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

вый полиспаст в верхнем блоке 126 кН и в нижнем блоке 47 кН. В этот момент основная статическая нагрузка на один тяговый полиспаст равна 885 кН (88,5 тс). Таким образом, коэффициенты динамичности при подъеме колонны массой 300 т соответственно составляют: /сд = 1,14 и ка = 1,18.

Следует отметить, что при подъеме колонн даже такие значи­ тельные динамические нагрузки не были опасными. В самом деле, суммарные нагрузки на тяговые полиспасты в момент выхода ригеля при подъеме колонн составили: 660 + 244 = 904 кН; 660 + 172 = 832 кН; 885 + 157 = 1042 кН и 885 + 126 = 1011 кН. В то же время тяговые полиспасты имели грузоподъемность 100 т (1000 кН). Таким образом, перегрузка полиспаста в момент выхода ригеля

была меньше 5%.

Определенный интерес представляют записи нагрузок при подъеме колонны с точки зрения гашения динамической нагрузки много­ ниточными подъемными полиспастами (в рассматриваемом случае

11-кратной запасовки каждый). Так, при подъеме колонны массой

172 250 т динамическая нагрузка была погашена полиспастом в — =

157

- 2,05 раза, а при подъеме колонны массой 300 т — в — = 2,46

126

и в — = 2 ,6 8 раза. Следовательно, такие такелажные средства,

как якорь, в данном случае воспринимали в 2—2,5 раза меньшую динамическую нагрузку, чем ригель или балансирная траверса.

При анализе осциллограмм выявлены следующие характерные особенности процесса подъема аппаратов.

1.Установлено плавное нарастание усилий в подъемных и тяго­ вых полиспастах в первоначальный период подъема аппаратов методом поворота и отсутствие в этот период динамических явлений.

2.После отрыва аппаратов от земли во время их дальнейшего подъема весьма незначительные динамические изменения усилий наблюдались лишь при использовании в качестве привода подъем­ ного полиспаста быстроходной тракторной лебедки типа ЛТ2М-80 (скорость навивки троса 50 м/мин). При использовании тихоходной электролебедки типа ЛПМ 10/800 (скорость навивки троса 6 м/мин) динамические явления не были зафиксированы.

3.Интерес представляют резкие изменения усилий на тяговые полиспасты, возникающие в момент выхода съемного ригеля из зацепления с «падающим» А-образным шевром при подъеме методом поворота ректификационных колонн массой 250 и 300 т. Осцилло­ граммы позволили также установить эффективность применения многониточных полиспастов (в рассматриваемом случае 11 рабочих ниток), поглощающих от половины до двух третей возникающей

динамической нагрузки.

4. Установлено, что необходимо тщательно выверять прибором соосность расположения А-образного шевра, поднимаемого аппарата и основного якоря в плоскости подъема.

5. Проведенные экспериментальные исследования позволили ре комендовать проведение учета влияния динамичности при расчетах такелажных средств путем введения следующих коэффициентов динамичности кл к расчетной статической нагрузке:

или конструкций в расчетах мачт или при проверке прочности опорных конструций, а также в расчетах якорей, используемых

с помощью «падающих» А-образных шевров с выходящим из зацепле­

ных траверс, ложного штуцера и ригеля в момент его выхода из зацепления с шевром кд = 1,2; в расчетах основных якорей в момент выхода ригеля кл = 1,1.

§6. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ ОПОРЫ АППАРАТА КОЛОННОГО ТИПА НА ДЕЙСТВИЕ МОНТАЖНЫХ НАГРУЗОК

При подъеме на опору аппарата колонного типа действуют зна­ чительные монтажные нагрузки. При монтаже аппаратов способом скольжения с отрывом от земли монтаж­ ные нагрузки во всех случаях не превос­ ходят расчетных эксплуатационных. При монтаже аппаратов способом поворота, а также способом скольжения без отрыва от земли монтажные нагрузки могут

превысить эксплуатационные. Воздействие монтажных нагрузок

должно быть учтено при проектировании аппарата, а также может быть проверено расчетом на устойчивость стенки опоры аппарата. Методику такого расчета раз­ работала Н. М. Бренер с участием автора1. В основу методики положены ГОСТ 14249—69 и исследования, проведен­ ные во ВНИИМонтажспецстрое. Для расчета выбирают такой момент подъема аппарата, при котором усилие S m со­ здает максимальную силу N, действу­

ющую вдоль оси аппарата в месте крепления шарнира. Таким образом получают расчетную схему, подобную представленной на рис. 9.17.

1 Н. М. Б р е н е р и др. Методика расчетной проверки устойчивости

стенки опоры аппарата на действие монтажных нагрузок. М., изд. ЦБНТИ,

1972, 8 с.

