)合伊拉克薩拉哈丁2×630MW燃油氣電站工程，分析汽包的傾斜吊裝方法，并校核現(xiàn)場(chǎng)制作部件的強(qiáng)度。

1 工程概況

伊拉克薩拉哈丁2×630MW燃油氣電站工程安裝兩臺(tái)亞臨界自然循環(huán)汽包爐，箱式爐膛，全鋼結(jié)構(gòu)。鍋爐寬度(B0-B42)為42 000mm，深度(H-P)為51 300mm，其高度方向分為5層8段，A、D大板梁頂面標(biāo)高為81 450mm，B、C大板梁頂面標(biāo)高為82 650mm。汽包長(zhǎng)度為29 500mm，直徑為2 210mm。汽包凈重281.433t，汽包內(nèi)部設(shè)備重20.799t。汽包懸掛于H軸和J軸之間，汽包吊梁下方，其中心標(biāo)高為72 934mm，中心距H軸中心線3 700mm。

2 吊裝機(jī)具

汽包吊裝的主要機(jī)具如表1所示。

表1 汽包吊裝的主要機(jī)具

3 吊裝方法

由于汽包長(zhǎng)度大于吊裝空間（B7-B35），故采用傾斜吊裝方法，傾斜角度為25°。

3.1 吊裝布置

3.1.1 爐頂?shù)跹b機(jī)具布置

爐頂?shù)跹b機(jī)具布置的俯視圖如圖1所示，側(cè)視圖如圖2所示。

圖1 爐頂?shù)跹b機(jī)具布置俯視圖

圖2 爐頂?shù)跹b機(jī)具布置側(cè)視圖

如圖1和圖2所示，在支撐梁上分別布置4根起吊中間梁，起吊中間梁和支撐梁之間分別放置8臺(tái)60t重物移運(yùn)器，此重物移運(yùn)器可使起吊中間梁在支撐梁上沿爐前和爐后方向移動(dòng)。在起吊中間梁上分別布置2根起吊頂梁，起吊頂梁和起吊中間梁之間分別放置4臺(tái)120t重物移運(yùn)器，此重物移運(yùn)器可使起吊頂梁在起吊中間梁上沿爐左和爐右方向移動(dòng)。在起吊頂梁上分別布置4臺(tái)液壓提升裝置。

3.1.2 爐底吊裝連接件布置

爐底吊裝連接件布置的側(cè)視圖如圖3所示，汽包吊耳和連接吊耳通過(guò)銷(xiāo)軸連接，液壓提升裝置下錨頭與連接吊耳上端耳孔連接，其通過(guò)鋼絞線與爐頂液壓提升裝置連接。

圖3 爐底吊裝連接件布置側(cè)視圖

3.2 吊裝過(guò)程

汽包吊裝主要有以下幾個(gè)過(guò)程。

1）吊裝開(kāi)始時(shí)，4臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)起吊，將汽包吊離初始位置約500mm時(shí)，進(jìn)行全面的檢查。

2）檢查完畢后，繼續(xù)起吊。當(dāng)汽包中心上升高度達(dá)到2m左右時(shí)，使用卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)鋼絲繩將汽包右端拉拽固定，同時(shí)右側(cè)液壓提升裝置停止起吊，左側(cè)液壓提升裝置繼續(xù)起吊，調(diào)整汽包傾斜角度，使其達(dá)到25°。

3）傾斜角度達(dá)到25°后，松開(kāi)拉拽汽包右端的鋼絲繩，4臺(tái)液壓提升裝置同時(shí)起吊。當(dāng)汽包左側(cè)吊點(diǎn)位置中心的標(biāo)高達(dá)到73 000mm左右時(shí)，左側(cè)液壓提升裝置停止起吊，右側(cè)液壓提升裝置繼續(xù)起吊，逐步調(diào)整汽包水平。

4）汽包調(diào)平后，由4臺(tái)液壓提升裝置起吊至安裝標(biāo)高。通過(guò)倒鏈牽引重物移運(yùn)器，使汽包沿爐前方向水平移動(dòng)2.8m后至就位位置。

5）將汽包水平移至就位位置后，使用400t履帶起重機(jī)吊裝汽包吊梁，再配合穿裝汽包吊桿。吊裝過(guò)程中需要時(shí)刻觀測(cè)汽包與鋼架之間的距離，確保汽包不碰觸鋼架。此外，整個(gè)過(guò)程中應(yīng)保持鋼絞線垂直。汽包吊裝過(guò)程的正向示意圖如圖4所示，側(cè)向示意圖如圖5所示。

