储罐电动葫芦倒装提升基本工艺及优化设计.doc

储罐电动葫芦倒装提高工艺及优化设计

摘 要：立式筒型储罐采用电动葫芦倒装法施工设计,微调电路设立改进,及构造受力优化设计。
核心词:储罐倒装 电动葫芦 优化设计
立式筒型储罐施工有各种办法，如中心立柱法、气顶法、水浮法、内立柱倒装法等。电动葫芦倒装法和液压顶升倒装法统属内立柱倒装法。内立柱倒装法相对其她施工办法具备劳动效率高、强度小、起升平稳、安全可靠、操作简朴、不必限位装置、具备良好自锁功能等特点。而电动葫芦倒装法相对液压千斤顶倒装法不但具备设备简朴、造价低廉长处，并且不使用液压油等消耗品，对工作环境无污染。
固然电动葫芦倒装法也有其局限性之处，如群吊时多台葫芦同步受力，葫芦电机间存在同步上差别，不同步自然导致提高速度不同，导致葫芦受力不均，导致偏吊。操作不当甚至能引起葫芦钢索断裂等事故。但通过对施工工艺改进和构造形式优化设计，我公司不久克服了上述缺陷，在独山子石化10台5000方，8台方储罐施工中广泛采用电动葫芦倒装法，并获得了全面成功。

1. 施工环节概述
1.1储罐底板组焊完毕后，为以便进罐施工及关内施工环境卫生，在储罐壁板位置每间隔800mm点焊H型钢支撑，H型钢上表面焊接壁板定位卡：

1.2 围焊储罐最上一带板：

1.3立中心伞架，如为拱顶罐安装顶盖，顶板立柱处开天窗：

1.4安装电动葫芦提高装置：

1.5通过电动葫芦拉升，带动贮罐上升，从而达到提高壁板完毕下一带板组焊，两带板组焊完毕，补齐顶盖板：

1.6重复提高过程，直至完毕各带板组焊完毕：

2. 提高系统构造简述
环向拉杆
径向拉杆
罐壁内侧均布立柱，立柱数量、尺寸由计算得出，背面将给出计算过程。立柱距罐壁距离应以电动葫芦不碰包边角钢为准。立柱安装必要保证垂直，如与罐底接触有间隙，可垫薄钢板找平，并焊接牢固。在立柱3/4高度位置安装两根斜撑。斜撑之间夹角及斜撑与罐底夹角均以45°为宜。电动葫芦安装于立柱上端吊耳上。待两带板安装完毕、罐顶封天窗后，使用拉杆将相邻立柱，立柱与中心柱相连，此法使所有电动葫芦构成受力封闭整体。（如图示）
加强筋
加强板
此处不焊
双面满焊
双面满焊
双面满焊
此处不焊
胀圈用槽钢滚弧制成，曲率半径与储罐内径相似。在电动葫芦正下方胀圈上焊接吊耳。此处需特别注意，胀圈吊耳两侧各一米左右需采用加强筋与加强板加固（如图示），吊耳只与胀圈焊接，不得将吊耳与罐壁相焊，以免提高时电动葫芦倾角拉力导致罐壁下侧向内受拉变形。胀圈与罐壁使用龙门卡具相连，龙门卡具位置不得靠吊耳过近，太近容易导致罐壁受拉变形，也不得离吊耳过远，过远会导致胀圈受扭转力过大而变形。
3.微调电路改进
由于电动葫芦电机在同步方面不可避免存在差别，为此必要对提高装置整体提高同步安装单个葫芦微调电路，以便及时调节个别葫芦提高速度，使整个提高系统保持相对平稳运营，保证提高安全。
设计微调电路如下:

