大型拱顶储罐安装技术现状及发展方向文档格式.docx

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而机械倒装提升技术按照提升机械的不同又可分为手拉葫芦倒装提升技术、电动葫芦群体提升技术、钢桅杆式液压技术、行程放大式液压提升技术和机械传动行程放大式电动提升技术等。

除了正装和倒装两类施工技术外，在超大型拱顶储罐（如低温LNG储罐）的建造中，往往采用的是正装和倒装结合的组合安装技术，即储罐内罐罐壁采用内侧挂三角架平台正装技术，而储罐的拱顶和悬浮吊预的施工采用在内罐罐底组焊完毕，然后气吹顶升法的施工技术。

2.1罐壁内部全脚手架安装技术

罐壁内部全脚手架安装技术实际上是一种正装技术，在储罐安装过程中，脚手架随着每一节罐壁板的安装逐渐加高，并在临近罐壁处用钢跳板搭设操作平台，当储罐最后一节壁板和包边角钢安装完毕后，再将脚手架加高至相应高度，使之成为罐顶安装台架，罐顶安装完成后，再利用其作为储罐内防腐的作业台架，并随着防腐工程作业高度的逐步降低而逐步拆除。

这种安装技术在上个世纪90年代前的20000m3以上大型拱顶储罐的安装中曾经采用过，安装过的最大储罐为30000m3网壳式拱顶储罐。

2.2气顶升倒装技术

所谓“气顶升倒装技术”，就是在拱顶储罐安装中，在储罐基础中预先埋好风道，风道外侧与鼓风机相连，安装时先将拱形罐顶和顶圈罐壁板建好，利用罐体本身的的结构条件和密封性能，按照通常的倒装顺序，逐圈密封各带环缝和罐底焊缝。

起升时，开启鼓风机，往储罐内部“吹风”，当罐内空气浮力大于罐体自重和其它摩擦力时，罐体就缓缓上升，这就是气顶倒装法，如图1所示。

1、离心鼓风机2、风量调节阀3、测压装置4、人孔5、密封橡胶板

6、胀圈7、罐体8、限位装置9、平衡装置10、定位装置11、密封橡胶板

图1：

顶升法工装布置示意图

这种安装技术具有投入的施工设备少，安装工艺较为复杂，施工成本较低等特点。

20世纪90年代以前，安装5000m3（含5000m3）以上立式拱顶储罐多采用气顶升倒装技术，但是由于安全系数相对较低，随着新型举升机械技术的不断进步，目前已很少采用。

2.3手拉葫芦倒装提升技术

手拉葫芦提升技术是5000m3以下立式储罐倒装施工中应用最多的提升技术，它采用手拉葫芦作为提升动力，倒装法提升储罐罐壁。

该项技术的举升工艺装备主要为手拉葫芦、提升柱和平衡机构（有时不设置）等。

提升采用人力，提升时，一般在每个提升位安排1～2人操作手拉葫芦，按照自上而下的顺序逐圈安装罐壁板。

此安装技术具有设备简单、投资少、适应性强、灵活方便，但工人劳动强度大，施工工效低等特点。

其它机械式倒装提升技术均是由这种最原始的提升技术演变而来的。

目前，这种技术一般主要在5000m3以下立式储罐安装中应用，我单位在宁夏石化500万吨/年炼油改扩建项目309单元重油罐组及泵棚改造工程中主要采用了此项技术。

2.4电动葫芦群体提升技术

电动葫芦群体提升技术采用电动葫芦作为提升动力代替手拉葫芦，倒装法提升储罐罐壁，见图2。

该技术的工艺装备主要为电动葫芦、控制装置、提升柱和平衡机构（有时采用）等。

使用时将适当数量的提升柱均布于靠近储罐内壁处并悬挂电动葫芦，用控制电缆将中心控制柜与各电动葫芦相连组成控制回路；

操作控制柜的按钮开关即可控制提升机的提升动作。

图2：

储罐提升及平衡稳定装置示意图

电动葫芦群体提升技术是一项成熟的立式储罐安装技术，在不仅在大型立式储罐安装中得到应用，而且还广泛应用于建筑工程的滑模和整体脚手架的提升等方面，此项技术提升安装的最大储罐已经达到30000m3，其安全性、实用性和先进性已得到了人们普遍认同，此项提升技术具有以下特点∶

