吳良波++鄭小明++林貴生++宗曉暉++林森鵬++譚義

摘 要：頂板梁吊裝是鍋爐安裝的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是鍋爐安裝大型機(jī)械選擇的首要條件之一，其中大型機(jī)械布置的合理性直接關(guān)系到整個(gè)鍋爐安裝的機(jī)械費(fèi)用及鍋爐安裝的進(jìn)度。本文著重介紹華廈陽西電廠5、6號(hào)機(jī)鍋爐采用延長(zhǎng)梁雙塔機(jī)抬吊次梁就位以及牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位的新技術(shù)有效節(jié)約機(jī)械成本、優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械布置的施工方法。

關(guān)鍵詞：鍋爐 頂板層次梁 雙機(jī)抬吊 延長(zhǎng)梁 牛腿 拖運(yùn)

中圖分類號(hào)：TU75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（c）-0040-07

隨著中國經(jīng)濟(jì)增速進(jìn)入換檔期，以及經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的持續(xù)深化，經(jīng)歷了十多年高速增長(zhǎng)的電力工業(yè)，也將隨之進(jìn)行調(diào)整。與電力工業(yè)相伴而生的電力建設(shè)行業(yè)，亦將出現(xiàn)根本性的轉(zhuǎn)折。因此，面對(duì)目前國內(nèi)電力建設(shè)行業(yè)形勢(shì)，眾多的電建公司為獲得國內(nèi)少有的業(yè)務(wù)都會(huì)采取低價(jià)中標(biāo)的策略。在這種情況下，電建公司如何在國內(nèi)項(xiàng)目施工管理中開源節(jié)流、降本增效獲得最大利潤，已成為各電建公司重點(diǎn)研究的課題，其中優(yōu)化施工方案是一個(gè)大方向。廣東華廈陽西電廠二期5、6號(hào)機(jī)組（2×1240MW）工程是該公司低價(jià)中標(biāo)的目前亞洲在建最大容量的常規(guī)火電發(fā)電機(jī)組，作為1240MW的火電機(jī)組，其設(shè)備無論是在重量、尺寸上都是其他小容量機(jī)組無法比擬的，因此，安裝施工機(jī)械的合理選取對(duì)于降本增效尤為重要，特別是機(jī)械費(fèi)用占大頭的鍋爐本體吊裝的機(jī)械，如何創(chuàng)新鍋爐本體施工技術(shù)，從而優(yōu)化鍋爐吊裝大型機(jī)械配置、節(jié)省機(jī)械成本的研究是一個(gè)重要課題。

1 陽西華廈陽西電廠1240MW燃煤發(fā)電工程鍋爐鋼架簡(jiǎn)介

華廈陽西電廠5、6號(hào)機(jī)鍋爐是上海鍋爐廠設(shè)計(jì)的超超臨界1240MW塔式鍋爐。鍋爐鋼架采用全鋼結(jié)構(gòu)，共11層，寬58m，深58.8m，高135m；爐前為懸吊副鋼架，爐后副鋼架為支撐空預(yù)器、脫硝裝置、煙風(fēng)道鋼架。其中主立柱最重件為49.3t，頂板梁最重為水冷壁前、后墻次梁均為92.5t。鍋爐鋼架設(shè)備單件主要質(zhì)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2 鍋爐吊裝機(jī)械布置與吊裝方案優(yōu)化

該爐型設(shè)備的吊裝機(jī)械布置采取我司成熟塔式鍋爐安裝機(jī)械布置方案（以5號(hào)爐為例，機(jī)械布置圖見圖1）——前期在爐膛中心布置一臺(tái)大型塔吊用來吊裝鍋爐鋼結(jié)構(gòu)，待鍋爐鋼結(jié)構(gòu)安裝到頂層的時(shí)候再在爐外布置一臺(tái)大型塔吊用來拆除爐膛中心塔吊、吊裝與爐膛中心塔吊塔身相碰的緩裝次梁以及其他鍋爐設(shè)備。

