山东电力建设第二工程公司 刘宝勇 朱云荣
摘要 ............................................................................................................................................................................... 2 关键词 ........................................................................................................................................................................... 2 前言 ............................................................................................................................................................................... 2 1方案制定的难点和重点控制事项的分析及其对策 ................................................................................................ 2 1.1方案选择分析 ......................................................................................................................................................... 3 1.2重点技术攻关 ......................................................................................................................................................... 4 2叠梁钢结构设备本体吊装位置的确定 .................................................................................................................... 5 3设备、机械具体布置 ................................................................................................................................................ 5 3.1设备起吊区域放置 ................................................................................................................................................. 5 3.2 FZQ1380塔吊布置 ................................................................................................................................................ 6 3.3 LR1400履带吊布置 .............................................................................................................................................. 7 3.4 吊车起吊、就位作业半径布置图 ....................................................................................................................... 8 4设备本体吊装吊耳选择计算及连接销轴计算 ........................................................................................................ 8 4.1上叠梁吊耳校核 ..................................................................................................................................................... 8
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∵最大弯矩M=67.5×10 ×8kg．cm ......................................................................................................................... 9 4.2下叠梁吊耳校核 ..................................................................................................................................................... 9
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∵最大弯矩M=53.9×10 ×37/2kg．cm ................................................................................................................. 10 5板梁本体强度计算 ................................................................................................................................................... 11 5.1板梁结构尺寸统计 ................................................................................................................................................ 11 5.2 L板梁上叠梁挠度计算 ......................................................................................................................................... 