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

Глава девятая

МОНТАЖ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ ТАКЕЛАЖНЫМИ СРЕДСТВАМИ СПОСОБОМ ПОВОРОТА ВОКРУГ ШАРНИРА

§ 1. МОНТАЖ АППАРАТОВ НЕПОДВИЖНЫМИ ВЕРТИКАЛЬНО УСТАНОВЛЕННЫМИ МАЧТАМИ

Монтаж вертикальных аппаратов способом поворота вокруг шарнира с помощью одной мачты довольно широко распространен в отечественной монтажной практике. Первые сообщения в печати о его применении при монтаже аппаратов относятся к началу 60-х го­ дов. Так, в 1962 г. С. А. Дудов описал опыт подъема этим способом абсорбционных колонн массой по 66 т, высотой 46 м и диаметром 3 м при сооружении Невинномысского химкомбината х. Для подъема колонн использовали мачту грузоподъемностью 110 т и высотой 40 м. Грузоподъемность мачты значительно превышала необходи­ мую для данных колонн, так что выигрыша в величине грузоподъем­ ности такелажных средств в данном случае не было.

Мачтой, расположенной в плоскости подъема аппарата, высо­ той 50 м и грузоподъемностью 100 т монтажники треста Сибнефтехиммонтаж осуществили подъем нескольких полностью оснащенных и изолированных аппаратов массой по 135 тпри высоте 36 м. В началь­ ный период подъема аппарата мачту установили с наклоном в сто­ рону поднимаемого аппарата на угол примерно 15°. В дальнейшем подъем аппарата осуществляли путем поворота мачты в вертикаль­ ное положение за заднюю расчалку, выполненную в данном случае в виде полиспаста.

Для снижения нагрузки на мачту применяют также другую схему установки мачты по отношению к поднимаемому аппарату. Мачту устанавливают рядом с аппаратом между шарниром и центром тя­ жести этого аппарата и наклоняют так, чтобы вершина ее располо­ жилась в плоскости подъема аппарата. При такой схеме аппарат нельзя поднять мачтой в нейтральное положение за один прием. Поэтому его поднимают мачтой на угол 50—70°, а затем дополни­ тельными тяговыми средствами доводят до нейтрального положения. Иногда аппарат доводят до нейтрального положения наклоном мачты за расчалку.

Первые подъемы аппаратов по данной схеме были выполнены в 1962 г. трестом № 7 21. Скруббер массой около 100 т, высотой 19,3 м

1 С. А. Д у д о в. Монтаж вертикальных аппаратов поворотом вокруг шарнира. «Монтажные и специальные работы в строительстве». 1962, № 4.

2 3. Б. X а р а с. Монтаж вертикальных аппаратов методом поворота вокруг шарнира. «Монтажные и специальные работы в строительстве». 1963, №6.

197

идиаметром 2,3 м поднимали одной мачтой грузоподъемностью 60 т

ивысотой 36 м. Мачту расположили между шарниром и центром тяжести аппарата со смещением от оси фундамента на 4 м. Для сво­

бодного прохода аппарата мачту установили на расстоянии 4,4 м от плоскости подъема аппарата (рис. 9.1). Скруббер подняли мачтой на угол 77°, после чего его довели до нейтрального положения трак­

тором за трос.

Вместо мачты для подъема вертикальных аппаратов методом поворота по возможности используют также ранее установленные аппараты колонного типа или достаточно надежные и высокие

предусматривает расположение аппарата-мачты в плоскости подъема поднимаемого аппарата. Второй вариант предусматривает распо­ ложение аппарата-мачты вне плоскости подъема, между поворотным шарниром поднимаемого аппарата и его центром тяжести.