常規(guī)方案：按單機(jī)吊裝鍋爐鋼構(gòu)件來選取吊機(jī)，根據(jù)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)布置情況及相關(guān)塔機(jī)起重性能表經(jīng)過計(jì)算，完成鍋爐鋼結(jié)構(gòu)吊裝爐膛要布置120t級(jí)塔吊才能完成頂板層最重件的吊裝；爐外側(cè)需要布置80t級(jí)塔吊才能拆除爐膛120t級(jí)塔吊，同時(shí)爐頂需布置80t履帶吊與爐外側(cè)80t級(jí)塔吊雙機(jī)抬吊才能完成爐膛塔吊塔身相碰的緩裝次梁的吊裝。

一次優(yōu)化方案：由于本臺(tái)鍋爐鋼架單件質(zhì)量超過70t的構(gòu)件過少，僅兩件次梁為92.5t，如果為了吊裝這兩件次梁在爐膛布置一臺(tái)120t塔吊，不經(jīng)濟(jì)，進(jìn)行優(yōu)化——把頂板層大板梁、次梁重大件改為用爐膛內(nèi)塔機(jī)及爐外側(cè)塔機(jī)雙機(jī)抬吊的施工方法，把爐內(nèi)側(cè)塔吊改為80t塔吊。經(jīng)過核算，采取上述方案也能滿足施工，頂板層各重大構(gòu)件吊裝負(fù)荷見表2。

二次優(yōu)化方案：從一次優(yōu)化吊裝負(fù)荷表可以看出爐膛80t塔吊與爐外側(cè)80t塔吊的機(jī)械布置方案能滿足爐頂層大件的吊裝要求，而且雙機(jī)抬吊的時(shí)候兩機(jī)的負(fù)荷較低，吊機(jī)能否再進(jìn)一步優(yōu)化——爐膛80t塔吊保持不變，將爐外側(cè)80t塔吊改為64t塔吊，經(jīng)過計(jì)算，頂板層各重大構(gòu)件吊裝負(fù)荷見表3。

由表3可見，此方案吊裝水冷壁前墻次梁時(shí)兩機(jī)負(fù)荷過大，超出了國家相關(guān)規(guī)范的要求，具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；爐膛中心80t塔吊拆除時(shí)單件最重26t，爐外側(cè)64t塔吊在爐膛中心位置最大吊重32t，可以滿足要求；然而80t履帶吊拆除后主機(jī)最重48t，爐外側(cè)64t塔吊無法將其從大板梁頂上吊下來。綜上述此機(jī)械布置方案不能滿足吊裝要求。

3 頂板層次梁吊裝技術(shù)的優(yōu)化

為了解決二次優(yōu)化方案中存在的問題，華廈陽西電廠5、6號(hào)機(jī)鍋爐頂板層次梁吊裝采取以下技術(shù)：（1）水冷壁前墻次梁靠爐外塔吊側(cè)端面焊接延長(zhǎng)梁，將爐外塔吊吊點(diǎn)設(shè)置在延長(zhǎng)梁；（2）緩裝次梁兩端面焊接牛腿，在爐膛中心塔吊拆除前將緩裝次梁預(yù)存在塔身后面，待爐膛中心塔吊拆除后利用重物移動(dòng)器將預(yù)存緩裝次梁拖運(yùn)就位。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

3.1.1 延長(zhǎng)梁雙機(jī)抬吊次梁就位技術(shù)

延長(zhǎng)梁雙塔機(jī)抬吊次梁就位就是在次梁靠爐外塔吊側(cè)端頭增加延長(zhǎng)梁，將爐外側(cè)塔吊吊點(diǎn)設(shè)置在延長(zhǎng)梁上，減小次梁就位時(shí)爐外側(cè)塔吊的作業(yè)半徑，從而減小爐外側(cè)塔機(jī)的負(fù)荷率，合理分配兩塔機(jī)的負(fù)荷，使兩塔機(jī)的負(fù)荷在國家相關(guān)法規(guī)的允許范圍內(nèi)，安全、合法、合規(guī)完成吊裝作業(yè)。延長(zhǎng)梁設(shè)計(jì)見圖2。

