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

В т о р а я специфическая о с о б е н н о с т ь заключается в не­ обходимости расположения места строповки около центра тяжести аппарата, а не у вершины, как при обычном подъеме аппарата спо­ собом поворота. Поэтому высоту портала принимают примерно равной высоте аппарата, а грузоподъемность полиспастов — равной массе поднимаемого аппарата, т. е. отсутствует выигрыш в подъем­ ном усилии, который обычно имеется при подъеме аппаратов спо­ собом поворота через шарнир. При строповке вблизи центра тяжести следует проверять прочность аппаратов большой высоты и малого

.диаметра.

Т р е т ь я о с о б е н н о с т ь — зависимость положения пор­ тала в момент начала подъема аппарата, а также положения неустой­ чивого равновесия системы от геометрических характеристик и массы не только аппарата, но и портала, а также от их взаимного распо­ ложения. Подъем аппарата может начаться уже при угле подъема портала 50—60°, а положение неустойчивого равновесия может возникнуть при подъеме аппарата на угол 60—65°.

Ч е т в е р т а я о с о б е н н о с т ь — возникновение в момент отрыва портала нагрузки на горизонтальную стяжку шарнира аппарата и шарнирных опор портала, равной по величине макси­ мальной нагрузке на грузовые полиспасты, что связано с соответ­ ствующими конструктивными решениями и затратами.

П я т а я о с о б е н н о с т ь — необходимость проверки проч­ ности стоек портала не только в момент отрыва аппарата, но и в мо­ мент отрыва портала от земли, т. е. в момент совместного действия нагрузки в полиспастах и силы тяжести самого портала.

Ш е с т а я о с о б е н н о с т ь безъякорного способа заклю­ чается в том, что в процессе самоподъема портала усилия на грузо­ вые полиспасты изменяются незначительно. Поэтому применение дополнительных средств для предварительного подъема портала с целью снижения усилий, необходимых для его подъема, неэффек­ тивно.

С е д ь м а я о с о б е н н о с т ь данного способа заключается в необходимости обеспечения максимального перепада высот распо­ ложения мест строповки по сечению аппарата и шарнирных опор портала. С этой целью по возможности вершину аппарата припод­ нимают и укладывают на высокие козлы. В связи с этим безъякор­ ный способ не рекомендуется применять при соотношении диаметра к высоте поднимаемого аппарата менее 1 : 10.

Специфичным для безъякорного способа подъема аппаратов является высокая чувствительность как портала, так и поворотного шарнира к неравномерной просадке оснований под шарнирные опоры портала, а также параллельности осей поворотного шар­ нира аппарата и шарнирных опор портала.

В случае применения двух подъемных полиспастов их необхо­ димо балансировать путем запасовки одним куском троса с исполь­ зованием уравнительных роликов или путем применения балансир­ ных траверс.

Щ

Исследование усилий в грузовых полиспастах при подъеме аппаратов безъякорным способом показало, что эти усилия макси­ мальны в начале подъема портала или аппарата. Поэтому расчет максимальных усилий в грузовых полиспастах при выборе опти­ мальных размеров и расположения такелажных средств для подъема аппарата безъякорным способом достаточно выполнять только для этих двух моментов процесса.

Рассматривая равновесие действия сил относительно осей шар­ нира аппарата (точка О) и шарниров портала (точка Ох) при вообра­ жаемом рассечении грузо­ вого полиспаста (рис. 10.4), Н. Н. Алексеев (трест Нефтезаводмонтаж) указал следу­ ющее свойство безъякорного

отрезка с линией OB, соеди­ няющей ось шарнира аппа­ рата и место строповки ап­

с осью портала.

Расчет подъема вертикального аппарата безъякорным способом можно проводить в следующем порядке.

1.Место строповки по оси аппарата принимают в пределах

^= (1>1 — 1>2) Хц. т.,

максимально возможного перепада высот расположения места стро­ повки и шарнирных опор портала h.

а) ширину портала в вершине равной 1,35 от диаметра поднимае­ мого аппарата;

б) ширину портала в основании равной двум диаметрам аппарата; в) грузоподъемность полиспастов портала равной массе аппарата.

238

5. Рассчитываем и конструируем портал по грузоподъемности полиспастов, принимая нагрузку от собственного веса портала по аналогии с имеющимися порталами и мачтами. В результате расчета и конструирования получаем приведенную к оголовку силу тя­ жести портала:

п Qi^i+Qixi

Чп— н

где Q1 — сила тяжести портала; х г — расстояние от оси шарнирных опор портала до центра тяжести портала; Q2 — сила тяжести верх­ них блоков полиспастов; ж2 — расстояние от оси опор портала до центра тяжести верхних блоков полиспастов.

6. Расчетная нагрузка на грузовые полиспасты в момент отрыва портала от опоры

s n = - ^ У н 2 1 h 2 .