（1）与传统的手拉葫芦倒装法相比，可大大减轻工人的劳动强度，节约人工，提高工效，缩短工期。

（2）与气顶升法相比，由于提升速度、行程易于控制、不需要限位装置，加上电动葫芦本身具有自锁性能，可避免因临时停电所造成罐体下落的危险，因此安全可靠性很高。

同时，由于在横缝对口时可以从容进行调整，有利于确保罐体几何尺寸。

（3）与液压提升法相比，重量轻，安装简单，使用方便，价格便宜（相同提升能力每台价格是液压提升装置的1/3～1/4）。

但需要安装提升柱，存在着有时会卡链、滑链现象。

另外，需要在拱顶罐罐顶开“天窗”，以便安装提升柱。

2.5松卡式液压提升液压技术

松卡式液压提升技术是从上世纪八十年代研制成功的SQD型松卡式千斤顶发展起来的，是利用液压传动原理与建筑滑模用提升设备相结合，形成的一种新的储罐倒装工艺方法。

它以SQD—***—100s.f型松卡式千斤顶（液压行程为100mm）为主体，配以液压泵站、液压管路以及专用提升架等配件，组成大型储罐液压提升成套设备。

使用时将适当数量的液压提升机均布于储罐内壁圆周处，用高压油管将液压控制柜与各提升机油缸相连组成液压回路；

操作液压控制柜的按钮开关即可集中控制提升机的提升动作。

其工作原理为：

由插板与临时固定在罐壁上的涨圈连接，通过提升器（千斤顶）的往复运动，利用两个具有单向卡紧性能的卡紧装置的交替工作，带动提升杆、活动托架、插板上升，从而带动罐体实现步进式提升。

图3：

储罐松卡式液压提升技术示意图

该液压提升设备及工艺具有以下特点∶

（1）BYl60型液压提升机的关键部件SQD—160—100S.f型、SQD—200—100S.f型松卡式分离式提升器（即千斤顶）采用分离式结构及球面（或凸台）卡块专利技术，液压提升器的提升性能有突破性提高，可确保液压提升施工。

（2）由于采用液压控制，提升机具有微降功能，可准确地控制提升高度，调整焊缝间隙，能够提高焊接质量和焊接速度，节省焊接材料。

（3）提升机的导向机构采用导轨式，具有良好的导向性能。

（4）提升机采用方法。

设备的体积小、重量轻，便于运输，而且成本低。

该提升方法适用于不同容积的大型储罐、大型水塔水柜的液压提升施工，还可用于低空间（厂房、车间内）大吨位设备的安装以及高层建筑的钢桅杆等其它类似情况的起重工作。

但是由于储罐举升过程中是步进式提升的，不能实现一次性举升到位，目前已逐步被其他举升方式所取代。

2.6行程放大式液压提升技术

行程放大式储罐液压提升技术是由辽河油建公司研究所研制的。

液压提升机借鉴了叉车门架提升机构的结构特点，见图1所示，根据动滑轮组原理实现行程放大，达到缩小装置高度的目的。

当液压缸柱塞起升h高度时，钢丝绳一端固定，钢丝绳另一端可升起2h高度。

但液压缸的有效提升力却减少了一半，动滑轮在起升过程中承受两侧钢丝绳的拉力，当被提升物重量为10吨时，液压缸的起升力需要20吨。

动滑轮

被提升壁板

h

柱塞

钢丝绳

2h

液压缸

图4：

行程放大液压提升机原理示意图

行程放大式液压提升机采取一机一泵的设计方案，可根据不同的罐容积随意组合，使用极为方便。

液压提升机做为立式圆筒形钢制储罐倒装法施工的提升动力源，在罐内对称均匀布置若干台。

作业时，用一台电控柜控制罐内的提升机组，使其提升（或降落）罐内胀圈，从而带动罐体上升，达到罐壁板自上而下逐节组装的条件。

它可以实现单机和整组的作业控制。

该施工技术具有以下优点∶

（1）省人省力，施工用料少，在倒装工艺的提升过程中，只需2到3人即可操作，同手拉导链提升相比，可提高工效8倍左右，而且耗电量少、速度快，提升系统安装和拆卸简单。

（2）据动滑轮组原理实现行程放大，达到减小装置高度的目的。

与葫芦提升技术和钢桅杆式液压提升技术相比，安装时取消了罐顶开“天窗”和补焊的费用及时间，提高了罐顶安装质量。

（3）每台提升机的提升机构和液压站实现了一体化，提升机与控制装置之间仅需一条动力控制电缆连接，与桅杆式液压提升技术相比，取消了中心液压站和其至每台提升机的高压供油管路，系统更加简捷，使用更加方便灵活。

（4）提升机的柱塞顶端的水平固定双滑轮结构和柔性钢丝绳进行提升，避免了液压缸承受水平扭力，且几乎消除了提升角，较其他提升技术更加平稳安全。

（5）提升机自身结构特点，决定了提升机可以连续不间断的提升，且液压提升速度达到了380mm/分钟。

与松卡式液压提升技术的“步进”式提升（每次提升高度仅100mm）相比，效率大大提高。

尽管该项提升技术优点很多，但也还存在不足∶一是液压提升机提升的行程放大了一倍，但是液压缸的有效提升力却减少了一半，对于大提升力的提升机，其液压提升机重量和体积就相应的增加，增加了现场施工的搬运与安装的难度；