圖4 汽包吊裝過(guò)程正向示意圖

圖5 汽包吊裝過(guò)程側(cè)向示意圖

4 校核計(jì)算

4.1 受力分析

考慮銷(xiāo)軸、連接吊耳和鋼絞線的重量，汽包起吊重量Q為314.44t。取動(dòng)載系數(shù)K1＝1.1，不均衡載荷系數(shù)K2＝1.1，則計(jì)算載荷Qj＝K1K2Q＝380.47t

汽包傾斜25°時(shí)，其受力情況如圖6所示。由力和力矩平衡可知：P1＝208.86t。在吊裝過(guò)程中，汽包左側(cè)受力最大為208.86t。

4.2 材料許用應(yīng)力

圖6 汽包受力分析

銷(xiāo)軸材質(zhì)為45號(hào)鋼，連接吊耳、起吊中間梁和起吊頂梁材質(zhì)為Q235B。45號(hào)鋼和Q235B的基本許用應(yīng)力參考文獻(xiàn)4取值。

4.3 銷(xiāo)軸校核

銷(xiāo)軸位置和尺寸如圖7所示。

圖7 銷(xiāo)軸尺寸圖

銷(xiāo)軸所受剪切應(yīng)力τ＝F/A＝(P1/2)/(πd2/4)＝ 57.94MPa<[τ]＝ 124MPa

銷(xiāo)軸所受彎曲應(yīng)力σ=Mmax/W＝[(P1/2)×5.4/2]/(πd3/32)＝166.90MPa<[σ]＝177MPa

4.4 連接吊耳校核

連接吊耳外形尺寸如圖8所示。

圖8 連接吊耳外形尺寸圖

A-A截面所受拉應(yīng)力σA-A=P1/AA-A＝71.57MPa<[σ]＝ 156MPa。

B-B截面所受拉應(yīng)力σB-B＝P1/2AB-B＝81.48MPa<[σ]＝ 156MPa。

上下端通過(guò)8條角焊縫連接，每條角焊縫的高度hf=21mm，計(jì)算長(zhǎng)度lw=243mm，焊縫減折系數(shù)取0.7。角焊縫所受剪切應(yīng)力τ=P1/(8×0.7×hf×lw)=71.63MPa<[τ]=101MPa。

4.5 起吊中間梁校核

起吊中間梁?jiǎn)胃L(zhǎng)度為5.4m，有效長(zhǎng)度為4.5m，其截面如圖9所示。

圖9 起吊中間梁截面尺寸圖

起吊中間梁截面由截面1和截面2組成，其抗彎截面系數(shù)W=2(I1+I2)/(162/2)=2.66×104cm3。

最大彎矩發(fā)生在梁中點(diǎn)處，此時(shí)，Mmax＝(P1/2)×(4.5×102/2)＝ 2.35×107kg·cm。

起吊中間梁所受彎曲應(yīng)力σ＝Mmax/W＝86.58MPa<[σ]＝ 156MPa。

4.6 起吊頂梁校核

起吊頂梁?jiǎn)胃L(zhǎng)度為2m，有效長(zhǎng)度為1.2m，其截面如圖10所示。

起吊頂梁截面由截面3和截面4組成，同理可得：σ=Mmax/W=13.14MPa<[σ]=156MPa。

5 結(jié) 語(yǔ)

圖10 起吊頂梁截面尺寸圖

通過(guò)受力分析和校核計(jì)算[4]，現(xiàn)場(chǎng)制作的部件符合吊裝要求。在吊裝設(shè)施布置和安裝時(shí)，又對(duì)其進(jìn)行了加固處理，進(jìn)一步增強(qiáng)了穩(wěn)定性和可靠性。依照文中所述方法[5～6]，使用液壓提升裝置傾斜起吊汽包，實(shí)現(xiàn)了汽包的順利就位。實(shí)踐表明，該方法安全可靠，可廣泛應(yīng)用于大型電站鍋爐汽包的吊裝施工中。

[1] 劉永貴．鍋爐本體安裝[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2002．

[2] 王清訓(xùn)，李慧民，楊俊保，等．機(jī)電工程管理與實(shí)務(wù)[M]．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013．

[3] 成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第1卷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

[4] 劉鴻文．材料力學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2011．

[5] 張玉寶，劉京昌，張仕濤．600MW火電機(jī)組工程施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)[M]．北京：中國(guó)水利水電出版社，2006．

[6] DL/T 5210.2-2009，電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程第2部分：鍋爐機(jī)組[S]．