对储罐倒装施工中提升系统的认识

【摘要】通过对倒链提升储罐倒装施工时涉及的受力情况进行分析，并对吊柱的稳定性以及后背钢丝绳的强度进行校核，同时通过计算，对允许最大风荷载作用下的倒链进行稳定性校核，保证储罐安装施工过程安全。

【关键词】储罐倒装校核

前言

本文根据由乌石化设备安装公司承接制作的乌石化公司100万吨／年对二甲苯芳烃联合装置外部配套系统建南5000 m3苯罐、抽余油罐等5个罐现场实际制作时储罐倒装方法的总结，通过对储罐倒装施工时倒链涉及的受力情况的分析，以5000m3储罐为例，通过建立力学模型，对提升过程中涉及的强度和稳定性进行分析，以起到总结和学习之用。

提升系统设计

根据5000 m3储罐倒装时的施工特点，我们在施工前设计了如图1所示的提升系统，该系统主要有提升立柱、手动或手动倒链、提升胀圈以及后背钢丝绳等构成。

提升立柱的高度根据提升罐壁板宽度、罐顶结构以及整体施工工艺确定，本文涉及的5000m3储罐吊柱高度为4.5m。

图1倒链提升系统简图

提升所用倒链的数量根据本次制作时最终提升的最大载荷和倒链的额定载荷上限确定，最大载荷集中在提升最后一圈壁板的开始，不仅包括罐体重量、辅助手段用料重量，还应该考虑提升摩擦力，这个摩擦力的大小可以按照所围最后一圈壁板重量的10%到15%计算。选择的手动倒链的工作载荷宜控制在额定载荷的80%以内。在5000m3储罐施工中最大提升载荷为130吨，每个手动倒链承受的平均重力载荷（Q）为64.75KN。我们选用的倒链为10吨的手动倒链，共20个。初步估算20个能满足提升的要求。

提升立柱校验

根据以往施工经验初步选定提升立柱为:20# 无缝钢管Ø219*8 ，最后一圈壁板提升高度为2450mm，提升过程简图见图2所示，提升初时状态受力分析如图3所示：

图2提升过程简图

图3受力状态图

3.1 最危险状态确定

刚开始提升状态T1方向与Q方向夹角为3°：T1= Q×tg3 =64.75×103×0.052408 =3367N

达到提升高度时T1方向与Q方向夹角为6°：T1= Q1×tg3 =64.75×103×0.105=6799N

从受力状态图可以看出，两种状态的T1相对于“A”点的力臂相同，所以达到提升高度的倾覆力距最大，为最危险状态。以下所有的计算都是在最危险状态下的计算。

3.2受力计算

T =K1×K2×Q/cos6°=1.1×1.1×64.75×103/0.99452=78.78×103N

式中：K1―动载荷系数，K1=1.1；K2―不均匀系数，K1=1.1；Q―每个倒链承受的平均重力载荷，N；T―手动倒链受到的拉力，N，；

3.3 确定受压稳定系数

λ= l / i =5550/75.3=73.7 查表得：φ=0.78

式中：λ―长细比；l―提升立柱长度；i―截面回转半径，i=75.3mm φ―受压稳定系数

3.4 稳定性校验

σ=N/（φ An ）+M/ω=γ1×T×COS6/（φAn ）+（γ1×T×COS6）×e/ω

=1.2×78.78×103×COS6/（0.78×4984）+1.2×78.78×103×COS6×205/208000

=24.2+92.7=116.9Mpa∠f=215Mpa

式中：σ―提升立柱应力，Mpa； N―提升立柱受到的轴向压力，N；φ―受压稳定系数；

An―提升立柱净截面面积，An=4984mm2;M―提升立柱受到的弯矩，N.mm；

γ1―固定载荷分项系数，γ1=1.2；ω―提升立柱抗弯模量，ω=208000mm3；

e―偏心距，mm；f―20#钢设计强度，f=215Mpa；

钢丝绳安全性计算

假定提升立柱与罐底连接点“A”视为铰接，故提升立柱的受力对“A”的弯矩为零，由此可计算出φ13mm钢丝绳的拉力：

T2×l =（Q×e +T1×l）

T2=（Q×e + T1×l）/l=（Q×e +T×sin6×l）/l=（64.75×103×205+78.78×103×sin6×5550）/5550=10626N

[T] =Tmax/n=10650×9.8/6=17395N

式中：T2―φ13mm钢丝绳拉力，N；Tmax―φ13mm钢丝绳破断拉力，N；

[T] ―φ13mm钢丝绳许用拉力，N；n―φ13mm钢丝绳安全系数，n=6。

因为:T2∠[T]所以： 钢丝绳满足安全要求.

结论

通过上面的分析和计算，为储罐倒装提升提供了安全依据，确保了施工生产活动处于有效控制之下，保证了施工的顺利进行。也为我公司在2011年承接的4台10000 m3罐积累了经验，奠定了基础。

参考文献：

1、《钢结构设计规范》GB50017-20032、《建筑结构荷载规范》GB50009-2001

3、《立式圆筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128-90

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。