醋酸乙烯装置合成反应器吊装施工技术方案.docx
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醋酸乙烯装置合成反应器吊装施工技术方案
醋酸乙烯装置合成反应器吊装施工技术方案
1适用范围1
2编制依据1
3程概况及工程特点1
4吊装方案2
4.1吊装工艺2
4.2吊耳选用及设置6
4.3地基处理9
4.4吊装过程描述12
5主要吊装机械及措施用料12
6施工组织13
7吊装HSE管理17
8吊装计算29
9吊装附图32
1适用范围
本方案适用于国电宁夏英力特聚乙烯醇项目45万吨/年醋酸乙烯装置合成反应器吊装。
2编制依据
2.1业主提供资料
a）《45万吨/年醋酸乙烯工程设备平面布置图》图纸号27900GL-DW02-0001）；
b）《反应器设备装配图》（图纸号：
0862-05200-12255-0208-01）；
2.2执行规范和标准
a）《石油化工工程起重施工规范》SH/T3536-2002；
b）《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003；
c）《石油化工建设工程施工安全技术规范》GB50484-2008
d）《起重机试验规范和程序》GB5905-1986；
e）《起重机械用钢丝绳检验和报废实用规范》GB5972-1986；
f）《起重机械超载保护装置安全技术规范》GB12602-1990；
g）吊车性能表
h）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
2.3相关起重机性能表
a）LR1400型400吨履带吊车性能表
b）LTM200/1型200t汽车吊车
3工程概况及工程特点
3.1工程概况
国电宁夏英力特宁东工程项目部醋酸装置内的合成反应器共计36台，每台重90.2吨，分置于醋酸乙烯装置合成单元九个合成框架内，每个框架四台。
反应器安装位置位于合成框架内8.9米层，吊装高度20米，计划使用400吨履带吊进行主吊，用200吨汽车吊进行溜尾吊。
计划于2011年12月25日开始吊装，预计至2012月1月15日吊装结束，计划吊装时间20天。
3.2工程特点
本方案涉及到的36台合成反应器，需采用400t履带吊车主吊和200t汽车吊抬尾的抬送法进行吊装。
反应器整体到货，吊耳的制作安装由施工单位负责。
吊装时间位于冬季，吊装作业环境差。
同时由于合成反应器框架采用混凝土框架结构，因图纸原因结构施工时间较晚，造成混凝土强度上升较慢，对吊装的连续性造成较大影响。
3.3主要工程量
设备名称
位号
规格
（mm）
数量
（台）
设备筒体
（t）
吊装净重
（t）
合成反应器
R055201/2/3/4A~I
Φ3600×10217
36
90.2
90.2
4吊装方案
4.1吊装工艺
根据合成反应的重量及吊装位置以及现场环境条件，反应器的吊装采用400吨履带吊车作为主吊，200t汽车吊抬尾的“抬送法”吊装工艺。
4.1.1设备吊装重量统计
设备名称
安装标高
吊装重量（t）
吊装净重
吊耳
配管
绝热
梯子平台
合计
合成反应器
EL8.900
90.2
1
0
0
0
91.2
4.1.2起重机械载荷统计
设备
名称
位号
主吊机械最大荷载（t）
抬尾最大荷载（t）
吊装
重量
吊钩
吊具及
平衡梁
合计
起吊动荷载*1.1
起吊动荷载*1.1
合成
反应器
R05520
1/2/3/4
A~I
91.2
2.6
3
96.8
106.48
28.48
4.1.3起重机械作业参数一览表
设备名称
吊装机械
型号
使用
工况
臂长
（m）
作业
半径（m）
超起
配重
（m/t）
最大
荷动荷载
（t）
额
载（t）
负荷
率
（%）
主吊车
LR1400/2
SW
主杆28m
副杆28m
16.5
/
106.48
109.5
97.2
抬尾车
LTM200/1型200T汽车吊
主臂
21.9
14
/
28.48
41
69
4.1.4主要参数说明
设备参数
设备位号
R055201A~I,R055202A~I,R055203A~I,R055204A~I
设备规格尺寸
Φ3600*10217
设备本体重量
90.2
重心位置/设备状态
距设备底标高5569mm
安装基础标高
EL8.900m
吊装重量
