книги из ГПНТБ / Харас З.Б. Монтаж аппаратов нефтяной и газовой промышленности

Таблица 7.2

Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности канатов грузоподъемных кранов (согласно правилам Госгортехнадзора)

и других такелажных приспособлений, не подведомственных Гос­ гортехнадзору, рассчитывают и эксплуатируют в соответствии с ре­ комендациями специализированных организаций. Так, ВНИИМонтажспецстроем на основании исследований, проведенных с участием автора, при расчете таких канатов рекомендуется учитывать возможную неравномерности при работе двух и более монтажных по­ лиспастов, к. п. д. полиспастов и угол отклонения ветвей каната от направления действия нагрузки. Коэффициент запаса прочности таких канатов к3 рекомендуется принимать по табл. 7.3.

Стальные канаты бракуют при появлении определенного числа обрывов проволок на шаге свивки с учетом поверхностного износа или коррозии в соответствии с нормами, приведенными в правилах Госгортехнадзора. Исключение составляют стальные канаты мон­ тажных полиспастов, которые следует браковать в соответствии с «Временной инструкцией по выбору, расчету и применению сталь­ ных канатов такелажных средств» ВСН320-73 (М., изд. ЦБНТИ, 1974. 48 с.).

137

Таблица 7.3

Наименьший допускаемый коэффициент запаса прочности канатов такелажных средств, не подведомственных Госгортехнадзору (согласно рекомендациям ВНИИМонтажспецстроя)

Известно, насколько субъективен контроль числа обрывов про­ волок каната визуальным способом. В этом отношении заслуживают внимания поиски создания надежных приборов для контроля числа обрывов — дефектоскопов. Так, дефектоскоп, разработанный Макеев­ ским научно-исследовательским институтом по безопасности работ в горной промышленности, позволяет определить как общее число обрывов проволок по всей длине каната, так и число обрывов на шаге свивки. Преимущество дефектоскопа — возможность обнаружения внутренних обрывов.

При выполнении многоветвевых расчалок, не регулируемых по длине под нагрузкой, ролики уравнительных блоков выполняют с канавкой, соответствующей диаметру каната. При этом диаметр ролика, измеренный по осевой линии навитого каната, принимают равным не менее 10 диаметров каната.

В обычно стесненных условиях нефтегазоперерабатывающего завода расчалки за счет провисания могут войти в опасное зацепле­ ние с ранее смонтированными конструкциями, оборудованием и ЛЭП, а также перекрывать проезды и проходы. Поэтому при проекти­ ровании производства работ необходимо определять величины про­ висания расчалок, а также просветы между ними и ранее возведен­ ными сооружениями.

138

Инженером Л. М. Шмульским с участием автора разработан спо­

В связи с широким диапазоном массы монтируемых аппаратов в отечественной практике применяют блоки грузоподъемностью от 0,5 т до 280 т (табл. 7.4). Разрабатываются блоки грузоподъем­ ностью 630 т.

1 3 9

Таблица 7.4

Основные данные монтажных ролнспастиых блоков

Существенный вклад в разработку и совершенствование монтаж­ ных блоков большой грузоподъемности внесла проектно-конструктор­ ская контора (ПКК) Проектстроймеханизация (О. И. Левинский).

Полиспастный блок состоит из роликов обычно одинакового диа­ метра, вращающихся вокруг оси, установленной неподвижно в ще­ ках. Ролики вокруг осей вращаются на роликовых подшипниках или реже на подшипниках скольжения. К щекам через траверсу присоединяют грузозахватный крюк или серьгу (рис. 7.4).

Для предотвращения соскальзывания каната с роликов их обычно отделяют друг от друга перегородками или используют кожух с про­ резями для направления каната. Кожух также предохраняет ро­ лики блока от загрязнения.

Диаметр роликов блока D, измеряемый по осевой линии навитого каната, находится в следующей зависимости от диаметра троса d:

D 2s de,

где е — коэффициент (для блоков грузоподъемных кранов, подве­ домственных Госгортехнадзору, составляет не менее 16; для блоков монтажных полиспастов — не менее 13).