Проверяем прочность портала от действия на него нагрузки Sn и нагрузки от собственного веса портала в момент отрыва портала

где Y0 — угол между образующей аппарата и линией, соединяющей ось шарнира аппарата с местом его строповки в градусах; Qa — сила тяжести аппарата, приведенная к месту его строповки.

Результаты проведенных расчетов покажут возможность подъема данного аппарата безъякорным способом.

9. Расчетное усилие в стяжке, связывающей шарнирные опоры портала с шарниром аппарата, возникает при отрыве портала от земли и может быть принято равным по значению усилию в грузовых полиспастах в этот момент.

Имеется ряд интересных примеров монтажа аппаратов безъякор­

239

рован и изготовлен портал грузоподъемностью 150 т, собственной массой 15,5 т, высотой 28 м, с расстоянием между опорами 9 м, оснащенный двумя полиспастами грузоподъемностью по 100 т, сбалансированных уравнительным роликом на ригеле портала. Для увеличения перепада высот расположения осей шарниров пор­ тала и мест строповки до 3 м последние были расположены по сече­

в плане 6x12 м, высотой 52 м и массой 280 т. Вместо портала при подъеме использовали две мачты ТМЗ высотой по 52 м. В связи со значительными монтажными нагрузками и моментом этажерку усилили балками, трубами и тросовыми стяжками. Кроме того, этажерку стропили на 6 м выше ее центра тяжести. Угол между плоскостью грузовых полиспастов и плоскостью мачт составлял 13°.

Опору каждой мачты удерживали от горизонтального сдвига двумя ветвями каната диаметром 52 мм, прикрепленными к шарнирам этажерки. Вершины мачт соединили распоркой из трубы и расчалили

боковыми расчалками, якоря которых расположили строго по оси шарниров этажерки.

При подъеме мачт на угол 85° к горизонту начался подъем эта­ жерки. В процессе всего подъема следили за положением мачт,

'2 4 0

а их перекосы исправляли регулировкой натяжения боковых рас­ чалок. При подъеме этажерки на угол 55—60° подтянули тормоз­ ной 50-тонный полиспаст. После прохода нейтрального положения этажерку опустили на фундамент, постепенно распуская тормозной полиспаст. После установки и крепления этажерки мачты опустили на землю, также распуская грузовые полиспасты.

На основе проведенных исследований и опыта подъема аппаратов и конструкций безъякорным способом с участием автора разработаны «Указания по подъему технологического оборудования безъякор­ ным способом» (МСН 147—67 Минмонтажспецстроя СССР).

§ ?. МОНТАЖ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ СПОСОБОМ ВЫЖИМАНИЯ

Способ выжимания скользящей по рельсам подпоркой является разновидностью безъякорных способов подъема вертикальных аппа­ ратов, имеющих замкнутую систему взаимно уравновешивающихся сил за счет замкнутой кинематической связи поднимаемого аппарата с такелажными средствами.

Аппарат закрепляют в поворотном шарнире. Подпорку (подъем­ ный портал) располагают по оси поднимаемого аппарата и прикре­ пляют к нему верхней частью, нижней частью устанавливают на на­ правляющие рельсы. Грузовые полиспасты соединяют нижнюю часть подпорки с поворотным шарниром поднимаемого аппарата. При работе полиспастов подпорка, перемещаясь по рельсам, поднимает

Кпреимуществам способа выжимания можно отнести:

1)расположение в плане подъемных устройств в габаритах

поднимаемого аппарата (меньше, чем при безъякорном способе), что позволяет применить способ в весьма стесненных условиях;

2)отсутствие затрат на устройство расчалок и якорей для удер­ жания подъемных устройств в рабочем положении;

3)подъемный портал имеет высоту меньшую, чем высота подни­ маемого аппарата;

4)возможность постоянного контроля за работой подъемных полиспастов, расположенных на небольшой высоте над уровнем земли;

5)сравнительно небольшие горизонтальные нагрузки на фунда­ мент поднимаемого аппарата, слагающиеся лишь из тягового усилия подъемных лебедок и силы трения основания подпорок о рельсы;

6)возможность испытания такелажных средств при начале подъема аппарата в случаях крепления ригеля портала к корпусу аппарата через шарнир;

7)возможность рассредоточения монтажных нагрузок по высоте аппарата с помощью тросовых подвесок в тех случаях, когда

поднимаемый аппарат не выдерживает монтажных нагрузок при строповке вблизи центра тяжести.

К специфическим особенностям способа выжимания следует отнеети:

1)необходимость устройства временных рельсовых путей, кото­ рые вместе с основаниями под ними должны быть способны воспри­ нимать значительные нагрузки;

2)возникновение максимальных нагрузок на такелажные сред­

ства, превышающих силу тяжести поднимаемого аппарата (особенно при подъеме аппаратов значительной высоты и малого диаметра);

Рис. 10.6. Схемы крепления подпорок к аппарату, подни­ маемому способом выжимания.