二是液压元器件的质量直接影响提升机的正常使用；

三是液压提升机采用集中电气控制，提升机的电源线在罐内较多，在施工过程中必须采取防漏电措施，当然这也是“电动葫芦群体提升技术”所共有的。

2.7机械传动行程放大式电动提升技术

机械传动行程放大式电动提升技术是近几年在行程放大式电动提升技术的基础上发展起来的，电动提升机（见图5）借鉴了行程放大式液压提升机的形成放大和集中控制原理，将原液压传动举升改为机械传动举升，设备本身具有结构合理、传动平稳、性能可靠、搬运方便、运输使用过程中不怕碰撞，不易损坏、经久耐用等特点，在举升过程中，相比较行程放大液压提升技术，提升机之间同步性更好，中间同步性调整的频次小，更易于集群控制。

该技术尽管开发的时间不长，但推广应用的速度比较快。

图5：

行程放大式电动提升机实物

2.8超大型拱顶储罐正装+倒装组合安装技术

超大型拱顶储罐（如低温LNG储罐）的建造中，往往采用的是正装和倒装结合的组合安装技术，即储罐内罐罐壁采用内侧挂三角架平台正装技术，而储罐的拱顶和悬浮吊顶的施工采用在内罐罐底组焊完毕，然后采用气吹顶升法的施工技术。

2.8.1罐壁内挂三角架平台正装技术

罐壁内挂三角架平台正装技术的原理是储罐罐底板和底圈壁板安装完毕后，在底圈壁板上安装第一层内挂三角架平台，并在平台上安装第二节罐壁板，第二节罐壁板安装完成后，再在第二节罐壁板上安装第二层内挂三角架平台，并在平台上安装第三节罐壁板，第三节罐壁板安装完成后，在第三节罐壁板上安装第三层内挂三角架平台，并在平台上安装第四节罐壁板，第四节板安装完成后，将最下面一层内挂三角架平台拆移到第四节罐壁板上作为第五节罐壁板的安装平台。

此后，随着储罐各节罐壁板的安装，三层脚手架平台交替往复使用，直至安装完最后一节壁板。

如图6所示。

图6：

内挂三角架平台示意图及现场安装实拍图

罐壁内挂三角架平台正装技术在大型浮顶储罐和低温LNG储罐内罐罐壁安装中应用及其普遍，这种安装技术具有以下特点：

（1）罐壁板内侧搭设三层临时脚手架及维护，搭设简单、速度快，施工受自然条件限制小，不受水源、大风天气的影响。

（2）三层脚手架上可同时进行操作，有充足的检查、返修时间，施工质量容易保证；

并且检查、返修不影响下节壁板的施工，施工速度快。

（3）壁板组对采用工卡具无活口、无点焊的精密组装技术，对壁板的垂直度、椭圆度、对缝间隙、水平度可进行精密调节，保证质量。

（4）在储罐罐壁板安装的同时，可以同步进行罐底中幅板的焊接作业，提高安装工作效率。

2.8.2拱顶和悬浮吊顶气吹顶升技术

拱顶和悬浮吊顶气吹顶升技术就是在罐内底板上将罐顶（外罐顶板、顶结构、内罐吊顶）组装成一体，再用气顶法单独将罐顶整体沿着内罐壁顶升到罐顶部，再与内外罐壁在高空连接的一种安装新工艺。

这种安装技术主要由气升密封装置、平衡装置、动力装置三部分组成。

气升密封装置主要由足够宽的尼龙垫制成，围绕管壁焊缝一圈，当罐内气压上升后，尼龙垫将紧贴导向板和罐内壁，起密封作用，安装时，由于外罐顶高过内罐，需在内罐顶角钢上临时加一圈壁板（壁板厚度t8～t10，高度距外罐承压圈约100mm），当罐顶气升脱离内罐壁时，可以沿临时壁板继续上升，气升完成后去除临时壁板；

气升平衡装置主要采用预紧钢丝绳来控制顶部在上升时的旋转位移和倾斜，钢丝绳的拉紧状况可通过钢丝绳下垂的挠度来判断，通过钢丝绳端头的花兰螺栓（固定在底板上）进行调节，其中导向钢丝8根，平衡钢丝16根。