Диаметр ролика уравнительного или отводного блока допускают на 40% меньше рассчитанного по вышеприведенной формуле, но при этом значение е должно быть не менее 10.

Диаметр каната должен соответствовать профилю канавки ро­ лика. Свободное или стесненное положение каната в канавке при-

140

водит к его быстрому износу. Кроме того, канат, имеющий диаметр больше диаметра канавки, может повредить ролики блока.

Перед подъемом аппарата значительной массы блоки обычно полностью разбирают, проверяют и смазывают. В случае недоста­ точной смазки или загрязнения трущихся поверхностей блоков, кроме случаев преждевременного износа, во время подъема аппарата

могут возникнуть сопротивления, превышающие расчетные, что при ограниченности тягового усилия лебедки может привести к ее перегрузке. При испытании блоки подвергают не менее чем на 10 мин нагрузке, на 25% превышающей грузоподъемность блока.

До последнего времени в монтажной практике применяли раз­ личные схемы опирания оси роликов. Были и двухопорные кон­ струкции, когда ось роликов опиралась лишь по концам на опоры щек (блоки Очерского завода), и многоопорные конструкции, когда каждый ролик отделен от соседнего перегородкой, служащей опорой общей оси роликов (ПКК Проектстроймеханизация). Многоопорная

141

схема получила преобладающее распространение, так как она обеспечивает наименьшую величину максимального изгибающего момента, действующего на ось. Однако с увеличением числа пере­ городок увеличиваются масса блока и неравномерность их нагру­ жения. Исследования, проведенные Д. Г. Детиным под руководством автора в институте ВНИИМонтажспецстрой, а также при испытании восьмирольных блоков грузоподъемностью 160 т, показали, что более рациональна четырехопорная схема, при которой помимо двух крайних щек имеются еще две симметрично расположенные

перегородки.

Совершенствованию конструкции грузозахватных устройств мон­ тажных блоков большой грузоподъемности в настоящее время уделяется значительное внимание.

Монтажные блоки с комбинированной грузовой серьгой (БМК-160 и БМ-280) \ достаточно надежны и, что весьма важно, отвечают раз­ личным условиям их применения. Так, при креплении блока полотенчатым стропом с параллельной укладкой ветвей используются проем в грузовой серьге и вкладыш с канавками под трос полотенчатого стропа. При креплении блока витым стропом применяется специальный желоб в грузовой серьге, а при креплении блока бес­ тросовыми инвентарными захватами грузовую серьгу снимают и этими же двумя пальцами крепят к блоку бестросовые захваты.

Полиспастные блоки выбирают по нагрузке, действующей на подвижный и неподвижный блоки, увязывая выбор блоков с тяго­ вым усилием и канатоемкостью лебедки, требуемой скоростью подъ­ ема груза и величиной необходимого пути перемещения монтиру­ емого аппарата. При малом числе роликов блоков в системе поли­ спаста требуется применять лебедки с весьма большим тяговым усилием. С другой стороны, при большом числе роликов блоков в системе полиспаста требуется канат значительной длины.

Если груз поднят с земли без применения полиспаста (например, с помощью стрелоподдерживающей системы крана), то нагрузка на одну ветвь полиспаста равна силе тяжести груза, разделенной на число рабочих ветвей. Если груз поднят при помощи полиспаста, то усилие в сбегающей с ролика нитке больше усилия в набегающей, так как тросу при этом необходимо преодолевать сопротивление изгибу на ролике и трение ролика на оси.

Усилие в какой-либо ветви полиспаста Sk [в кН (кгс)], без от­ водных роликов, определяют по формуле

Sk = j ~ ; P f k,

где / — коэффициент соотношения усилий в сбегающей и набегающей ветвях (для роликов на подшипниках качения / = 1,02, для роли­ ков на подшипниках скольжения / = 1,04; значения fk соответствуют1

1 О. И. Л е в и н с к и й и 3. В. X а р а с. Монтажный блок. Авт. свид.

