浅谈高温环境中场站大型离心泵类设备的安装方法及质量与安全的控制措施.docx

高温环境中场站大型离心泵类设备的安装方法
及质量与安全的控制措施
韩福君 张恩俭 刘振干 郝明武
（中国石油天然气第一建设公司 河南洛阳 471023）
摘要：阿联酋地区气温高、环境恶劣，增加了泵类设备的安装技术难度和质量要求，同时对施工中的安全措施也提出了更高的要求。泵类设备在场站安装中的质量直接影响到整个生产系统的运行及维护保养，其中，大功率离心泵以重量大，安装精度高显得最为重要。
关键词： 大型离心泵 质量   安全
    0 引言
     阿布扎比长输管线场站主油泵主要参数为：流量Q= 2485m3/hr，扬程H=893m，电机功率P=6800KW，泵总重49000Kg（含电机23500Kg）。

     整台设备分为电机及附件、泵本体、底座板、润滑油装置、润滑油冷却系统等5部分组成，设备到货时主要分2大部分，即电机及附件为一部分，其它为另一部分。设备的长12.3米、宽3.7米、高4.5米。因主油泵安装在钢结构泵房内，泵房的高度与跨度有限。结合以上参数与信息，采用逐级起吊组对安装，即先将底座板、泵本体等吊上基础并调平灌浆后再将电机及附件吊装到底座板之上。
1. 安装方法：
主要针对安装过程中的重点难点问题。
1.1 设备吊装：
主泵采用“单机提升旋转法”吊装就位，吊车为QUY70的履带吊吊车。为了最大限度的减少高空作业，附属设备应在吊装之前安装完毕。
地面处理：
QUY70履带吊车站位处和吊装时行走区域要进行地基处理满足地耐力要求。
吊装作业时,QUY70吊车对地面压力：G=1.1(G1+G2)
G1--吊车自重, G1=61t ；G2--吊车所受载荷, G2=30t
地面承载吊车压力面积 A=2×0.76×5.15=7.828m2
吊车对地面压强：P=G/A=12.787KPa
地面经过处理后的耐力为大于15KPa，所以QUY70吊车作业安全。
吊装工艺：
设备到达现场后直接运至泵房附近，QUY70进入吊装现场并停留在指定的位置，然后拖车调整方向，按照行走路线倒到所对应的泵基础附近。开始进行正式吊装。将所吊物品抬离车面约500mm高，拖车开离吊装区域。然后使QUY70向基础方向缓慢旋转臂杆，待与地脚螺栓孔对正后缓慢回落就位，最后调整和拆除吊装绳索。整个吊装过程结束。
吊装状态受力分析和吊车的选择
底座板重G0=13636kg 电机及附件重G0=23500kg 泵本体重G0=8625kg 润滑油装置重 G0=1739kg 润滑油冷却系统重 G0=1500kg。
机索具附加重量G1=1500kg
吊装计算载荷G=K×（G0+G1）
K—动载系数K=1.1
泵本体、底座板、润滑油转装置、润滑油冷却系统：G=29700kg
电机及附件G=27500kg
表2主泵吊装工艺参数
名称
吊装重量（t）
QUY70
臂杆长度（m）
作业半径（m）
允许吊重（t）
负荷率（%）
1
29.7
12
6
40.5
73.3%
2
27.5
12
6
40.5
67.9%
吊装索具选用
表3 吊装绳索具对照表
名称
吊装绳索具
钢丝绳绳扣
卸扣
1
2根10t/单长10m；2根R01-10/ED的吊装带/单长12m
17 tons 4nos和25 tons 4nos
2
4根10t/单长10m；2根R01-10/ED的吊装带/单长12m
17 tons 4nos和25 tons 4nos
以较重设备所选吊装绳索为例，进行校核如下：
连接平衡梁是2根10吨12米长的圆环吊装带。吊装G0=29.7吨的重物每根吊装带上所承受的重量应该为G0/2=14.85t。而12米10吨的吊装带是折合成4米使用。所以吊装带实际所能承受的重量为10t×0.866×3=25.98t＞G0=14.85t。所以吊装带满足吊装要求。
连接机泵一侧吊耳的是2根10t/单长10m的吊装带。每根吊装带的额定起重量为10t。在实际吊装过程中，其为对折使用。起重量应为10t×1.5=15t。由于是偏心吊，所以有一侧需要靠10t的倒链找平，而在吊装过程中每个吊耳所连接的绳索和倒链所承受的重量计算如下：

从上图中可以看出绳索受力的几何关系，列出以下方程。根据下列方程，可以分别解出各绳扣的受力大小。

其中：G=G基座+G泵+G附件=25.5t 解得，
因为15t＞8.91t，10t＞5.02t所以绳索与倒链满足吊装要求。
底座板吊耳的校核
吊耳采用板式吊耳，材质为Q235B，其屈服强度是235MPa，取其安全系数为1.6，所以材质的许用应力为[σ]=147MPa,所以只需满足验算公式拉曼公式即可。式中，F为吊装载荷，d为吊耳板孔径，为吊耳板厚度。