По первому варианту поднимали, например, колонну массой 61 т и высотой 44,6 м полиспастом грузоподъемностью 50 т, укре­ пленным на вершине рядом стоящего аппарата-мачты. Колонну стропили за вершину и удерживали в плоскости подъема боковыми оттяжками, аппарат-мачту удерживали в вертикальном положении четырьмя расчалками. Две задние рабочие расчалки выполнили из троса диаметром 46,5 мм и закрепили каждую за три трактора. Две боковые расчалки аппарата-мачты из троса диаметром 30,5 мм были закреплены каждая за один трактор. В процессе подъема колонны анкерные болты аппарата-мачты ослабили, что обеспечило свободное, а не защемленное опирание аппарата-мачты на фундамент. Все это необходимо было выполнить, так как в противном случае мог бы раз­ рушиться фундамент аппарата-мачты от действия значительных по

198

величине изгибающих моментов. При отрыве колонны от земли по­ переменно натягивали задние рабочие расчалки и подъемный полис­ паст. При этом наблюдались небольшие отклонения аппаратамачты от вертикали. Для контроля этих отклонений в плоскости, перпендикулярной плоскости подъема, установили теодолит. Откло­

до нейтрального положения. Аппаратом-мачтой поднимают аппа­ рат обычно на угол 45—60°. Во избежание столкновения с аппа­ ратом-мачтой поднимаемый аппарат постоянно оттягивают от него дополнительной оттяжкой.

По второму варианту колонну массой 90 т и высотой 21 м монтажники треста № 7 подняли, используя в качестве аппа­ рата-мачты рядом стоящую колонну высотой 26 м, на вершине которой заранее закрепили полиспаст грузоподъемностью 100 т. Этим полиспастом колонну подняли на угол приблизительно 60° (рис. 9.2).

199

В другом случае по такому варианту подняли колонну мас­ сой 155 т. При этом подъеме использовали подъемный полиспаст грузоподъемностью 130 т, оттяжной — грузоподъемностью 30 т

идотягивающий — грузоподъемностью 50 т.

Вмонтажной практике имелись отдельные примеры использова­

ния ранее установленных аппаратов или высотных конструкций для подъема вертикальных аппаратов несколько другим способом. При этом способе на вершине аппарата-мачты укрепляли один или два ролика, через которые направляли подъемные тросы, закреплен­ ные одним концом за монтируемый аппарат, а другим — за тяговый полиспаст. Таким способом поднимали аппараты высотой большей, чем высота аппарата-мачты. Поэтому при определенном угле подъема аппарата тросы выходили из канавок направляющих роликов.

Спаренные монтажные мачты также широко применяют при подъ­ еме вертикальных аппаратов поворотом вокруг шарнира. Мачты следует устанавливать за фундаментом аппарата. В этом случае аппарат может быть поднят в нейтральное положение в один прием. Если такое расположение мачт ограничивается их грузоподъемностью или длиной полиспастов, то мачты устанавливают между фундамен­ том и центром тяжести аппарата. Тогда аппарат поднимают мачтами на угол 50—60°, а затем дотягивают дополнительными средствами до нейтрального положения.

Особенностью данного способа подъема вертикальных аппаратов является возможность перегрузки одной из спаренных мачт при жесткой конструкции поворотного шарнира аппарата и отсутствии балансирных траверс. Поэтому при подъеме аппаратов спаренными мачтами следует применять балансирные траверсы, аналогичные по конструкции описанным в разделах монтажа способом поворота аппаратов спаренными кранами, или осуществлять непрерывный контроль нагрузок на мачты по показаниям приборов.

Спаренными мачтами способом поворота через шарнир осуще­ ствлено несколько подъемов аппаратов. Так, на Московском нефте­ перерабатывающем заводе монтажниками треста № 7 этим способом была поднята 1 колонна массой 265 т, высотой 46 м и диаметром 5 м. Выбор способа подъема был обусловлен наличием двух мачт общей грузоподъемностью 200 т и высотой по 52 м.

Во избежание перегрузки мачты сместили от оси фундамента на 7 м к центру тяжести аппарата. Колонну подняли мачтами в по­ ложение, близкое к нейтральному. До нейтрального положения колонну поднимали полиспастом грузоподъемностью 30 т. После прохода нейтрального положения торможение колонны осуще­ ствляли 50-тонным полиспастом.

Компенсацию неравномерной нагрузки на полиспасты мачт должен был обеспечить «плавающий» поворотный шарнир, уклады­

1 3. Б. Х а р а с и В. А. К р а в е ц . Подъем колонны весом 265 т на Московском нефтеперерабатывающем заводе. Реферативная информация о пере­ довом опыте, сер. I, вып. 5/55. М., изд. ЦБТИ, 1969.