n
~~~~

K
K1
K2
K3
Kn
交变
电流

对电路进行微调改进后，不但控制了单个葫芦提高速度，保证了提高安全，并且可以微调环缝组对间隙，控制组对变形，保证焊接质量。

4.提高注意事项
提高前必要进行提高机实验。在空载状态下，启动集中控制开关，查看所有葫芦升降与否一致以及升降顺序与否与单个控制开关顺序相似。有无扭卡现象以及提高步调与否一致。进行全面检查后，确认正常即可以开始工作。
葫 电动葫芦起升应同步进行。每提高1/3板高左右，应停下检查与否同步，上升受力与否均匀。如无不同步，受力不均状况，方可继续提高。如浮现起升不同步、受力不均，则应分别单独控制调节滞后倒链，使其与其他倒链处在同等高度，同样受力状态，避免发生意外，调节好后即可再次同步提高，直至完毕一带板提高。
5.力学模型建立与分析
5.1依照储罐施工中电动葫芦提高构造型式选用任一立柱组合，近似建立图示电动葫芦提高构造静力学模型。
撑杆
立柱
N1
N2
F
∑G/n
θ
径向拉杆
F
N2
N1
θ
L2
L2
L12
H
Hz
Hb
Hd

5.2构造受力分析
下面以独山子石化一台5000m3裂解燃料油拱顶罐为例进行受力分析，储罐总重量为156.9吨。储罐直径21.2m，高度17.98m，共8圈壁板，单圈壁板最高为2m。
5.2.1电动葫芦数量拟定
根据现场条件，现采用10吨电动葫芦，单台额定起升量为10000kg
a. 提高最大重量∑G计算
∑G=Gb+Gd+Gk+Gf
Gb为除底圈壁板外别的各圈壁板重量 Gb=75086kg
Gd为罐顶重量 Gd=24114kg
Gk为抗风圈重量 Gk=1023 kg
Gf为已安装附件重量 Gf=1136 kg

∑G=Gb+Gd+Gk+Gf
=75086+24114+1023+1136
=100336kg

b. 电动葫芦最大受力总和∑Nmax计算
∑N=∑G/ cosθ
θ=arctan(L-L1-L2）/(H-HB1+HZ）
由于θ在0~90°之间变化，∑G恒定，因此θ越大∑N越大，即提高高度升至最高时电动葫芦受力最大，此时刻上述公式中数值分别为：

L为立柱中心距壁板内侧距离 L=700mm
L1为立柱中心距吊点中心距离 L1=150mm
L2为惯壁内侧距吊耳中心距离 L2=250mm
H为立柱高度 H=4000mm
HB1为最高单带壁板高度 HB1=mm
HZ为支撑高度 HZ=450mm
Hd为吊耳高度 Hd=300mm

θ=arctan(L-L1-L2）/(H-HB1-Hz-Hd）
=arctan(700-150-250）/(4000--450-300）
=13.5°

∑Nmax=∑G/ cosθ
=100336/cos13.5°
=103187kg
C.数量计算
n≥∑Nmax/（μ×Ge）
μ为电动葫芦安全系数，取μ=0.75
Ge为电动葫芦额定载荷，Ge=10000kg

n≥∑Nmax/（μ×Ge）=103187/（0.75×10000）=13.76
即n取不不大于等于14整数，且为偶数。该储罐顶盖瓜皮板数量为28块，恰为14倍数。n取14有助于顶板开天窗。综上所述取n=14。

5.2.2立柱选用及稳定性校核
立柱受到外力为轴向压力。立柱稳定性是关系到施工安全重要因素。由于径向及横向拉杆牵引平衡了电动葫芦扁角水平分力N1×sinθ立柱近似考虑为仅受竖直压力，因而立柱受力计算简化为材料力学中一端固定、一端自由压杆稳定性计算。
压杆稳定取决于压杆细长比λ和临界应力Fcr。当细长比非常大时临界应力是压杆失效重要形式。
临界应力计算：
Fcr=π2EI/（μL）2
μ为长度系数，与压杆约束条件关于，一端固定一端自由压杆μ取2；
L为压杆长度，与电动葫芦提高高度和各圈壁板高度关于。这里取4米；
E为弹性模量，碳钢弹性模量为210×109N/m2；
I为压杆截面最小惯性矩，管最小惯性矩计算为I=π（D4-d4）/64
几种惯用钢管临界应力计算成果
尺寸(mm)
φ133*5
φ133*6
φ168*6
φ168*7
φ219*7
φ219*8
最小惯性矩(cm4)
412.403
483.716
1008.117
1149.359
2622.036
2955.443
临界应力(Kg)
13355.585
15665.042
32647.658
37221.751
84914.088
95711.404

保证立柱稳定需满足
F≥μw×Fcr
μw为安全系数，取3~5
F为立柱受力垂直分力F = N1×cosθ = [ ∑G/ (n×cosθ) ]×cosθ = ∑G/ n=7166Kg
选用φ168*6无缝钢管做立柱即可满足规定.

结束语；通过建立电动葫芦提高构造力学模型，进行受力分析，在保证施工安全前提下，减少了施工成本，获得较好效果。

参照文献：刘鸿文。材料力学（第四版）[M]。北京：高等教诲出版社，。
费书惠。理论力学教程[M]。北京：清华大学出版社，。
贺向东，张义明。压杆稳定可靠性优化设计。1009-1742（）05-0033-03