图1 吊耳结构图
如图所示，计算式中R为图中吊耳外半径，式中r为图中孔半径且孔直径d=2r，式中t为板厚，校核计算结果如下：

式中：F 为吊耳板受力,等于8.91t；
K1-动载系数，K1=1.1
-吊耳板厚。
平衡梁的校核
钢管受压稳定性校核
选φ219×12的无缝钢管作为38t级的平衡梁，其截面的特性为：
已知：载荷G=38t，考虑动载系数k=1.1，因此

支撑梁的受力分析为：

支撑梁截面的力学特性如下：
横截面面积为：

回转半径为：

长细比为：

折减系数值：查表取计算系数为：

则：
应力为：

支撑梁材质为钢，其屈服极限，取安全系数，则许用应力为：。
因为满足压杆稳定的条件，所以平衡梁满足吊装要求。
平衡梁吊耳板的强度核算
吊耳采用板式吊耳，材质为Q235B，其屈服强度是235MPa，取其安全系数为1.6，所以材质的许用应力为[σ]=147MPa,所以只需满足验算公式拉曼公式即可。式中，F为吊装载荷，d为吊耳板孔径，为吊耳板厚度。

图2 吊耳结构图
如图所示，计算式中R为图中吊耳外半径，式中r为图中孔半径（且孔直径d=2r），式中t为板厚，校核计算结果如下：

式中：F 为吊耳板受力,等于19t；
K1-动载系数，K1=1.1；-吊耳板厚。
因此吊耳满足吊装要求。
1.2 联轴器对中
由于阿联酋地区采用欧美标准属于高端市场，对联轴器对中的精度要求高，同时当地的环境（高温）因素也会对联轴器对中精度产生一定影响。因此采用激光校准方式进行联轴器对中是比较理想的对中方式，激光校准是指利用激光束进行的校准方式，其中激光器安装在一根轴上，而接收器或反射器安装在另一根轴上,两根轴同时转动，当轴在转动时可测得激光束的偏移值。现场所使用的为Easy-Laser® D450型激光校准仪。
激光校准仪的样式及安装方式如下：