№ 288269 от З/ХП 1970. Бюлл. изобретений, 1970, № 36.

142

Если последняя рабочая ветвь полиспаста направляется на ле­ бедку с помощью отводных роликов, то усилия в канате определяют с учетом потери на трение и жесткость также в отводных роликах. При запасовке по схеме на рис. 7.5 ролик а является также отвод­

143

Усилие в тросе у лебедки S„ при запасовке полиспаста по схеме на рис. 7.5 определяется с учетом необходимости преодоления со­ противления отводного ролика верхнего неподвижного блока полис­ паста (как и остальные, этот ролик принят на подшипнике сколь­ жения / = 1,04), а также с учетом сопротивления двух других от­ водных роликов (принимаем их на подшипниках качения / = 1,02).

Тогда Sn = S 9-1,04-022 = 26,5-1,04-1,022 = 28,7 кН (или 2,87 тс).

Как видно из приведенного примера, к. п. д. ролика г] (или коэф­

Д. Г. Детиным на специальной установке, показали, что потери на блоке уменьшаются при увеличении напряжений в канате (рис. 7.6).

Это указывает на целесо­

При подъеме одного и того же аппарата полиспастами с неоди­ наковым числом рабочих ветвей создаются различные усилия на крепление неподвижного блока полиспаста. Например, при подъеме аппарата массой 10 т неподвижным однороликовым блоком, т. е. одной рабочей ветвью, усилие на крепление без учета к. п. д. ро­ лика составляет 200 кН (20 тс). При подъеме того же аппарата полис­ пастом с двумя рабочими ветвями усилие на крепление составляет 150 кН (15 тс), а полиспастом с четырьмя рабочими ветвями —

125 кН (12,5 тс).

Длину троса, требуемую для оснастки полиспаста, определяют для самого растянутого его состояния исходя из максимального расчетного расстояния между блоками, числа рабочих ветвей, максимального расстояния от ролика, с которого сбегает ходовая ветвь, до барабана лебедки и некоторого запаса, принимаемого рав­ ным 10—15 м.

Полиспасты запасовывают в горизонтальном положении. Для этого блоки закрепляют на небольшом (2—3 м) расстоянии и после запасовки троса растягивают с помощью трактора на необходимую длину. При этом трос с катушки должен разматываться свободно.

К числу неполностью решенных задач применения полиспастов относится скручивание тросов тяговых полиспастов и полиспастов расчалок под нагрузкой. Во избежание такого скручивания к па-

144

ружной щеке блока крепят отрезки труб или другого металла, вы­ полняющего роль противовеса. Однако при этом существует неопре­ деленность в выборе размеров и массы такого противовеса.

В качестве отводных блоков для изменения направления движе­ ния троса используют однороликовые грузовые блоки или блоки, снабженные откидной щекой либо разъемной серьгой.

Отводной блок выбирают по расчетной нагрузке Q, действующей на его захватное устройство, которую, в свою очередь, определяют исходя из усилия S в тросе, огибающем ролик, и угла« между вет­ вями троса:

Q = 2S cos .

§ 3. ЯКОРИ

Якори применяют для крепления расчалок мачт и порталов, вант деррик-кранов, подтаскивающих и оттягивающих полиспастов, тяговых полиспастов шевров, а также лебедок и других такелажных средств при монтажных работах.

Сувеличением грузоподъемности такелажных средств возрастают

инагрузки на якори, что, в свою очередь, требует значительных затрат труда и материалов на их устройство. Поэтому совершен­ ствованию монтажных якорей в настоящее время уделяется много внимания.

Вмонтажной практике применяются якори нескольких типов:

закладные, заглубленные в грунт; наземные; наземные с шипами и полузаглубленные.

Известны еще два типа якорей — винтовые и свайные, не полу­ чившие широкого распространения при монтаже аппаратов.