设备固定内件重量
整体设备
设备吊装最大载荷
106.48t
起吊时主吊受力
780000N
溜尾受力
284800N
吊装形式描述
主吊耳
形式规格
增强型板式吊耳
数量方位
2个（方位现场确定，最佳位置位于带加强筋板的支座加强筋板位置附近）
抬尾吊耳
形式规格
捆绑设备
数量方位
/
高度
/
吊装索具
钢丝绳
主吊梁上钢丝绳
6×61+FC-1770φ67×10000mm2根
主吊梁下钢丝绳
6×61+FC-1770φ67×14000mm2根
溜尾钢丝绳
6×61+FC-1770φ52×16000mm2根
效率系数
0.83/0.83/0.83
卸扣
主吊车
55t级2个
溜尾吊车
55t级1个
平衡梁
组合式
200t级
吊车描述
吊车类别
主吊车
溜尾吊车
型号/吨位
LR1400/2型400吨履带吊
LTM200/1型200T汽车吊
工况
SW
S
主臂长度
28m
21.9m
副臂长度
28m
/
工作半径
R=16.5m
R=14m
超起配重
/
/
超起配重中心回转半径
/
/
主吊钩及机索具重量
5.6t
2t
设备吊装最大载荷
106.48
28.48t
额定载荷
109.5
41t
吊装负荷率
97.2%
69%
4.1.5起吊吊状态起吊力、抬尾力
起吊力：
F1=G×b/（a+b）
抬尾力：
F2=G-F1
设备起吊状态起吊力、抬尾力计算表
序号
位号
设备
名称
设备
重量G（t）
设备
长度H（mm）
设备顶
到重心距离n
（mm）
主吊点
到重心距离a
（mm）
抬尾吊点到
重心距离b（mm）
起吊力
F1
（t）
抬尾力
F2
（t）
备注
1
R055201/2/3/4A~I
反应器
106.48
10217
4648
1055
3923
78
28.48
立式
4.2吊耳选用及设置
4.2.1吊耳选用
设备整体到货，吊耳由施工单位设计制作和安装。
吊耳采用增强型板式吊耳。
4.2.2吊耳设置
a）吊耳设置在设备支座加强板位置，共计两个（详见吊耳附图）。
b）两个吊耳对称设置且须在同一水平面上，同时避开设备本体支座位置及管口位置。
具体位置可现场确定。
最佳位置位于带加强筋板的支座加强板位置附近，同时距原加强板200mm处各增加一块相同的筋板，以增加支座板的强度，保证吊装顺利。
4.2.3吊耳计算
1）依照设备重量小于设备吊耳吊装能力要求进行的吊耳计算。
2）吊耳孔剪切力计算
吊耳孔采用ф80孔径，补强板采用厚度18毫米，半径180毫米，按据设备重量90.2T，按下式计算：
（详见吊耳附图）
τ=P/A1
P=Q.K1.K/2=（90.2*1.25*1.25）/2=70.4685t
A1=（R-Ф/2）δ1+2（r-Ф/2）δ2=（200-40）*50+2（180-40）*18=13040mm²
τ=70.4685/13040=54MPa＜[τ]=235/2.75=83MPa
根据计算结果，方案所选用的吊耳满足吊装要求。
3）吊耳及加强筋板组合应力计算
（主要是起吊时，主吊板对其筋板的作用，按保守计算取P=70.46855t），仅取主吊耳宽度400mm为有效长度，厚度50mm，组合应力计算如下：
τ=P/A1
A2=Hδ=400*50=20000mm2
τ=70.4685/20000=35MPa
横向弯曲应力
σ=M/W
M=Pl=70.4685*90.2=63562587N.mm
W=B*h²/6=50*400²/6=1333333mm³
σ=M/W=63562587/1333333=48MPa
在主吊耳的组合应力
σ组=√τ²+σ²=√47.56²+4*35²=84.6MPa＜[τ]=140MPa
从计算结果表明吊耳满足使用要求。
3）螺栓应力计算
上部采用高强螺栓，M共4组，在起吊时螺栓受剪，（高强螺栓M42*160，8.8级）。
τ=P/A1
A1=π*r²*4=3.14*21²*4=5538.96mm²
τ=P/A1=704685/5538.96=127MPa＜[τ]=314MPa满足要求。
下部螺栓，共5组,当设备垂直后螺栓受拉（高强螺栓M42*160，8.8级）。
σ=P/A2
A2=π*r²*5=3.14*21²*5=6923.7mm²
σ=P/A1=704685/6923.7=101MPa＜[σ]=487MPa满足要求。
4.2.4平衡梁选用