200

ваемый на специально выполненный прилив к железобетонному фундаменту. Шарнир упирался в стальную свальцованную полосу, забетонированную в фундамент. Однако наблюдения за шарниром во время подъема колонны не показали явных перемещений его при неравномерной работе полиспастов. Степень балансировки нагру­ зок на полиспасты мачт при использовании «плавающих» шарниров следует выявить в дальнейшем исследованиями по приборам.

Монтажники треста Нефтезаводмонтаж на Новополоцком нефте­ перерабатывающем заводе осуществили подъем и установку колонны массой 365 т, высотой 45 м и диаметром 7 м способом поворота с по­ мощью спаренных 50-метровых мачт С Поскольку масса колонны почти вдвое превышала суммарную грузоподъемность мачт, то последние были значительно смещены от оси фундамента (примерно на 26 м). Было принято оригинальное решение балансировки нагру­ зок на спаренные мачты. Головные наиболее нагруженные расчалки мачт соединяли через 50-тонные полиспасты с концами балансирной треугольной траверсы, привязанной канатом за третью вершину к мощному заглубленному якорю. В первоначальный момент подъема аппарата грузовые полиспасты вертикально установленных мачт были отклонены от плоскости мачт примерно на угол 20°. В этот период, соответствующий максимальным нагрузкам в грузовых по­ лиспастах, наиболее опасна неравном.ерная их работа и перегрузка одного из них. Крепление головных расчалок к балансирной тра­ версе позволило за счет поворота траверсы и небольшого наклона соответствующей мачты компенсировать неравномерность работы грузовых полиспастов. К сожалению, отсутствие контроля за на­ грузками не позволило объективно оценить степень балансировки нагрузок описанным способом.

Вертикально установленными мачтами апцарат подняли на угол примерно 50°, при котором грузовые полиспасты расположились в плоскости мачт. Следует отметить, что при таком расположении грузовых полиспастов балансировка неравномерной их работы с по­ мощью траверсы на головных расчалках невозможна.

Дальнейший подъем колонны осуществляли путем поочередного наклона мачт в сторону шарнира и работы грузовых полиспастов (рис. 9.3). Когда колонна была поднята на угол около 70° возмож­ ности использования мачт для ее дальнейшего подъема были исчер­ паны, так как подвижные блоки грузовых полиспастов приблизи­ лись к неподвижным. Для дотягивания колонны использовали 100-тонный полиспаст, закрепленный за тот же мощный головной якорь, за который была закреплена траверса. В период дотягивания распускали грузовые полиспасты и притормаживали движение колонны тормозным полиспастом, закрепленным за 30-тонный

лонны весом 365 т поворотом вокруг шарнира. «Монтажные и специальные работы в строительстве». 1967, № 1.

201

осуществляли быстроходной тракторной лебедкой, а привод тормоз­ ного полиспаста — от тихоходной обычной монтажной электролебедки, то осуществить синхронное дотягивание и ослабление тормозного полиспаста было невозможно.

В этот период дотягива­ ющий 100-тонный полиспаст натянул тормозной 30-тон-

привод дотягивающего поли­ спаста, а самопроизвольное опускание аппарата под дей­ ствием силы тяжести при­

чалками. Работой грузовых полиспастов осуществляют подъем аппарата в нейтральное положе­ ние. С применением неподвижного шевра монтажниками треста № 7 осуществлено несколько подъемов аппаратов высотой до 65 м и мас­ сой до 300 т на Рязанском и Московском нефтеперерабатывающих заводах.

§ 2. МОНТАЖ АППАРАТОВ НАКЛОНЯЮЩИМИСЯ МАЧТАМИ И ШЕВРАМИ

При подъеме аппарата по схеме с использованием наклоняющихся («падающих») мачт или А-образных шевров одновременно с перехо­ дом аппарата из горизонтального в вертикальное положение повора­ чиваются вокруг своих шарниров и наклоняются к земле «падающие» мачты или шевры.