激光校准方式的一般要求：
（1）在进行激光校准前应对激光校准仪器的标定日期进行检查。通常情况下，激光校准工具每6个月标定一次。
（2）数据分析由随激光校准系统一起提供的校准计算机完成。该计算机应根据设备组的尺寸规格和环境偏移进行相应配置。
(3) 在激光校准设备安装后，等待足够时间确保托架温度与环境温度一致。
(4) 两根轴按旋转方向同时转动。尽可能采用手动旋转。如手动无法旋转，则使用带式扳手。
(5) 无论在转动时是否已对轴或联轴器采取保护措施，都禁止使用会在轴或联轴器上留痕的管钳扳手或任何其他转动设备。
(6) 读数读取的位置用水准仪或其他有效装置在水平面和垂直面上进行标明。
(7) 激光校准设备由受过专门培训的工作人员操作。
(8) 遵循所有有关电动设备安全和控制的要求及规定。
联轴器对中的现场要求：
精度要求：机器联轴器对中时，以泵为基准，对电机进行调整，对中要求应以随机技术文件规定进行,要求径向位移不能大于0.05毫米,轴向偏差不大于0.025毫米。在联轴器对中阶段对每个电机支脚进行偏移检查。每个电机支脚的最大允许移动量是0.05毫米
支脚垫片安装要求：电机支脚所使用的垫片数量最多不能超过5个。垫片排列高度最多不超过12毫米。每个安装支脚只允许使有一个厚度大于3毫米的垫片。不允许使用锥形、薄片状、铜制、铝制以及厚度小于0.05毫米的垫片。垫片表面采用64Ra或更好的加工处理。禁止从整卷叠片中切削出垫片使用。对支撑点下的垫片堆叠进行测量。逐个测量垫片的数据进行累加计算，直至达到相应的精度要求。
        2质量
施工过程中的质量监控是现场质量管理的重要环节，有效的质量监控措施能使工程质量做到防患于未然，能控制工程质量达到预期的目标，有利于促进工程质量不断提高，有利于降低工程成本。
        2.1 质量方针：
        精心安装，保证质量，科学管理，优质服务。
      2.2 质量目标：
      （1） 严控施工过程，确保每一个工序均达到规范及设备技术文件要求。
      （2） 质量验收一次合格。
        2.3 质量控制措施
     (1) 学习及会审设计图纸是质量控制的首要环节。施工前组织有关人员认真熟悉图纸，领会设计意图，编制详细、切实可行的施工方案并严格监督执行，施工前对有关施工人员进行技术交底并填写技术交底记录。
        (2) 对设备、材料的质量监控是质量控制的关键环节。进场的设备、材料及仪表，均应有出厂合格证或质量证明书等文件，杜绝不合格的产品、材料用于工程中。
        (3) 抓分部、分项工程按规定规程施工是质量控制的主要环节。责任工程师随时进行技术指导，确保每个工序都达到技术要求。
（4）关键部位、薄弱环节是质量控制的重点。关键部位主要包括泵的水平度精度及联轴器对中精度等；薄弱环节主要是泵安装过程中所用的新技术和新工艺。对关键部位和薄弱环节重点监控避免质量控制出现死角。
      （5） 建立完善的质量责任制是质量控制的重要环节。落实质量责任，制定奖罚制度，使施工质量与各级管理、施工人员的薪金挂钩准确保证工程质量。
        3 安全
结合阿联酋地区的实际情况，完善和落实高温环境的安全生产责任制，制定防暑降温应急欲案。要将防暑降温工作作为高温环境安全生产的首要工作，切实抓好抓紧，要加强对工程施工现场重点部位的监督检查，采取有效措施，消除高温环境施工现场容易存在的安全隐患，防止因高温天气引发的人员中暑和其他各类安全生产事故。切实关心在高温天气下坚持施工的广大施工技术人员，尤其是一线工人的安全与健康。
       3.1 安全组织管理措施
        (1) 建立安全保证体系。 建立安全保证体系的作用是明确责任，层层负责，协调配合，并在施工全过程贯彻执行阿联酋地区的法令法规以及业主、监理和公司的相关规定，实行安全施工现场达标，创建安全文明的施工环境。
        (2) 安全生产责任制 实施安全生产责任制，各部门、各施工队（组）与项目经理签订安全生产责任书，并严格考核。
        (3) 提高安全生产和文明施工意识，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想；坚持对进入现场的施工工人进行入场安全教育，坚持特种作业人员持证上岗；定期召开安全会议，向职工通报前期施工安全情况，提出今后要求，讲解安全知识，落实安全隐患整改措施。  
(4) 安全检查制度 实施各级安全检查制度；项目部每周进行一次安全检查。发现隐患，责令小组限期整改；建立安全例会制度，总结上一阶段施工情况并做出下阶段可能出现的隐患，并作好记录。
       3.2 安全生产措施
       (1)安全技术交底制度：开工前，项目部工程技术人员和专职安全员应向施工班组作业人员进行安全技术交底，并填写安全技术交底记录。施工中，专兼职安全员应按交底内容进行逐项检查、落实。
       (2) 持安全“三保”使用，进入施工现场必须戴安全帽，高空作业必须拴好安全带，做好“四口、五临边”的防护。
      (3) 施工现场的坑、井、沟及各种孔洞必须设置可靠的围栏、盖板、警示标识等安全设施。
        (4) 作业面高差较大的施工场所，上下要搭设牢固的脚手架，深坑、池底作业要搭设操作平台或扶梯。
        (5) 设备出库和安装中，重点做好运输、吊装作业过程中的防护。泵体和电机在吊装过程中要设置明显的警示标志，划分隔离区，严禁非施工人员随意进入吊装区域。
        (6) 施工机具要定期维护，起重设备、仪器仪表等使用前必须经过检查，确认安全可靠后方能使用。
        (7) 施工用临时电源、电线要派专人维护。电动设备应符合安全用电规定，使用前应检测绝缘。泵体在装配时尽可能避免夜间施工，当不可避免夜间作业时，施工区域应有足够的照明，并设置夜间应急照明电源。严禁私拉乱移电线和用电设备。
        (8) 合理布置灭火器材，并派人定期检查，确保有效。
(9)合理安排工间休息，高温作业场所要采取有效的通风、隔热、降温措施，配备充足的防暑降温物资，露天作业要避开烈日高温时段，防止发生中暑。
        (10) 现场所有施工人员，应严格遵守业主的安全规定。
     （11） 施工人员的安全防护 加强劳动纪律，施工中精力要集中，不得在施工现场打闹、开玩笑及随地乱抛工作物。进入施工现场人员一律配戴安全帽, 高空作业一律配戴安全带, 脚手架、跳板必须搭设牢固；磨削、敲打、焊接要配戴防护镜。
4结束语
阿布扎比原油管道项目共有10台此类的大型离心泵，通过上述的方式和措施能达到预期的安装效果，也为工程的下一步工作奠定良好的基础。

参考文献：
ASME B30.9-2010 Slings
API RP 686-2009 Recommended practices for machinery installation and installation design

作者简介：韩福君（1982-），男，汉族，吉林长春人，2006年毕业于吉林化工学院过程装备及其控制工程专业，主要从事石油化工工程施工技术管理工作。