228

Устойчивость обечайки опоры обеспечивается при соблюдении условия

где ос — расчетное нормальное напряжение в стенке обечайки от осевого сжатия,

о„ — расчетное (нормальное напряжение в сжатой зоне стенки обечайки от действия изгибающего момента,

229

Если условие (9.13) не выполняется, то необходимо уменьшить нагрузку на опору, изменив схему монтажа аппарата, или обеспе­ чить восприятие монтажных нагрузок пространственной конструк­ цией.

Пример 9.1. Аппарат массой 280 т (соответственно силой тя­ жести 280 тс), высотой 28 м и расстоянием от нижней части до центра тяжести, равным 16,5 м, поднимают методом поворота через шарнир с дотягиванием после подъема на угол 70° к горизонту. Опора аппа­ рата из стали ВСт.З имеет внутренний диаметр D •—3,2 м и толщину стенки обечайки S = 24 мм. В момент включения в работу дотяги­ вающей системы построением силовых треугольников получено продольное усилие N = 310 тс.

Р е ш е н и е . Определяем

и кИ= 0,065.

Подставив полученные значения, находим:

Ос. доп = 1,31 * ІО3 - 0,048 ’Е -Щ- = 660 кгс/см2.

Изгибающий момент, действующий на опору,

M = N ( ’Г + s ) = 32011 ’6 + °>24) = 570 тс •м-

230

Глава десятая

МОНТАЖ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ БЕЗЪЯКОРНЫМИ СПОСОБАМИ

§1. МОНТАЖ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ БЕЗЪЯКОРНЫМ СПОСОБОМ

СПОМОЩЬЮ САМОМОНТПРУЮЩЕГОСЯ ПОРТАЛА

Эффективность широкого внедрения в монтажных организациях способа поворота через шарнир при подъеме вертикальных аппаратов и высотных конструкций послужила основой дальнейшего поиска путей совершенствования этого способа. К интересным решениям относится так называемый безъякорный способ подъема аппаратов с помощью самомонтирующегося портала, оснащенного полиспастами, предложенный инженерами треста № 7 Ж. И. Берадзе и В. Г. Чха­ идзе х.

Аппарат закрепляют в поворотном шарнире и стропят за мон­ тажные штуцеры, располагаемые на 1—2 м выше центра тяжести. Шарнирные опоры подъемного устройства — портала устанавли­ вают в одной вертикальной плоскости с местом строповки и соеди­ няют стяжкой с шарниром аппарата. Портал укладывают в исходном положении со стороны фундамента аппарата. Грузовые полиспасты портала соединяют с монтажными штуцерами на корпусе монтиру­ емого аппарата.

При натяжении полиспастов портал сам поднимается от опор­ ной поверхности и при некотором угле начинает поднимать аппарат. При дальнейшей работе полиспастов аппарат поднимается до поло­ жения неустойчивого равновесия системы аппарат—портал. При подходе к этому положению включают тормозную оттяжку и оста­ навливают привод грузовых полиспастов.

Кинематическая схема безъякорного способа подъема представ­ ляет собой четырехзвенный механизм, у которого ведущее звено (грузовой полиспат) имеет переменную длину, а остальными звень­ ями постоянной длины являются аппарат, земля и портал (рис. 10.1). Замкнутая система взаимно уравновешивающихся сил исключает действие горизонтальных нагрузок на фундамент поднимаемых аппаратов.

Основное преимущество способа — отсутствие расчалок, обычно удерживающих мачты и порталы в рабочем положении, а следова­ тельно и якорей для их крепления к земле. Таким образом, подъем1

1 Ж. И. Б е р а д з е , В. Г. Ч х а и д з е . Способ подъема конструкций в вертикальное положение. Авт. свид. № 166127 от 12/1 1964. Бюлл. изобрете­ ний, 1964, № 21.

232

аппарата обеспечивается средствами, занимаемая площадь которых немного больше площади, занимаемой самим аппаратом, подготов­ ленным к подъему. Это преимущество весьма существенно для случаев, когда необходимо поднять аппарат в стесненных условиях, т. е. когда затруднено применение расчалок и устройство якорей.

Вторым преимуществом способа является отсутствие необходи­ мости поднимать и устанавливать в рабочее положение основные монтажные средства (портал, мачты) с помощью дополнительных кранов или такелажных средств. Это преимущество весьма важно

Рис. 10.1. Схема подъема аппарата безъякорным способом самомонти­ рующимся порталом.

при единичных подъемах аппаратов, когда отсутствуют краны или вспомогательные мачты или затруднена их переброска. Кроме того, отсутствуют значительные затраты на подъем и установку мачт или порталов в рабочее вертикальное положение. После подъема, установки и крепления аппарата портал или мачты опускают в гори­ зонтальное положение также без посторонней помощи. Преимуще­ ство способа также в отсутствии горизонтальных монтажных на­ грузок на фундамент аппарата.