在四个方向（0°

、90°

、180°

、270°

）设置标尺观察上升高度及平衡状况；

动力装置主要是风机、发电机、控制柜和压力测量仪表等。

一般风机和发电机各按两台配置，正常使用一台风机一台发电机，另一台备用。

内罐壁预留通道口临时用钢板封上，在封板上开进风口，用风管与风机出口连接。

风管上安装闸阀和旁通阀，用以调节进入罐内风压。

用U形玻璃管与罐内连通，测量罐内风压。

这种安装技术具有变罐顶高空组装为地面组装，施工速度快，施工成本低，安全系数大等特点，在超大型低温LNG储罐建造中得到应用，1997年，国内有公司第一次利用此项技术成功对拱顶和悬浮吊顶进行了气吹顶升安装，2006年，中国石化集团天津第四建设公司利用此项技术成功对单台容积为16万立方米，直径80 

米，自重就达760余吨的拱顶和悬浮吊顶进行了气吹顶升安装，2007年，中石油第六建设公司上海项目部采用“气升顶法”成功提升直径80米，重570多吨的低温LNG储罐罐顶。

图7：

大型低温LNG储罐罐顶安装实拍图

3技术发展方向

近年来，储罐向大型化发已不仅仅是一种趋势，各种石油化工储运工程的存储容器的大型化已经成为设计的首选，其中沙特阿拉伯已经建成直径达110m、高22.5m，存储容量达到20万m3的巨型浮顶储罐，我国近年来立项建设的石油储备工程的浮顶储罐存储容量大多为10万m3，而且一些战略储备库及商储库还建造了相当数量的15万m3容量的浮顶储罐。

在大型拱顶储罐的建造方面，储罐建造向大型化发展的趋势也很迅猛，有的石油储运项目用于成品油储存的内浮顶储罐的存储容量达到了5万m3，特别是随着石油液化气和天然气（液化）等能源材料储运工程的快速发展，低温储罐的建造越来越大型化，国内已经建成的低温LNG储罐单台最大容积达到了16.5万m3，这都将带来大型储罐建造技术的变革。

3.1安装技术发展方向

倒装法安装技术将越来越向大型化发展。

以往，10000m3以下立式储罐的吊装多采用手工葫芦和气顶升倒装法技术，受技术装备的限制，10000m3以上立式储罐的吊装常采用正装技术。

随着新型吊装成套设备的不断研制和开发，倒装法吊装技术不断在大型立式储罐吊装中得到成功应用，必将促进安装技术的进一步发展。

（1）在50000m3（含50000m3）以下拱顶储罐建造中，行程放大液压提升技术将以其省人省力，施工成本低，举升机械结构合理，机械和液压控制部分一体化，操作方便灵活，安全系数高等特点占据主导，并将逐步向机械传动行程放大式电动提升技术过渡；

（2）在50000m3以上拱顶储罐建造中，限于当前焊接技术的发展还不能及时跟上举升技术发展的现实情况，将主要以罐壁内部全脚手架正装技术为主；

（3）对于超大型的低温LNG储罐，正装+倒装组合安装技术（即罐壁采用内侧挂三角架平台正装技术，而储罐的拱顶和悬浮吊顶的施工采用在内罐罐底组焊完毕，然后采用气吹顶升法的施工技术）必将是这类储罐建造的首选。

3.2建议

从本企业技术发展的角度来看，应该对现有的安装技术进行使用范围的限定，对一些技术含量相对较低，安全系数相对不高的施工技术应限制发展，并逐步发展新的，更安全、效率更高、成本更低的安装技术。

（1）气顶升倒装技术因其安全系数相对较低，应该限制采用。

（2）手拉葫芦提升技术尽管具有设备简单、投资少、适应性强、灵活方便等特点，但基于工人劳动强度大、施工工效低、传动有时不够灵活，且自锁机构容易损坏、安全系数不高等缺点，应逐渐摒弃，通过购置液压提升机和机械传动电动提升机来发展行程放大液压提升技术和机械传动行程放大式电动提升技术。

（3）限于当前焊接技术的发展还不能及时跟上举升技术发展的实际，应立项研究能够真正适应大型拱顶储罐倒装施工的焊接配套技术,这样才能够逐步扭转在50000m3以上拱顶储罐建造中主要以罐壁内部全脚手架正装技术为主的现状；

（4）对于超大型拱顶储罐（如低温LNG储罐）的建造技术，应专门立项进行研究，并结合超大型拱顶储罐的结构特点，对我们掌握的现有罐壁内挂三角架平台正装技术的工装进行技术研究和改造，使之更能适应这类储罐的安装；

应研究发展低温LNG储罐拱顶和悬浮吊顶气吹顶升的技术，结合此类储罐的结构特点通过引进获技术改造等方式配套适合此类储罐施工的安装及焊接配套技术装备，并针对低温钢进行有针对性的焊接工艺试验，为进入该领域做好技术储备。

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