平衡梁用φ325×12mm的无缝钢管制作，有效长度4100mm，材质为20号钢。
支撑梁上的吊耳板用Q345B的钢板制作。
4.2.5平衡梁核算（如下图所示）
a）平衡梁许用应力按下式计算：
[σ]=215/1.6=134.3MPa、[τ]=215/2.7=79.6MPa
b）支撑梁上的吊耳板许用应力按下式计算：
[σ]=345/1.6=215.6MPa、[τ]=345/2.7=127.7MPa
c）φ325×12mm无缝钢管对中性轴的惯性距按下式计算：
I=π（3254-3014）/64=144.6×106mm4
W=I/162.5=88.985×104mm3
截面积为A=π（3252-3012）/4=11793.84mm2
i=（I/A）0.5=（144.6×106/11793.84）0.5=110.73mm
λx=μι/i=1×4100/110.73=37.02
φX-X=0.948（查GB50017-2003《钢结构设计规范》P136页,按a类截面计算）
F上段钢丝绳扣的拉力；
F1为F在竖直方向分力；
F2为F在水平方向分力；
设计吊物重量G=200t；
F与水平线的夹角为60°（其受力示意图如上图）
F1=G/2；
F2=F1×tan30°
计算结果：
F1=75t＝750000N;F2=433000N.
F2对平衡梁产生弯矩：
M=F2×L
L=121mm
计算结果：
M=433000×121=52393000Nmm
按照中心受压件计算：
σ=N/（φ×A）+βmΜ/[Ｗ（1-0.8N/Nex）]
式中N=F2=433000N
Nex=π2EA/λ2X=3.142×206×109×11793.84×10-6/48.82=100.587×105N
βm=1
即σ=433000/（0.948×11793.84）+1×52393000/[88.985×104×（1-0.8
×433000/10058700）]=37+61=98MPa＜[σ]=134.375MPa
综上计算，平衡梁承载200t以下设备时强度是安全的。
4.3地基处理
4.3.1400吨吊车地基处理
a）醋酸乙烯装置整个装置由一米五左右的弱微湿陷性黄土层回填而成，回填土质量较差，密实度系数小，属软弱微湿陷性黄土层，地面承载力较差。
因此400吨的运行路线及站位位置需进行地基处理。
同时为减少单位面积对地压力，保证吊车作业安全，400吨履带吊车在吊装时还需自带路基箱作业。
b）地基处理宽度应不低于16米。
1、3、5、7、9系列距框外边缘1.0米处以北开始修筑；2、4、6、8系列距框外边缘1.0米处以南开始修筑。
8、9系列西侧距框4.5米以西开始修筑，总长度600米。
（具体位置见吊车站位及道路平面布置图）。
c）地基处理技术要求：
将表层300mm冻土层挖出，挖深700mm，底层用25t振捣压路机碾平、压实，然后铺垫泥结碎石600mm，分2层压实，回填按照300mm/层进行回填，压实后进行密实度试验，压实系数≥0.97。
最后再敷设100mm碎石。
d）地基处理剖面图如下：
e）根据装置现场地下设施情况，需对沿合成装置南北向的给排水管线及井进行保护。
对地管的保护要求沿地管的布置位置用白色石灰粉标示，在吊车行走地管上方设置路基板，吊车从路基板上通行；对井的保护要求选用沙袋将井内空间填实，井口上方用土压实，然后再盖上路基板，吊车从路基板上通行。
e）400t履带吊车对地压力计算
400t履带吊车SW工况时总重约350t，吊装设备最重约106.48t，对地压力456.48t；
履带下铺设路基箱规格5m×2.2m×0.4m，面积：
5×2.2＝11m2/块，每个履带下与履带实际接触路基箱数量3块，总数量：
3×2＝6块；总面积：
11×6＝66m2；
履带对地压强：
456.48/66=6.9t/m2,
1）外载下，软弱微湿陷性黄土层顶面处所受压力计算：
软弱微湿陷性黄土层顶面处附加压力PZ
软弱微湿陷性黄土层顶面处附加压力PZ参考《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002按下列公式计算
式中：
PZ=BLP/[（B+2Ztgφ）（L+2Ztgφ）]
B——矩形底排的宽度；B=2.2m
L——矩形底排的长度；L=5m
n——吊车履带下矩形底排的数量；n=8
P——矩形底排下的外载压力P=10.27t/m2