由圖2，圖3所示，起吊時(shí)使用次梁腹板上吊耳，兩機(jī)分配質(zhì)量均為47.4t。起吊時(shí)抬吊工況選擇：STT2200-80t塔吊作業(yè)最遠(yuǎn)半徑35m，額定起重質(zhì)量63.03t，分配質(zhì)量47.3t，索具質(zhì)量為1t，負(fù)荷率為：QTZ1200M64-64t塔吊作業(yè)半徑20m，額定起質(zhì)量為61t，分配質(zhì)量為47.3t，索具質(zhì)量為1t，負(fù)荷率為：。次梁抬吊至爐右鋼架頂部臨時(shí)存放，QTZ1200M64-64t塔吊改為延長(zhǎng)梁上吊耳：STT2200-80t塔吊作業(yè)半徑28m內(nèi)，額定起重質(zhì)量80t，分配質(zhì)量62.6t，索具質(zhì)量為1t，負(fù)荷率為：，QTZ1200M64-64t塔吊作業(yè)半徑29m，額定起重質(zhì)量為43.5t，分配質(zhì)量為32.8t，索具質(zhì)量為1t，負(fù)荷率為：。滿足吊裝要求。

3.1.2 牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位技術(shù)

牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位就是在與爐膛塔身相碰的緩裝次梁頂面兩端頭各焊接一根牛腿，在爐膛中心塔吊拆除前將緩裝次梁預(yù)存在塔身后面或前面，待爐膛中心塔吊拆除后利用重物移動(dòng)器將預(yù)存緩裝次梁拖運(yùn)就位。牛腿設(shè)計(jì)如圖4。endprint

3.1.3 延長(zhǎng)梁、牛腿設(shè)計(jì)校核

（1）延長(zhǎng)梁、牛腿強(qiáng)度校核。

延長(zhǎng)梁、牛腿采用H型鋼，直接焊接在次梁端面，延長(zhǎng)梁、牛腿受力分析及截面如圖6所示。

變形最大發(fā)生在B處：彎矩Mmax=FL，截面抵抗矩：，彎曲正應(yīng)力，剪切應(yīng)力。

延長(zhǎng)梁選取H800×350×30×30，材質(zhì)Q345，L=5000mm，代入上述公式得B處彎曲正應(yīng)力B=171.9MPa<295MPa，剪切力B=62MPa<170MPa，可見延長(zhǎng)梁選取可行。

牛腿選取H488×300×11×18，材質(zhì)Q345，L=850mm，同理可得牛腿B處彎曲正應(yīng)力B=94.1MPa<295MPa，剪切力B=64.1MPa<170MPa，牛腿選取可行。

（2）延長(zhǎng)梁、牛腿焊縫強(qiáng)度校核。

對(duì)延長(zhǎng)梁、牛腿與次梁焊接處受力分析及焊縫截面如圖7所示。

焊縫受拉應(yīng)力為：，焊縫受彎矩最大切應(yīng)力，。

延長(zhǎng)梁與次梁端面搭接焊接長(zhǎng)度900mm，焊縫高度K=20mm，數(shù)據(jù)代入上式得焊縫受拉應(yīng)力為MPa，焊縫受彎矩最大切應(yīng)力=146.63MPa，=146.72MPa<200MPa，焊縫設(shè)計(jì)可行。

牛腿與次梁端面搭接焊接長(zhǎng)度600mm，焊縫高度K=20mm，代入數(shù)據(jù)代入上式得焊縫受拉應(yīng)力為MPa，焊縫受彎矩最大切應(yīng)力=74.6MPa，=74.9MPa<200MPa，焊縫設(shè)計(jì)可行。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

廣東華廈陽西電廠二期5、6號(hào)機(jī)組（2×1240MW）工程5、6號(hào)鍋爐采用延長(zhǎng)梁雙塔機(jī)抬吊次梁就位及牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位的方法安裝鍋爐頂板層次梁是本工程實(shí)施的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。二次優(yōu)化方案要實(shí)現(xiàn)必須解決兩塔機(jī)負(fù)荷過大的問題，本工程通過在次梁靠爐外塔吊側(cè)端頭焊接延長(zhǎng)梁，在延長(zhǎng)梁上增設(shè)一個(gè)吊點(diǎn)，吊裝時(shí)先用水冷壁前墻次梁上吊點(diǎn)將次梁抬吊至爐頂鋼架上臨時(shí)存放，然后將爐外側(cè)塔吊吊點(diǎn)換鉤至延長(zhǎng)梁吊點(diǎn)上將次梁抬吊就位，該方法減小次梁就位時(shí)爐外側(cè)塔吊的作業(yè)半徑，從而減小爐外側(cè)塔機(jī)的負(fù)荷率，合理分配兩塔機(jī)的負(fù)荷，成功解決了兩塔機(jī)負(fù)荷過大的問題，使得二次優(yōu)化方案實(shí)現(xiàn)看到了希望。解決緩裝次梁吊裝問題是二次優(yōu)化方案得以順利實(shí)施的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本工程通過在緩裝次梁頂面兩端頭各焊接一根牛腿，在爐膛中心塔吊拆除前將緩裝次梁預(yù)存在塔身后面，待爐膛中心塔吊拆除后利用重物移動(dòng)器將預(yù)存緩裝次梁拖運(yùn)就位。此方法很有效地解決了緩裝次梁吊裝問題，為二次優(yōu)化方案實(shí)施掃清了障礙。