202

Возможность подъема вертикальных аппаратов методом поворота с помощью «падающей» мачты отмечал еще в 1956 г. Б. И. Юргель В В этом случае, как указывал он, «падающую» мачту укрепляют на опорной части подготовленного к подъему аппарата вертикально или с небольшим отклонением от вертикали в сторону вершины аппарата. Верх мачты тросом соединяют с вершиной аппарата и с тяговым механизмом (обычно трактором). При натяжении троса мачта наклоняется и тянет за собой аппарат. Когда мачта пере­ местится в горизонтальное положение или близкое к этому («упадет»), то поднимаемый аппарат примет вертикальное проектное положение. После перехода через нейтральное положение аппарат притормажи­ вают оттяжкой. Для предотвращения выхода «падающей» мачты из плоскости подъема необходимы две боковые расчалки, закреплен­ ные за якори, расположенные строго по оси поворота мачты, что требует большого свободного пространства. Кроме того, «падающая» мачта, опирающаяся на опору аппарата, создает существенную нагрузку, которую приходится компенсировать установкой распо­ рок для увеличения жесткости опоры. Это вызывает дополнительные затраты и приводит к определенным сложностям в процессе подъема. Поэтому «падающие» мачты имеют ограниченное применение при мон­ таже аппаратов.

Широкую производственную проверку прошла схема подъема аппаратов с помощью «падающих» А-образных шевров. Подъем аппа­ ратов «падающими» шеврами имеет одну специфическую особенность. При определенном угле поворота шевр перестаетвоспринимать сжимающую нагрузку в связи с тем, что направление тяговых тро­ сов совпадает с направлением поддерживающих тросов. С этого момента в процессе дальнейшего подъема началось бы растяжение шевра. Это нежелательно, так как может вообще воспрепятствовать дальнейшему подъему или вызвать значительные нагрузки на тяго­ вую систему, мачту или шевр. Чтобы исключить такую возможность, необходимо при возникновении растягивающих усилий освободить стойки шевра от шарнирных опор или применить съемный ригель, свободно выходящий из оголовка шевра при совпадении направле­ ний тяговой и поддерживающей систем тросов.

Широкому внедрению способа подъема вертикальных аппаратов поворотом вокруг шарнира с использованием наклоняющихся А-об­ разных шевров с выходом съемного ригеля из оголовка шевра в зна­ чительной степени способствовали подъемы2 ректификационных ко­ лонн массой 250 и 300 т при высоте 56,5 м, осуществленные при строи­ тельстве Московского нефтеперерабатывающего завода трестом № 7.

Аппараты полностью собрали в горизонтальном положении до подъема, испытали, покрыли тепловой изоляцией, обвязали трубо­

весом до 300 т. «Монтажные и специальные работы в строительстве». 1963, № 9.

203

Значительные затраты труда и времени были потрачены на наводку и крепление аппаратов в шарнирах. Поскольку не оказа­ лось специальных -механизмов для наводки аппарата в шарнир, были выложены высокие шпальные клетки, применены седловидные опоры с гидравлическими домкратами и катками. Практика пока-

Рис. 9.4. Устройство с гидравлическим приводом для наводки аппаратов на шарнир.

зала, что монтажники должны быть оснащены приводными механиз­ мами, способными при наводке в шарнир переместить аппарат вдоль оси, развернуть его вокруг этой оси и переместить на небольшое расстояние в поперечном направлении. Одним из возможных техни­ ческих решений по механизации наводки тяжеловесных аппаратов в шарниры является применение двух небольших по высоте порта­ лов с гидравлическим приводом О При наведении и укладке аппарата1

1 Ю. М. З а й ц е в и др. Грузоподъемные устройства. Авт. свид. № 366150 от 29/ІѴ 1973. Бюлл. изобретений, 1973, № 7.

204

в шарнир порталы обеспечивают перемещение аппарата не только по вертикальной, но и по горизонтальной оси, а также его поворот вокруг своей оси (рис. 9.4).