Первые подъемы аппаратов безъякорным способом выявили ряд его особенностей, потребовавших разработки научно обоснован­ ной методики расчета. Во ВНИИМонтажспецстрое при участии автора были проведены теоретические и экспериментальные иссле­ дования безъякорного способа подъема аппаратов К1

1 3. Б. X а р а с, В. Г. Ч х а и д з е и В. И. Н е п о м н я щ и й . Ис­ следование безъякорного способа подъема вертикальных аппаратов и конструк­ ций. «Монтажные и специальные работы в строительстве». 1968, № 10.

233

Экспериментальные исследования проводили на модели. Было изучено влияние соотношения сил тяжести портала и поднимаемого аппарата, а также влияние их взаимного расположения на величину усилий в грузовых полиспастах, момент начала подъема аппарата и положение неустойчивого равновесия системы аппарат — портал.

Вначале место строповки аппарата расположили в его центре тяжести, а шарнирные опоры портала установили в одной верти­ кальной плоскости с местами строповки аппарата. Соотношение приведенной к месту строповки силы тяжести аппарата Ga к при­ веденной к оголовку силе тяжести портала Qn принимали в пределах 5,8 <^Ga/Qn <10,4, т. е. в пределах, возможных на практике.

Результаты замеров нагрузок в процессе подъема портала и аппа­ рата приведены на рис. 10.2, а , б . Анализ графиков показывает,

234

что соотношение силы тяжести поднимаемого аппарата и портала весьма существенно влияет как на значение, так и на характер изменения усилий в подъемных полиспастах, а также на момент начала подъема аппарата и положение неустойчивого равновесия системы. С уменьшением отношения GJQn, т. е. при использовании тяжелого портала, значительно возрастает максимальная нагрузка

денную силу тяжести аппарата. Причем при значении (GJQn) < 7 максимальная нагрузка действует на грузовые полиспасты в начале подъема портала, а при (GsJQn) 7 — в начале подъема аппарата (при этом максимальная нагрузка на полиспасты равна приведен­ ной силе тяжести аппарата). После начала подъема аппарата во всех случаях зафиксировано падение нагрузки на грузовые полиспасты.

Таким образом, оптимальным может считаться соотношение

Изменение соотношения Ga/Qn сравнительно мало влияет на поло­ жение момента неустойчивого равновесия. Так, в выбранных доста­ точно широких пределах изменения отношения GJQn положение момента неустойчивого равновесия характеризуется изменением угла подъема аппарата лишь в пределах от 57 до 67°.

Для изучения влияния места расположения шарнирных опор портала на нагрузки в полиспастах и характерные моменты подъема на модели установили постоянное соотношение GJQn = 7,14 и заме­ рили нагрузки на грузовые полиспасты Sn при положении шарнир­ ных опор портала в одной вертикальной плоскости с местами стро­

жение шарнирных опор портала по отношению к месту строповки аппарата весьма существенно влияет как на величину, так и на характер изменения нагрузки на грузовые полиспасты в период подъема портала. При смещении опор портала к шарниру аппарата (1/1Х 0,95) нагрузка на грузовые полиспасты при отрыве портала значительно меньше, чем при другом расположении опор, однако после некоторого уменьшения в процессе подъема портала нагрузка затем резко и существенно возрастает к моменту отрыва аппарата. При смещении опор портала к вершине аппарата (1/Іг = 1,05) перво­ начальная нагрузка на грузовые полиспасты при отрыве портала значительно больше, чем в предыдущем случае. Кроме того, в даль­ нейшем при подъеме портала эта нагрузка также постоянно уве­ личивается до момента начала подъема аппарата. Анализ графиков также показывает, что смещение опор портала к вершине аппарата существенно уменьшает угол подъема портала в момент начала подъема аппарата (44° <; ф <<90°). Поэтому оптимально расположение опор

: з 5

портала в вертикальной плоскости, проходящей через места стро­

повки аппарата.

О д н а из специфических о с о б е н н о с т е й безъякорного способа подъема аппаратов — равноускоренный подъем портала до момента начала подъема аппарата. Это обстоятельство имеет

Рис. 10.3. Графики зависимости усилий в полиспасте от угла ф подъема портала (а) н угла а . подъема аппарата ( 6 ) для различ­

ных мест установки опоры пор­

§- Угол подъема портала (f, градусъ/

а

ö

существенное значение, так как при значительных скоростях портал может не затормозиться к началу подъема аппарата и опрокинуться. При использовании в качестве привода грузовых полиспастов тихо­ ходных монтажных электролебедок инерционными усилиями при подъеме портала можно пренебречь. Однако в случае применения быстроходных электролебедок типа тракторных при подходе портала к вертикальному положению, если он к этому времени не начал поднимать аппарат, необходимо делать периодические остановки, чтобы погасить действие инерционных сил, способных опрокинуть портал.

2 3 6