一種廠房內工業(yè)設備吊裝技術研究及應用

李富軍

摘 要：文章以一種大型工業(yè)設備吊裝工程為研究對象，針對廠房內狹窄施工場地，論證了常用起重機吊裝、翻身、就位存在無法克服缺點后，國內首次采用了4臺液壓頂升塔及液壓提升裝置進行重型設備吊裝翻轉的方案，對吊裝翻轉夾具進行詳盡受力分析和設計優(yōu)化，實現設備安全可靠就位，成本低工期優(yōu)的目標。

關鍵詞：液壓頂升塔；勞辛格；夾具；吊裝翻轉

前言

隨著我國工業(yè)化不斷深化，成套設備趨于模塊化、大型化，普通工業(yè)廠房內行車已不能滿足吊裝需求，如何在狹窄空間內將重型設備經濟可靠地吊裝就位，已成為特種吊裝技術課題，并隨著起重工程新技術新設備應用而得到快速發(fā)展。

文章將結合大型工業(yè)設備吊裝對該技術進行探討和論證，希望為我國工程項目中大件設備廠房內吊裝提供一種思路，為今后的研究和方案設計提供借鑒。

1 項目簡介

某耐火材料廠擴建工程引進迄今為止亞洲最大型工業(yè)設備，主要部件有缸體、主機架、輔機架等4件，見表1，材料為鑄鋼。由于缸體、主機架、輔機架屬三超運輸設備，缸體、主機架、輔機架等在現場組裝后再平移翻轉就位。如何將機架進行翻轉是工業(yè)設備整個吊裝工程的重點和難點。

2 問題提出

2.1 現場施工條件

工業(yè)設備廠房為鋼結構，橫向寬18800mm，凈空高度12500mm，廠房內現有一臺20t行車，行車大梁底凈空高度10000mm，在廠房工業(yè)設備起吊平移范圍內預留了6跨共48m屋頂緩裝。工業(yè)設備安裝基礎井口長16500mm、寬9600mm、深10000mm，其中缸體、三片機架均安裝在此處。

2.2 存在難題

由于廠房高度限制及起重機作業(yè)地基要求，采用起重機無法完成工業(yè)設備的翻轉就位，只有在廠房內布置可移動式的液壓設備才是解決問題的研究方向。工業(yè)設備機架長15370mm，翻轉豎立后高度超出廠房凈空高度12500mm，如何將機架進行翻轉是工業(yè)設備整個吊裝工程的重點和難點。

3 方案可行性分析

根據設備尺寸、廠房高度，以及現有的起重設備，對比工業(yè)設備翻轉工藝、施工進度和經濟等因素，工業(yè)設備吊裝（主要針對機架翻轉就位）有以下幾種方案選擇：

3.1 常規(guī)履帶起重機翻轉就位

采用600t級履帶起重機作為主力起重機，300t級履帶起重機作為輔助起重機。履帶起重機使用地基要求，不能使起重機太靠近斜坡或溝渠，根據土壤的類別確定安全距離：在松軟或回填土壤上的距離=2×溝深（A2=2×T）。

基礎坑周圍屬于回填土，基坑10m則安全距離達20m，如果采用600t級履帶起重機，則在履帶起重機站位點，靠近設備基礎的地面作加固處理，例如打水泥樁。

從以上分析，采用600t級主力履帶起重機和300t級輔助起重機，需廠房拆除，作業(yè)區(qū)域地基加固處理，成本高工期長，不推薦此方案。

3.2 液壓頂升塔與起重機抬吊翻轉

液壓頂升塔與起重機翻轉工藝如圖2所示，為美國四牌公司34PT8552WT液壓頂升塔，可帶載行走，起升高度在4013～9569mm以內，額定起重能力為771t；高度在9569mm～12195mm額定起重能力為476t。機架一側采用1組液壓頂升塔頂起，機架另一側采用300t以上的起重機抬吊。

方案分析：機架翻身豎立后機架高度15370mm超出機房凈空高度12500mm，最大的制約因素是液壓頂升塔的最大頂升高度12195mm（476t工況），無法單獨完全將機架翻身豎立。綜上所述，此方案不可行。

3.3 液壓頂升塔與液壓提升裝置翻轉

工業(yè)設備機架由于在廠房內現場組裝，組裝時是平放狀態(tài)如圖1所示狀態(tài)。若采用液壓提升裝置配合進行機架翻轉，在廠房內布置液壓頂升塔、液壓提升裝置系統(tǒng)，機架一側采用吊鉤系統(tǒng)以便機架轉向就位，另一側采用液壓提升裝置；翻轉工藝如圖1、圖2所示。

采用此翻身工藝，機架翻身豎立后機架高度15370mm，同樣超出液壓頂升塔的最大頂升高度12195mm。在機架安裝井口內進行機架的翻轉，可以解決液壓頂升塔工況的限制。此時廠房內高度為22195mm（12500mm+10000mm），與機架高度存在6825mm的凈空。

在工業(yè)設備機架第一翻轉是吊裝千斤繩采用捆綁形式，與機架接觸部分采用包角保護，但同樣對千斤繩損傷很大。所以機架翻轉時下部夾具設計也是重點難點。

綜上所述，此方案可行。

4 方案設計及優(yōu)化

采用液壓頂升塔與液壓提升裝置翻轉工藝，第一次翻身后機架高7050mm，需要將機架存放在地面上并且做好防傾措施，完成機架第一次翻轉；二次布置液壓提升裝置位置，將機架二次起吊，并通過平移、下降、轉向等工藝將機架就位，工藝較繁瑣。優(yōu)化后采用單次翻身工藝。

機架翻轉過程中受力分析：

主機架重380t，忽略吊裝工具重量，如圖3-圖6所示，在主機架水平提升時（將四個點簡略為兩個點計算如下）夾具受力分析：

采用此翻身工藝需要設計專用夾具，并采用ANSYS進行有限元受力分析，確保夾具的安全可靠。

由以上分析得到380t靜壓機吊裝和翻身分析結果，應力集中處不予考慮，主截面受力如表2所示：

根據項目說明，夾具使用材料為Q345B，屈服強度為345MPa，銷軸材料40Cr，屈服強度785MP，為從上述分析結果，夾具最大應力為104.5MPa，銷軸最大應力509MP。滿足使用條件。

5 結束語

對廠房內大型設備吊裝，經過對工業(yè)設備機架的夾具設計，降低起吊高度，降低成本，節(jié)省工期，安全可靠吊裝，效益相當明顯。

文章提到的解決方案是個例，能為類似大型工程建設項目中的廠房內設備吊裝提供一種思路，為今后的研究和方案設計提供很好借鑒。