Z——回填地基顶面与软弱下卧层顶面的距离Z=0.7m
φ——回填地基压力扩散角（根据GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》），Z/B=0.7/2.2=0.32,（因2.2<3,所以，B取3），取40°
软弱微湿陷性黄土层顶面处所受压力计算结果：
PZ=2.2*5*6.9/【（2.2+2*0.7*0.839）+（5+2*0.7*0.839）】=3.19t/m2
2）回填泥结碎石自重压力计算：
PC=VZ
PC——回填部分底面处土的自重压力
V——泥结碎石的容重V=1.85t/m3
计算结果：
PC=1.3t/m2
3）软弱微湿陷性黄土层顶面处地基允许承载力f计算：
参考《建筑地基基础设计规范》采用公式如下：
f=fK+ηbγ（b-3）+ηdγO（d-0.5）
式中:
fK——地基承载力标准值（fK=8t/m2）
ηb—分别为地基宽度和深度地基承载力修正系数（查表7.23:
ηb=0ηd=1.2）
b——基础地面宽度b=2.2m
d——基础埋深d=0.7m
γ——基底持力层土的天然重度γ=1.75t/m3
γO——基础底面以上，泥结碎石的加权平均重度γO=1.85t/m3
计算结果：
f=8+1.2*1.75*（2.2-3）+1.2*0.7*1.75*1.85*（0.7-0.5）=4.55t/m2
对比校核结果：
PZ+PC=3.19+1.3=4.49<4.55
即：
PZ+PC＜f
结论：
按以上要求对地基进行处理承载力能够满足吊装要求。
4.3.2200吨吊车地基处理
a）考虑到现场土质情况且冬季吊装作业环境差，对200吨吊车的行走及站位位置也必须进行地基处理，且顶部标高应与400吨吊车一致。
b）对200吨吊车的行走及站位位置处理要求如下：
1）地基处理宽度应为8米，应位于400吨上车外侧，与400吨吊车并行以便吊车站位。
具体见平面布置图。
2）地基处理时，应首先将表层冻土层（400mm）清除，然后用未冻结的沙土每300一层进行回填夯实，上层再敷设置100mm碎石。
4.4吊装过程描述
a）将道路按要求平整完成，现场准备工作就绪；
b）400吨吊车按吊装平面图图示位置组车，铺设路基箱；
c）起重工按要求布置吊车站位；
d）设备运输至指定吊装位置，起重工按吊装要求连接吊索；
e）400t吊车试运行，在再次确认设备重量，吊点及方位角;
f）200t汽车吊进场，起重工按吊装要求连接吊索，设备进场，具备吊装条件。
各项工作检查完毕，并在吊装令上签字确认。
g）项目总指挥签署吊装令，吊装正式开始；
h）吊装信号发出，两吊车同时开始起吊后，当设备脱离运输车量上方100mm左右时进行检查，地基、钢丝绳等确认没有问题，待离开设备鞍座500mm时停止动作，再次检查地基、吊车、索具、吊耳等，如无异常，撤去运输车（鞍座），200t吊车保持设备离地500mm，并逐渐向前递送；
i）主吊车提升，抬尾吊车配合，当设备仰角达到70～75时，抬尾吊车200t吊开始松钩，摘绳索，直到设备吊起竖直，由主吊来完成吊装，待设备底部超过EL20.000米时，主吊车400吨吊车转杆,将设备吊装至安装预留口位置，吊钩缓慢下降至安装位置，落钩、转杆调整设备安装位置；
j）设备安装就位；
k）吊装结束，吊车开往下台设备吊装位置（详见吊装路线图及每台设备的吊装计划）。
5主要施工机索具及施工措施用料一览表
序号
名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
吊车
LR1400/2型400吨履带吊
台
1
主吊装机械
2
吊车
200t汽车吊车
台
1
抬尾吊装机械
3
钢丝绳
φ67mm10米/根
根
2
平衡梁上方用
φ67mm14米/根
根
2
平衡梁下方用
φ52mm16米/根
根
2
抬尾用
4
板车
15t（200t吊车配合）
辆
2
倒运路基箱等
5
钢板
t=30/242000*8000
张
各4张
对特殊路面进行铺垫
6
卸扣
55吨级
个
5
7
板式吊耳
见附图
套
4
8
高强螺栓
M428.8级
套
72
9
路基板
2.2米×5米×400毫米
块
20
400t吊车路基箱
10
麻绳
Φ21－30m
米
2
溜拉绳
11
道木
300*200*200*1800
根
45
12
