空(水)冷塔運(yùn)輸超限問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)

張風(fēng)云，呂劍昊，余曉赟

(杭氧集團(tuán)股份有限公司 設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310014)

1 前 言

隨著空分設(shè)備向大型化設(shè)備的不斷發(fā)展，相應(yīng)的空(水)冷塔外形尺寸也在不斷的增大，運(yùn)輸超限的問題也日益增加。短時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸條件難以得到改善，唯有有效得當(dāng)?shù)奶幚懋?dāng)前的問題才能降低運(yùn)輸成本，提高產(chǎn)品的競爭力。結(jié)合塔器和現(xiàn)有運(yùn)輸工具的特點(diǎn)以實(shí)際發(fā)生運(yùn)輸超限的問題進(jìn)行分析，筆者認(rèn)為運(yùn)輸超限主要是在超高上，其次是超寬，最后才是超長。故文中以空(水)冷塔為例，主要針對(duì)塔器設(shè)備運(yùn)輸超限的問題提出了相應(yīng)的解決方案。

2 運(yùn)輸超限問題解決的分析

塔器的運(yùn)輸采用陸運(yùn)和水運(yùn)兩種方式進(jìn)行，而水運(yùn)受環(huán)境條件的影響較大，目前的運(yùn)輸方式還是以陸運(yùn)為主。在不同的運(yùn)輸車型下，陸運(yùn)塔器限制的高度也有所不同；根據(jù)不同的運(yùn)輸方式，需要采取不同的運(yùn)輸托架，運(yùn)輸托架的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)運(yùn)輸尺寸有一定的影響，但塔器本身的尺寸對(duì)整個(gè)運(yùn)輸尺寸的影響是最大的。文中主要從塔器本身出發(fā)，解決運(yùn)輸超限的問題(注：文中所指的運(yùn)輸超限并非指交通運(yùn)輸管理?xiàng)l例中的運(yùn)輸超限，而是指實(shí)際運(yùn)輸條件造成的限制)。

3 塔器設(shè)計(jì)優(yōu)化

塔器運(yùn)輸?shù)某藓芏鄷r(shí)候是由于塔器本身的尺寸過大，導(dǎo)致無法從源頭上解決超高的問題。因此從設(shè)計(jì)初期就要考慮到運(yùn)輸?shù)膯栴}。從工程交涉到生產(chǎn)出廠，整個(gè)過程都要為運(yùn)輸提前做好準(zhǔn)備。影響運(yùn)輸尺寸的因素有很多，從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行解決。

3.1 絕熱層圈

圖1 絕熱層圈的常規(guī)焊接形式Fig.1 Conventional welding form of insulation ring

圖2 絕熱層圈的非常規(guī)焊接形式Fig.2 Unconventional welding form of insulation ring

考慮運(yùn)輸?shù)谋憬菪?，絕熱層圈宜采取分塊運(yùn)輸?shù)姆绞?，其單片長度不超過1.5 m，可裝入地腳螺栓隨包裝箱一起運(yùn)輸。絕熱層圈分塊的形式可以采用圖3所示的結(jié)構(gòu)。

圖3 絕熱層圈的分塊形式Fig.3 The block form of the insulating ring

首先，在車間內(nèi)將貼板焊接完成，貼板的數(shù)目宜取4的倍數(shù)，貼板的方位需跨中分布，以減少運(yùn)輸?shù)母叨群蛯挾?，至少不?huì)去增加運(yùn)輸?shù)母叨群蛯挾取?/p>

與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)比，該設(shè)計(jì)基本不會(huì)增加材料的成本，且在受力上更加合理，如圖4所示。常規(guī)結(jié)構(gòu)的受力危險(xiǎn)截面在塔體上，而該結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)截面在貼板上，減小甚至消除了絕熱層圈對(duì)運(yùn)輸尺寸的影響。

圖4 絕熱層圈的焊接受力分布情況Fig.4 Welding force distribution of insulation ring

3.2 平臺(tái)托架、梯子聯(lián)接板

為了方便進(jìn)出塔設(shè)備設(shè)置了平臺(tái)和梯子。一般來說平臺(tái)的包角為60°、90°和120°，由于包角較大，常常導(dǎo)致沒有辦法通過調(diào)整平臺(tái)托架角度來避免造成對(duì)運(yùn)輸尺寸的影響。為此可以采用類似于絕熱層圈的處理辦法，在塔體上設(shè)置貼板，到現(xiàn)場焊接的方法。

平臺(tái)托架和梯子聯(lián)接板的形式與常規(guī)的方式并不相同，采用增設(shè)貼板的方式，對(duì)塔體的受力會(huì)更好；若現(xiàn)場平臺(tái)和平臺(tái)托架、梯子和梯子連接板在對(duì)接中遇到問題時(shí)，在一定程度上可以避免在塔體上動(dòng)火。

3.3 接管方位的布置

一般情況下，接管的排布對(duì)整個(gè)塔運(yùn)輸尺寸的影響是最大的，所以在設(shè)計(jì)初期就需要對(duì)工程院提出相應(yīng)的要求，盡量將管口分布在兩側(cè)，避免增加運(yùn)輸?shù)母叨?。避免后期工程布管完成后出現(xiàn)難以修改的情況。一般常規(guī)項(xiàng)目的工程布管都會(huì)考慮到運(yùn)輸?shù)膯栴}，但是事先提出要求，還是極有必要的。接管排布合理，不會(huì)增加運(yùn)輸?shù)母叨取?/p>

3.4 地腳螺栓座

地腳螺栓座的基礎(chǔ)尺寸對(duì)塔的運(yùn)輸有很大的影響，設(shè)計(jì)合理可減少超限運(yùn)輸?shù)膯栴}。

3.4.1內(nèi)部地腳螺栓座

李國瑞(通信作者) 男,1980年7月出生,山西夏縣人,博士,副教授,碩士生導(dǎo)師,畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué),美國弗吉尼亞理工學(xué)院暨州立大學(xué)訪問學(xué)者,主要研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)、優(yōu)化算法.