3 經(jīng)濟(jì)效益

廣東華廈陽西電廠二期5、6號(hào)機(jī)組（2×1240MW）工程5、6號(hào)鍋爐采用新技術(shù)的二次優(yōu)化方案與常規(guī)施工方案進(jìn)行對(duì)比，新技術(shù)二次優(yōu)化方案所體現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益效果明顯，具體如下。

（1）新技術(shù)二次優(yōu)化方案與常規(guī)施工方案比較，單臺(tái)爐機(jī)械費(fèi)用統(tǒng)計(jì)見表4。

（2）新技術(shù)二次優(yōu)化方案與常規(guī)施工方案相比，不用在爐頂布置履帶吊，節(jié)約安裝和拆除爐頂?shù)醯娜斯べM(fèi)用：7人×10天×300元/人/天=2.1萬元。

新技術(shù)二次優(yōu)化方案與常規(guī)施工方案相比，新技術(shù)二次優(yōu)化方案需要增加的延長(zhǎng)梁、牛腿材料費(fèi)用約為3萬元，與常規(guī)施工方案需要布置履帶吊行走通道材料的費(fèi)用基本持平。

由此可見，兩臺(tái)爐節(jié)省成本：（222+2.1）×2=448.2萬元。

5 推廣應(yīng)用情況及前景

廣東華廈陽西電廠二期5、6號(hào)機(jī)組（2×1240MW）工程5、6號(hào)鍋爐采用延長(zhǎng)梁雙塔機(jī)抬吊次梁就位及牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位的施工方法安裝鍋爐頂板層次梁的技術(shù)，使原本爐膛中心需要布置120t級(jí)塔吊改為布置80t級(jí)塔吊，爐外側(cè)需要布置80t級(jí)塔吊改為布置64t級(jí)塔吊，優(yōu)化了現(xiàn)場(chǎng)吊裝機(jī)械布置，節(jié)省了機(jī)械成本。特別是牛腿預(yù)存緩裝次梁后拖運(yùn)就位法安裝鍋爐頂板層次梁的技術(shù)，該技術(shù)凡是采用在爐膛內(nèi)布置大型吊機(jī)吊裝鍋爐鋼架的機(jī)械布置方案的鍋爐均可以采用，其施工簡(jiǎn)單，安全可靠，實(shí)施成本低，適應(yīng)性強(qiáng)，具有普遍推廣價(jià)值。

6 結(jié)語

《1240MW塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)頂板層次梁吊裝技術(shù)的優(yōu)化及應(yīng)用》是該公司在繼承《二次再熱百萬千瓦機(jī)組鍋爐鋼架吊裝技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用》基礎(chǔ)上的又一次創(chuàng)新，已在該公司承建的廣東華廈陽西電廠二期5、6號(hào)機(jī)組（2×1240MW）工程5、6號(hào)鍋爐頂板層次梁安裝施工中得到推廣應(yīng)用，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，充分展示了該公司的科技水平及安裝實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳錦池.謝譽(yù)軍.黎世斌.二次再熱百萬千瓦機(jī)組鍋爐鋼架吊裝技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用[J].工程技術(shù)，2016（6）：255-266.

[2] 謝譽(yù)軍.采用延長(zhǎng)梁吊裝大板梁[J].科學(xué)時(shí)代，2012（14）.

[3] 古海東.1000MW機(jī)組塔式鍋爐大板梁的安裝施工分析[J].沿海企業(yè)與科技，2009（4）：140-141.endprint