指挥旗、哨、
对讲机等
套
1
6施工组织
6.1施工程序
6.2施工时间安排
根据设备到货信息，吊车定于2011年12月22日进场组对，吊装时间：
2011年12月25日,36台设备吊装完成时间为2012年1月15日，吊装顺序为第1系列，第3系列，第5系列，第7系列，第9系列，第2系列，第4系列，第6系列，第8系列，每个系列共四台设备，合计36台，详见吊装计划。
6.3现场安装顺序安排
合成反应器安装顺序
序号
设备位号
所在系列
序号
设备位号
所在系列
1
R055204A
第一系列
19
R055203I
第九系列
2
R055202A
20
R055201I
3
R055203A
21
R055201B
第二系列
4
R055201A
22
R055203B
5
R055204C
第三系列
23
R055202B
6
R055202C
24
R055204B
7
R055203C
25
R055201D
第四系列
8
R055201C
26
R055203D
9
R055204E
第五系列
27
R055202D
10
R055202E
28
R055204D
11
R055203E
29
R055201F
第六系列
12
R055201E
30
R055203F
13
R055204G
第七系列
31
R055202F
14
R055202G
32
R055204F
15
R055203G
33
R055201H
第八系列
16
R055201G
34
R055203H
17
R055204I
第九系列
35
R055202H
18
R055202I
36
R055204H
6.4
吊装管理体系
6.5职责分工
职能
岗位
主要职责
决策层
吊装总指挥
全面负责大型设备的吊装施工
管理层
项目总工程师
大型设备吊装技术、质量总负责，技术交底
施工经理
负责吊装的劳动组织、协调、现场施工用电、保障。
质量负责人
质量检查
HSE经理
安全总监督
吊装责任工程师
大型设备吊装技术编制、技术指导
指挥层
专业安全员
吊装作业安全质量检查、监督
吊装指挥
试吊和正式吊装工艺指挥
作业层
班长
组织岗位作业
起重工
岗位作业
铆工
设备就位
后勤
负责后勤紧急物资的供给
7HSE管理
7.1
HSE保证体系
7.2HSE管理措施
a）所有参加施工人员必须严格遵守《石油化工施工安全技术规程》GB50484-2008和业主/地方政府的有关安全管理制度，并接受监督检查；入场前需进行安全教育，进入现场必须戴好安全帽，作业时按规定穿戴防护用品；
b）严格遵守国电安英力特有关安全管理规定。
c）对参加高处作业的人员进行职业病体检,严禁有职业禁忌症（高血压、心脏病、贫血病、癫痫病等）者进行高处作业。
d）施工前进行详尽的技术交底，要求车组人员、施工人员，特别是司机、班组长及指挥者对方案思路、意图、实施要求有清晰的了解，并把各项工作落实到人，专门向吊车司机明确交代指挥信号；
e）所有选用机具、工具、索具等必须严格检查，不合格产品严禁使用。
现场的机具工具及材料等堆放整齐，所有拆除构件及时运出现场，做到文明施工；
f）高处作业时必须系挂好安全带，严禁抛掷工具、材料等物品；
g）履带吊作业时,履带板下必须铺垫路基板/箱,并保证地基坚实；吊装作业时应设立警戒线，关键位置设专人监护，非工作人员严禁进入吊装区域；
h）起重吊装作业，必须持证上岗，严格执行吊装措施，对使用的索具要进行仔细的检查。
吊装指挥必须分工明确，统一指挥，有旗有哨，信号清晰；
i）吊装过程中，作业人员应坚守岗位，听从指挥，发现问题立即向指挥者报告，无指挥者的命令不得擅自操作；
j）吊装作业时，应先进行试吊，检查合格后，方可正式起吊。
起吊后，应有专人观察吊车运行状况，发现异常情况，立即报告指挥负责人，并采取相应措施；吊车司机或起重人员在操作前必须吹哨提示。
对紧急停车信号不论任何人发出，都应立即执行；吊装作业时风力等级不得大于6级（即风速不得大于10.8m/s）；雪天不得吊装作业。
k）吊装作业时，被吊物件严禁从人员头顶上方吊装经过；
l）吊装前应组织各专业人员进行联合细致检查，及时发现和消除安全隐患；
m）参加施工的人员必须熟悉施工现场情况，熟悉工作内容
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