3)необходимость применения поворотных шарниров с возможно

большей шириной базы, что обеспечивает боковую устойчивость как поднимаемого аппарата, так и подъемных средств.

В связи с возникновением значительных усилий в рабочих поли­ спастах, подпорках и поднимаемом аппарате схема I, а может быть рекомендована для подъема способом выжимания аппаратов, допуска­ ющих строповку вблизи центра тяжести, а также при условии (alt) sg 7, где а — расстояние от оси шарнира аппарата до его центра тяжести; t — разность отметок осей шарнира аппарата и верхнего шарнира подпорки в исходном положении аппарата к подъему. Опти­ мальное расположение места крепления подпорки на верхней обра­ зующей аппарата для схемы I , а определяется соотношением (Ь/а) =

242

положение верхней части подпорок в момент начала подъема аппарата для схемы I I определяется соотношением (Ыа) = 0,8 -г- 1,2, а также углом ß — 30 -г- 40° — углом между образующей аппарата и ли­ нией Ь, соединяющей шарнир аппарата с верхней частью подпорки.

Места крепления на аппарате верхней и нижней подвесок сле­ дует выбирать с учетом расположения подпорки между подвесками на всех стадиях подъема аппарата. Подпорка не должна подходить ближе чем на 5° к верхней подвеске в начальный момент подъема аппарата и ближе чем на 5° к нижней подвеске при нейтральном положении аппарата.

Для снижения монтажных нагрузок на поднимаемый аппарат значительной высоты при сравнительно небольшом диаметре верх­ нюю тросовую подвеску выполняют из двух разведенных по высоте аппарата ветвей троса, сбалансированных на уравнительном ролике.

Во избежание столкновеңия верхней части подпорок с ранее установленными аппаратами нижнюю тросовую подвеску выполняют

ввиде полиспаста с приводом, что позволяет приблизить подпорку

кподнимаемому аппарату при подходе его к нейтральному положе­ нию. Выполнение нижней подвески в виде полиспаста позволяет также увеличить угол наклона к горизонту подпорки в начальный момент подъема аппарата и тем самым уменьшить усилия в элемен­ тах оснастки. Верхнюю подвеску выполняют в виде полиспаста только при подъеме и установке аппаратов на высокие фундаменты из первоначального обратного наклонного положения аппарата.

Минимальная длина основных подпорок т определяется из соотношени я

т= 1,1 (Ь+ п + каѲ),

где п — разность отметок осей поворотного шарнира аппарата и шарнира в основании подпорки в м; Ѳ — угол между а и Ъ в гра­

Определенная расчетом длина основной подпорки должна обес­ печивать размещение рабочих полиспастов при конечном верти­ кальном положении аппарата, что следует проверить графическим построением схемы подъема.

Длину вспомогательных подпорок (тв) для схемы I, в определяют из соотношения

тв= (0,35 —0,45) Ъ - п.

Расстояние между подпорками принимают равным наружному диаметру аппарата и сумме зазоров между аппаратом и стойками подпорки, т. е. по 0,5 м с каждой стороны.

Грузовые полиспасты, присоединяя к опорам подпорки и пово­ ротному шарниру аппарата, располагают симметрично плоскости подъема.

После выбора размеров и исходного расположения такелажных средств графическим построением проверяют условие, при котором

244

на любой стадии подъема аппарата опоры подпорок оказались бы вне проекции центра тяжести аппарата или между этой проекцией и шарниром аппарата, иначе аппарат будет отрываться от шарнира.

Исследованиями установлено, что для всех схем подъема аппа­ ратов способом выжимания характерно уменьшение нагрузок на

соответственно 1,1; 1,08; 1,07 и 1,06.

При подъеме аппарата по схеме /, в (см. рис. 10.6) для аппаратов

24S

Суммарная нагрузка на нижние подвески по схеме I I (см. рис. 10.7)

Суммарная нагрузка на верхние подвески по схеме//(см. рис. 10.7)

Суммарная вертикальная нагрузка двух стоек подпорки на рельсы

Горизонтальная реакция в шарнире аппарата при направлении ходового конца троса на лебедку с неподвижного блока полиспаста

углов могут быть рассчитаны аналитически или взяты из масштаб­ ных расчетных схем.

Расчетные нагрузки на подпорку Р и грузовые полиспасты Q для схемы / (см. рис. 10.7) определяют из соотношений (10.1) и (10.2) для момента начала подъема аппарата, т. е. при а = 0. Расчетные нагрузки на грузовые полиспасты Q и верхнюю подвеску S 2 для схемы I I определяют также приа = 0 из соотношений (10.2) и (10.4). Расчетную нагрузку на рельсы N для схем / и II, а также расчетные нагрузки на подпорку Р и нижние подвески S x для схемы I I опре­ деляют путем построения вспомогательных графиков зависимости этих нагрузок от положения аппарата в процессе подъема по фор­ мулам (10.1), (10.3) и (10.5).

Нагрузки, действующие на такелажные средства, могут быть

246