11 5.3 L板梁下叠梁挠度计算 ......................................................................................................................................... 11 6叠梁吊装过程控制及负荷计算 .............................................................................................................................. 12 6.1 吊装综述 ............................................................................................................................................................. 12 6.2 L板梁吊装 .......................................................................................................................................................... 12 7吊装钢结构的加固 .................................................................................................................................................. 13 8取得的效果综述 ...................................................................................................................................................... 14 8.1施工安全 ............................................................................................................................................................... 14 8.2施工质量 .............................................................................................................................................................. 14 9参考文献 .................................................................................................................................................................. 15
[摘要] 出于经济效益的需要，近年来火电机组单机容量越来越大，各地600MW以上的超临界机组、超超临
界机组连连上马。随着单机容量的增大，锅炉吊装的难度日益加大，600MW机组的锅炉钢架整体跨度几乎超过了50米，1000MW锅炉甚至达到了近100米。且超临界机组锅炉设备中没有汽包，锅炉大板梁成了最大和最重的部件。以600MW超临界机组锅炉为例，国内三大动力设备厂生产制造的最大大板梁的重量几乎都超过了180吨，即使设备厂家为了运输、安装需要把大板梁做成叠梁，但是单件重量仍在100吨以上，长度超过30米，加之其起升高度都在80米以上，大板梁无疑取代汽包成了锅炉甚至于整个火力发电厂的吊装难度最大、危险性最大的部件。因此国内电建施工企业无不把大板梁吊装的机械配置及具体吊装方案当作一项重大的技术攻关项目，并在锅炉架开吊前就早早的分析研究。现以国电费县发电有限公司600MW火电机组锅炉叠梁式大板梁吊装为例，浅析锅炉大板梁吊装方案的制定，重点是基本方案分析比较，难点解决方案及最后的效果对比，以对今后施工提供借鉴。
关键词 600MW超临界锅炉 大板梁 吊装 炉膛不开口与不开口 方案对比
前言
国电费县发电厂一期2×600MW机组#1锅炉为哈尔滨锅炉有限公司设计的超临界变压运行、螺旋管圈、燃煤直流炉。其锅炉钢架由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造供货，钢构架总重约为4280t，板梁单件最重约为101t。整个钢架结构分为8节，炉架最高点为大板梁的上表面，标高为81930mm。炉架沿炉膛宽度为50000mm；炉膛总深度为48372mm。整个钢架共有三件大板梁，分别为J列板梁、K列板梁、L列板梁，均为上下双叠梁。
三件大板梁外形尺寸及重量情况见下表：
外形尺寸（mm） 大板梁编号 长 J上板梁 J下板梁 K上板梁 K下板梁 L上板梁 L下板梁 30700 30700 31040 31040 31080 31080 宽 1000 1000 1350 1350 1600 1600 高 3600 1900 3600 1900 3600 1900 重 量 （吨） 42 95 68 101 75 机械配置：根据公司的统一调度，费县工程准备设置两台大型吊车,LR1400履带吊和FZQ1380附着式塔吊。
1方案制定的难点和重点控制事项的分析及其对策
1.1方案选择分析
板梁单件最大重量约为101t，次重件95 t, 现场可以使用的大型吊车为LR1400和FZQ1380。经初步考虑，有两个方案可以比较选择：一是采用LR1400和FZQ1380两车抬吊，二是考虑炉膛后部大开口，由LR1400开进炉膛区，采用主臂工况吊装。下面就两方案的分析比较如下:
重要性评缺点可否控制,采重要性评缺点可否控制,分析内容 方案一 方案二 分 取的对策 分 采取的对策 方案描述 两车抬吊 单车负荷率低 +3 炉膛不用大开口,有利于施工和钢架安装质量的控制,一般不会出现尺寸偏差。 优点 缓装件少,后遗症少,整体工期缩短,不多付出人力,占用场地少,有利于安全文明施工 +4 从钢架开吊到达到板梁吊装条件工期短 +2 +5 +1 LR1400吊装 方案实施简单,负荷易控制,可靠性和稳定性高 方便大板梁卸车 +3 两车吊装负荷率不易控制,吊装过程稳定性差,单车最大负荷也超过80%,吊装实施难度大,对现场起重指挥要求高。 缺点 没有该类型机组类似方案成功的先例 不方便卸车 -1(采取措施可消除其风险,评分0) -5 (采取措施可降低其风险,评分-3) 中华聊城发电厂及滇东发电厂已有成功的先例 +3 -5(采取措施可稍稍降低其风险,评分-4) 可以在很大程度上控制,工程处有经验丰富的起重专业人员,可以在天气良好的条件下实施作业。 必须炉膛大开口,非常不利于钢架施工和安装质量的控制,一旦出现尺寸偏差很难消除 较难控制,很多实例表明,大开口势必大大增加造成安装质量的控制。 如中华聊城发电厂,云南滇东电厂 -2 可以控制,在炉膛区修路,将大板梁直接运输到位 缓装件多,板梁吊装完后缓装件 -4(几乎没有好方 无法控制,大开口方案肯定造成缓装件多。 安装费工费时, 案来弥补占用场地时间长 其缺陷,评分-4) 从钢架开吊到板梁具备吊装条件工期长 优缺点合并得分 -1 影响不大,目前工期可以满足 方案一 +3 方案二0 采取积极应对措施后最后得分 方案一 +6 方案二+1 经济效益比较 预计总工期缩短10天,不多浪费人工机械。 总体创造效益约50万元。 缓装件延长总工期10天,浪费人力物力,仅缓装件多使用机械费在30万元以上。 说明:评分标准:按性质(严重程度)分5,4,3,2,1五个档次,最高级(最严重)为5分 经过以上分析和论证,最后选定方案一,使用两车抬吊方案,并按以上措施实施风险控制。