地腳螺栓設(shè)在塔體內(nèi)部的具體的形式如圖5所示。采用該種方式，可減小裙支座的外擴(kuò)直徑至15 mm左右，但該方式在采用地腳螺栓預(yù)埋的時(shí)候會(huì)增加安裝的難度。

圖5 裙座內(nèi)置示意圖Fig.5 Schematic diagram of skirt built in

3.4.2現(xiàn)場焊接采用分塊蓋板

常規(guī)的塔都是將地腳螺栓座焊接完全后進(jìn)行運(yùn)輸。當(dāng)尺寸過大時(shí)，可采用分塊蓋板、分開運(yùn)輸、現(xiàn)場組焊的方式。

3.4.3分體運(yùn)輸

當(dāng)?shù)啬_螺栓座的尺寸影響運(yùn)輸時(shí)，可以將地腳螺栓座割開后進(jìn)行運(yùn)輸，不過這種方法需要在現(xiàn)場重新焊接、重新檢驗(yàn)。

3.5 縮小塔徑

塔內(nèi)徑作為塔最重要的尺寸之一，在設(shè)計(jì)初期為了滿足性能的要求通過工藝計(jì)算所得。但是若縮小塔徑，則會(huì)影響塔的換熱效率，為此必須增加塔填料段的高度，來增加換熱面積。同時(shí)采用高通量的填料，減小每米的壓降。如有必要，塔頂?shù)某骺捎沙Ｒ?guī)改為多通道2級(jí)除沫器。

另外，在運(yùn)輸極限上的塔徑可以通過變徑來縮小地腳螺栓座的寬度。即在填料端下段筒體縮小塔徑，這樣既不影響塔的換熱效率，又可以縮小地腳螺栓座的運(yùn)輸高度。

3.6 設(shè)計(jì)成2臺(tái)甚至多臺(tái)塔設(shè)備

由于現(xiàn)在塔設(shè)備的尺寸有越來越大的趨勢，而對(duì)于外形尺寸過大的塔一般采用海運(yùn)的運(yùn)輸方式，或現(xiàn)場進(jìn)行制作焊接。但即使是采用海運(yùn)的運(yùn)輸方式也需要考慮到碼頭的吊裝能力以及從碼頭到空分現(xiàn)場的運(yùn)輸情況。將大塔設(shè)計(jì)成2個(gè)小塔，并與現(xiàn)場制造的成本作粗略的比較，作為空分總體布置的參考。

4 運(yùn)輸工具選擇與框架車的設(shè)計(jì)

空分設(shè)備一般采用公路運(yùn)輸?shù)姆绞?，采用海運(yùn)的運(yùn)輸方式一般需臨近港口，這種情況比較特殊。

4.1 平板車

公路運(yùn)輸分為平板車和框架車兩種形式，由于平板車的運(yùn)輸成本比其他方式的運(yùn)輸成本更低廉，一般優(yōu)先選用平板車運(yùn)輸?shù)姆绞健?/p>

4.2 平板車規(guī)格的選用

平板車一般有以下3種規(guī)格：90 cm×18 m(高×長)、70 cm×18 m(高×長)、65 cm×18 m(高×長)。在多數(shù)情況下以65 mm高的平板車為主。由于平板車本身的車身會(huì)占據(jù)一定的高度，導(dǎo)致大直徑塔的運(yùn)輸受限制。

4.3 框架車

當(dāng)塔設(shè)備的直徑超過平板車的運(yùn)輸極限時(shí)，就要考慮采用框架車運(yùn)輸?shù)姆绞?，如圖6所示。由于框架車支架有一定的下沉高度，可以適當(dāng)增加一部分的運(yùn)輸高度。

圖6 運(yùn)輸框架車Fig.6 Transport frame car

4.4 運(yùn)輸托架設(shè)計(jì)

采用框架車運(yùn)輸塔設(shè)備時(shí)，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的運(yùn)輸托架，合理的設(shè)計(jì)可以增加運(yùn)輸?shù)母叨?。在設(shè)計(jì)中最重要的是分布好各管口的位置，盡量使人孔或大直徑接管口分布在兩側(cè)，托架盡量采用圓弧的形式，使其增加一定的高度。托架筋板應(yīng)布置均勻，使其受力均勻。

5 總 結(jié)

空(水)冷塔設(shè)備在實(shí)際運(yùn)輸中的問題層出不窮，這不僅會(huì)增加運(yùn)輸?shù)某杀荆矣值貌坏胶芎玫慕鉀Q。所以，從設(shè)計(jì)初期就要考慮到后期的運(yùn)輸問題，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)就能避免運(yùn)輸超限的問題。