Для подъема колонн массой 250 и 300 т использовали шевр, из­ готовленный из двух сигарообразных четырехтрубных мачт высо­ той по 36 м. Ветви мачты выполнены из труб размером 325x9 мм. Стойки шевра в нижней части были разведены на расстояние 12 м, а в верхней — на 1,5 м. Фланцевые соединения стоек шевра упро­ щали его сборку и разборку. Для возможности поворота при подъеме аппарата стойки шевра закрепляли на шарнирных опорах, которые во избежание неравномерной осадки устанавливали на тщательно

Рис. 9.5. Конструкция оголовка шевра.

подготовленные основания из уплотненного щебня, двух слоев шпал и стального листа толщиной 40 мм.

Во избежание горизонтальных смещений опоры шевра закре­ пляли тросовыми оттяжками в двух направлениях. Представляется, что лучшим решением при монтаже вертикальных аппаратов массой 300 т и более этим способом является установка и крепление шарнир­ ных опор шевра анкерными болтами на специальных железобетон­ ных фундаментах. При этом исключается опасность неравномерного проседания опор шевра, а также их смещений.

Для снижения нагрузок на тяговые полиспасты опоры шевра устанавливали со смещением около 14 м от оси фундамента к центру тяжести аппарата. При таких смещениях необходимо совмещать место крепления троса, удерживающего шевр после выхода ригеля из зацепления с его оголовком, с местом крепления на аппарате поддерживающих тросов.

Оголовок шевра имеет седловидные опоры для расположения съемного ригеля. Для свободного выхода ригеля из соединения с шевром при совпадении направления поддерживающей и тяговой систем тросов седловидные опоры имеют скос (рис. 9.5). Точности выполнения

205

скоса следует уделять большое внимание. Опыт подъема аппара­ тов показал, что даже небольшая ошибка в выполнении скоса при­ водит к возникновению значительных динамических нагрузок. Направление скоса должно быть перпендикулярно направлению тросов в момент выхода ригеля (на рисунке показано пунктиром).

Особое внимание следует уделять точному расположению в плос­ кости подъема головного якоря, оси поднимаемого аппарата, оси фундамента, оси А-образного шевра и заднего якоря для торможе­

ния, что проверяют теодолитом.

Систему тяговых полиспастов и поддерживающих тросов выпол­ нили следующим образом (рис. 9.6). Поднимаемую колонну на вы­ соте 44 м охватывали снизу тремя витками поддерживающего троса диаметром 50,5 мм, который связывал колонну со съемным ригелем шевра. Для предотвращения смещения этих тросов вдоль корпуса

Рис. 9.6. Схема подъемной системы тросов.

1 — аппарат; 2 — поддерживающие тросы; 3 — ригель шевра; 4 — балан­ сирная траверса; 5 —якорь; 6' —тяговые полиспасты; 7 —фундамент аппарата; 8 — монтажный штуцер.

на колонне снизу приварили монтажный штуцер из трубы 426 X10 мм. Вокруг цилиндрической обечайки монтажного штуцера закрепили куски крутоизогнутых отводов, обеспечивающих равномерное натя­ жение всех трех ветвей в процессе подъема колонны. Этим же тро­ сом соединили ригель шевра с серединой балансирной траверсы, к краям которой были присоединены два тяговых полиспаста грузо­ подъемностью по 100 т каждый. С другой стороны тяговые поли­ спасты прикрепили к головному якорю.

Перед подъемом шевр с помощью крана уложили над аппаратом на временную подставку, укрепили шарнирные опоры. Съемный ригель шевра во время запасовки поддерживающей системы тросов уложили на временную подставку у основания колонны. После рас­ тяжки и крепления тросов на колонне, ригеле и траверсе ригель перенесли краном и уложили в оголовок шевра. Съемный ригель временно закрепили в оголовке шевра дополнительным тонким тросом, концы которого завязали у основания шевра. Шевр под­ нимали с помощью крана СКГ-30 со стрелой длиной 25 м на угол 35°,

адалее — тяговыми полиспастами с помощью основных лебедок. Перед подъемом аппаратов производили пробный их отрыв от

земли, во время которого при максимальных рабочих нагрузках испытывали и обтягивали все такелажные средства. Каждую колонну

206