大型塔器整体吊装裙座结构分析及加强.pdf

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1、石油化工设备技术，２０１５，３６（４）·５７·综述Ｐｅｔｒｏ－ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大型塔器整体吊装裙座结构分析及加强黄德华（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波３１５２０７）摘要：石油化工塔器的大型化导致裙座在吊装直立过程中强度或刚度不够，水平度超标，设备投入使用后影响工艺操作。文章针对裙座底端吊点处地脚螺栓座进行力学分析，根据塔器起吊瞬间的受力情况，考虑吊装作用力对裙座底端的动态影响，经过计算比较，结合工程实践提出几种裙座底端加强结构。通过裙座底端吊点内部的加强，有效的规避了吊装

2、过程对设备的影响，使设备直立后垂直度达到标准要求。关键词：吊装塔器裙座加强随着炼油、化工行业的持续发展，装置的大型主履带起重机和溜尾起重机提升并离开地面，再化促进了大批超限超重设备的建造和使用。对于由两辆吊机协同将设备翻转直立；在直立状态时，裙式支撑大型塔器而言，由于设备直径超大，质量溜尾起重机脱钩，由主起重机将设备吊装到安装超重，为保证吊装的安全以及设备就位后垂直度位置落地就位。在整个吊装过程中，溜尾吊耳及达到标准，不会影响设备工艺操作，在建造过程中裙座结构在设备水平起吊时是最危险的工况，因有必要对吊点附近的

3、裙座进行结构加强。文中结此需要对此工况进行力学分析。合大型塔器的结构特点，运用力学方法加以计算１．１建立力学模型分析并提出了不同的结构加强方法，为大型塔器塔器裙座底端采用底板、盖板、筋板以及部分的建造安全提供参考。裙座筒体组成，见图２。大型塔设备，其盖板均为１起吊瞬间裙座底端强度校核整体式圆环板，不宜采用分块式结构。裙座支撑塔器吊装主要由主起重机与溜尾起重机提升并离开地面，再由双起重机协同将设备翻转直立，如图１所示。图２裙座底端结构收稿日期：２０１５－０３－２７。作者简介：黄德华，男，２００

4、６年毕业于郑州大学化学工程学图１塔器吊装示意院过程装备与控制工程专业，工学学士，现主要从事压力容器设计及技术管理工作，工程师。开始吊装时设备处于水平状态，两端分别由Ｅｍａｉｌ：ｈｕａｎｇｄｈ．ｓｎｅｃ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ。·５８·石油化工设备技术２０１５年当盖板采用整体式圆环板时，其位于盖板和故可将其视为图３（ａ）的一个圆环，裙座底端的应底板之间的部分可作为裙座筒体的一部分；但当力就可以简化为圆环承受一对集中压力作用下应【１】盖板采用分块式时，则不可计入裙座筒体部分。力来分析。由于筋板是分散的和有限的，因此

5、在考虑起吊瞬１．２计算最大应力间裙座底端受力时，可忽略筋板的作用。另外，环圆环的几何形状和受力的对称性，使其变形板或底板因螺栓孔对强度的削弱亦可忽略不计。和内力也是对称的。现将圆环分成两部分（图３起吊瞬间作用于裙座底端的力如图２所示。Ｑ为（ｂ）），利用内力的对称性以及力平衡方程，则可塔体的其他部分的作用剪力，Ｗ′为底端部分的重求得作用于圆环截面上的力Ｎ０＝ｐ／２，剪力Ｑ０力，ｐ为吊装时起重机对裙座的拉力，显然Ｑ＋＝０。但弯矩Ｍ０（多余的约束力矩）不能由平衡Ｗ′＝ｐ。由于截面高度与裙座半径的比值较小，条件求出，为

6、一次静不定系统，见图３（ｃ）。图３圆环受力分析２基本静定系如图３（ｄ），以Δｌｐ表示基本静定πａＰａＭ０－＝０（７）系在ｐ／２作用下ｍ－ｎ截面在Ｍ０方向上的转２ＥＩ２ＥＩ故：角，δ１１表示在单位力偶矩Ｍ０作用下ｍ－ｎ在ＰａＭ０方向上的转角，如图３（ｄ）则在ｐ／２和Ｍ０的Ｍ０＝（８）π共同作用下，ｍ－ｎ截面的转角应为：在Ｍ０和Ｐ／２的共同作用下（图３ｃ），任意截δ１１×Ｍ０＋Δｌｐ＝（１）面上的弯矩：根据圆环变形对水平直径对称的要求，ｍ－ｎＰａＰａ１ｓｉｎφ截面不应转动，即应为０，于是有：Ｍφ＝－ｓｉｎφ＝Ｐ

7、ａ（－）（９）π２π２δ１１×Ｍ０＋Δｌｐ＝０（２）π当φ＝±时，Ｍφ的绝对值最大，即为：由δ１１及Δｌｐ，就可求出Ｍ０，由图３（ｃ）有：２Ｐａ１１Ｍ＝－ｓｉｎφ（３）Ｐａ（－）２２π单位力偶矩在截面上引起的弯矩为：由于圆环截面的高度远小于中性层曲率半径，Ｍ０＝１（４）故截面高度正应力按线性规律分布，且中性轴必然故：通过截面形心，其最大弯矩截面处的最大应力为：π２１２Ｐａσｍａｘ＝Ｍｍａｘ／Ｚ（１０）Δｌｐ＝ＭＭ０ｄφ＝－（５）ＥＩ∫０２ＥＩ引入修正系数Ｋ，则基础环弯矩为：π１２２πａ（６）Ｐａ２δ１１＝Ｍ０ａ

8、ｄφ＝σｍａｘ＝［１－］（１１）ＥＩ∫０２ＥＩ２Ｚπ（１＋ｋ）式中：ａ———圆环中性层曲率半径，ｍｍ；式中：ｋ＝０．３，无量纲；Ｚ为ｍ－ｎ截面抗弯截面模量，ｍｍ３。Ｅ———材料弹性模量，ＭＰａ；４。Ｉ———截面对中性轴惯性矩，ｍｍ１．３起吊瞬间裙座底端强度校核将Δｌｐ及δ１１代入式（２）得到：裙座地脚螺栓座在起吊瞬间的受力状态按前第３６卷第４期黄德华．大型塔器整体吊装裙座结构分析及加强