З а к л а д н ы е ( з а г л у б л е н н ы е ) я к о р и характери­ зуются значительным заглублением закладной части в грунт. Гори­ зонтальная и вертикальная составляющие нагрузки на якорь ком­ пенсируются сопротивлением и массой грунта.

Заглубленный якорь имеет закладную часть, выполненную из пакета бревен или труб, а при нагрузках 30—50 тс — из забетони­ рованных решетчатых стальных конструкций.

При нагрузке на якорь до 50 кН (5 тс) закладную часть выпол­ няют из пакета трех бревен диаметром 240 мм и длиной не менее 2 м, закладываемых в котлован глубиной 2,5 м. Закладная часть такого якоря может быть выполнена также из заполненной бетоном трубы размером 426 х 10 мм, длиной 2,5 м.

Нагрузку передают на закладную часть через петлю троса или через специальные тяги из швеллеров. Для удобства привязки расчалки к петле троса якоря на нее заранее надевают крутозагну­ тый трубный двойник, используемый в качестве коуша. Для вывода петли троса или тяги на поверхность перед якорем аккуратно про­ рывают наклонную канаву, которую после укладки тяги закапы­ вают. Узел связанных концов тросовой петли располагают над поверхностью земли, чтобы можно было удобнее контролировать

его состояние. Заглубленную часть тяг обильно смазывают густой

смазкой.

При обратной засыпке котлована землю трамбуют по слоям тол­ щиной 250—300 мм. Часто вместо грунта якорь засыпают щебнем

или гравием.

Заглубленные якори на усилие 300 кН (30 тс) представляют собой довольно сложную конструкцию. Закладную часть изготовляют

ввиде блока из четырех труб размером 219x8 мм, соединенных между собой швеллерами. Блок охватывают в двух местах сталь­ ными полосами, приваренными к тягам из швеллера. Перед блоком

вгрунт забивают толстые доски. Для укладки блока вырывают котлован глубиной 3,5 м, который после укладки закладной части заливают бетоном на высоту 2,5 м. Объем земляных работ по устрой­ ству одного такого якоря составляет 45 м3, объем бетона — 20 м3. Если учесть, что для подъема вертикального аппарата мачтами устраивают четыре — шесть таких якорей, то станет ясным, что закладные якори являются дорогим сооружением.

Закладные якори обычно используются один раз. Это приводит

кбезвозвратному расходу металла и бетона, что значительно повы­ шает стоимость такелажных работ. Кроме того, при закладке таких якорей расходуется много ручного труда, так как применение земле­ ройных машин ограничено в условиях нефтеперерабатывающих заводов из-за наличия большого количества подземных коммуника­ ций. Особенно осложняется устройство закладных якорей в зимнее время.

В качестве неинвентарного временного н а з е м н о г о я к о р я в монтажной практике широко используют аппараты, ожидающие монтажа, тяжелые элементы сборных железобетонных и стальных конструкций, а также тракторы, трубоукладчики и краны. Для уве­ личения массы аппараты на период использования в качестве назем­ ного якоря заполняют водой.

В 50-х годах в тресте Нефтезаводмонтаж появились инвентарные наземные якори из железобетонных кубиков размером І ХІ ХІ м. Якори, сложенные из пяти таких кубиков, обычно удерживали рас­ чалки мачты грузоподъемностью до 30 т. При установке наземных якорей из кубиков перед ними устраивали небольшой земляной уступ, а также забивали несколько труб со стороны приложения нагрузки.

Расчетный коэффициент сцепления наземного якоря из железо­ бетонных элементов с учетом запаса устойчивости принимают от 0,2 до 0,3, что соответственно требует значительных масс железобетона при устройстве наземного якоря на большие нагрузки.

Существенный недостаток такого наземного якоря — значитель­ ная зависимость его несущей способности от состояния поверхности земли и условий погоды. Поэтому наземные якори устанавливают на очищенные от снега спланированные площадки, покрытые слоем песка или щебня. Для создания большей устойчивости якоря расти­ тельный слой грунта обычно не срезают. На свеженасыпном грунте,

146