1.2重点技术攻关
1、吊车平面布置：FZQ1380塔吊为固定式，作为锅炉全过程主吊机械，须布置在锅炉右侧(B50侧),塔吊一次设计安装后就不能移动。锅炉左侧(B0侧)布置履带吊,但是锅炉左侧有集控楼基础，出于工期需要, 集控楼基础必须先行施工,从而履带吊无法靠近锅炉前侧。而且LR1400履带吊要在板梁吊装前才能到达工地,锅炉左侧施工制约着整体施工进度。
2、FZQ1380塔吊附着点的确定及整个钢构架的稳定性计算与分析：用于吊装的FZQ1380塔吊为附着式机械，其在钢架上存在巨大的水平附着力，钢架在安装过程中必须保证整体结构的稳定性，设备起吊过程中必须对应力超标的钢架杆件进行加固。炉子总高度为81.9米，选定吊车总高度为85米，中间附着两层，分别附着在33米和66米钢架设计两层大平面的下方。其最大水平推力为63吨，经初步计算锅炉钢架必须加固。 3、吊点位置的选定和吊耳的形式：由于大板梁分上下两段，上段重于下段，其板厚度超过100mm，吊耳不宜直接焊接在板梁上，为防变形又不宜采用设备兜吊法；且需要校核起吊时板梁自身的挠度变化，通过统筹考虑决定采用螺栓连接吊耳与板梁本体。
4、板梁拖运方案及起吊位置：板梁超宽超大超重，锅炉外侧四周力卸车，必须直接拖进炉架内；其整体长度大于炉膛净宽，需对角斜放。经计算设备起吊时距离钢架本体最小距离为6㎝,超吊难度大。 5、吊装顺序的确定相当困难，即要考虑设备的制作时间，又要考虑现场的实际施工条件制约，最后决定开辟炉膛区域与后烟井区域两个吊装施工现场。初步确定按先炉前后炉后的顺序吊装。
6、吊车负荷率的计算与控制。在施工前把施工过程存在的困难与危险点全部以数据的形式呈现出来，做到施工安全的“可控、在控”。
下面就这几个重点技术问题分别阐述如下：
2叠梁钢结构设备本体吊装位置的确定
由于叠梁钢结构单个设备本体重量为101t，且考虑到设备吊装过程中，由于两辆吊车负荷、启动速率及冲击力承载能力的差别，决定每辆吊车只起吊设备本体上一个承载点，尽量减少由于两车本身原因而引起的不必要的额外冲击载荷。
2.1 L板梁上叠梁吊耳：LR1400起吊吊耳位于板梁左边缘向板梁中心方向5.6m处，FZQ1380塔吊吊耳位于板
梁右边缘向板梁中心方向4m处。
2.2 L板粱下叠梁、K板梁上叠梁吊耳：LR1400起吊吊耳位于板梁左边缘向板梁中心方向7m处，FZQ1380塔
吊吊耳位于板梁右边缘向板梁中心方向4m处。上叠梁吊耳在上翼板上（具体见吊耳详图），下叠梁吊耳在腹板上（见吊耳详图）。
2.3 K板梁下叠梁、J板梁：吊耳位于板梁边缘向板梁中心方向7m处，上叠梁吊耳在上翼板上（具体见吊耳详图），下叠梁吊耳在腹板上（见吊耳详图）。
3设备、机械具体布置
3.1设备起吊区域放置
3.1.1 J列板梁、K列板梁下叠梁放置在J列柱与K列柱、B10列柱与B40列柱之间锅炉零米处，板梁与锅炉
左右对称中心线夹角为67°，放置时板梁右侧处于靠近1380塔吊位置(见下图A区域)。
3.1.2 K列板梁上叠梁、L列板梁放置在L列柱与M列柱、B10列柱与B40列柱之间锅炉零米处，板梁与锅炉
左右对称中心线夹角为68°，放置时板梁右侧处于靠近1380塔吊位置(见下图B区域)。
3.2 FZQ1380塔吊布置
3.2.1布置说明：1380塔吊主要布置在锅炉右侧（即B50侧），吊车中心线距离K列柱5.5m、距离右侧钢架中
心线7.5m，吊车位于K列柱与L列柱之间。塔吊为附着式塔吊，附着点在钢架上（具体布置祥见附图）。 3.2.2 1380塔吊主要附着力：根据吊车厂家资料
第一层最大附着力为：59t； 第二层最大附着力为：63.125t; 第三层最大附着力为:67.182t。
现场准备用两层附着，见下图，塔吊最大附着力按63t考虑。 3.2.3 塔吊布置图:
3.3 LR1400履带吊布置
3.3.1 LR1400吊车布置在锅炉左侧，其行走中心线距锅炉对称中心线31.5米，吊车前后方向行走,吊车77m主杆+35m付杆(28 m付杆)。
3.3.2 LR1400履带吊行走路基标高为：+1m。 3.3.3 吊车布置图：
集控楼基础LR1400履带吊锅炉前侧吊车行走路基锅炉右侧
3.4 吊车起吊、就位作业半径布置图
L板梁吊装半径 名称 上叠梁 起升 FZQ1380 LR1400 24m 24.5 就位 22m 21.5m 下叠梁 K板梁吊装半径 上叠梁 就位 21.7m 26.5m 下叠梁 起升 就位 J板梁吊装半径 上叠梁 起升 就位 30m 34m 下叠梁 起升 就位 起升 就位 起升 24m 26m 22m 23m 24m 26m 25.5m 24.6 m 25.5m 31.6m 26.5 m 31.6m 25.5m 29.7 m 31.6m 34 m 4设备本体吊装吊耳选择计算及连接销轴计算
4.1上叠梁吊耳校核
4.1.1 以L板梁上叠梁为目标计算,叠梁重量Q=101t,两吊耳因位置不同(LR1400履带吊吊点在距离端部5.6m处,1380塔吊吊点在距离端部4m处),受力分别为:
① LR1400履带吊起吊吊耳受力:Q1=101(15.55-4)/(31.1-9.6)=54t
② 1380塔吊起吊吊耳受力:Q2=47t
板梁起吊吊耳的起重量按LR1400履带吊起吊重量计算:Q3=54×1.25=67.5 t。 4.1.2销轴校核(40Cr)
∵最大弯矩M=67.5×10 ×8kg．cm 抗弯模量W=∏×15 /32
∴σ=M/W=1632 kg/ cm＜3000 kg/ cm ∴销轴合格 4.1.3吊耳校核(Q345)
钢板厚度δ=40mm,吊耳详见下图:
吊耳剪切力:τ=33.25×10 /(10×4)=844.6 kg/ cm 吊耳拉力:σ=33.25×10 /(10×4×2)=422.3 kg/ cm
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4.1.4销轴、吊耳制作说明
①板梁上翼板的吊耳、销轴加工精度：±1mm。
②吊耳材质为：Q345，加工时需要两个吊板加固后配钻，且吊耳加固后带销轴与起吊承重水平板焊接。 ③ 销轴材质为：40Cr。
4.2下叠梁吊耳校核
4.2.1以L板梁下叠梁为目标计算,叠梁重量Q=75t,两吊耳因位置不同(LR1400履带吊吊点在距离端部7m
处,1380塔吊吊点在距离端部4m处),受力分别为:
① LR1400履带吊起吊吊耳受力:Q1=43.1t ② 1380塔吊起吊吊耳受力:Q2=31.9t
板梁起吊吊耳的起重量按LR1400履带吊起吊重量(且吊装动载、静载综合系数取1.25)计算得:Q3=43.1×1.25=53.9t
4.2.2吊耳校核(υ377×15)
∵最大弯矩M=53.9×10 ×37/2kg．cm 抗弯模量W=1485 cm
3 3
∴σ=M/W=671.9 kg/ cm＜1000 kg/ cm ∴吊耳合格
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4.2.3吊耳制作说明
①吊耳具体加工尺寸如下表: 吊耳加固板1(mm) 300×300δ=16 吊耳挡板2(mm) D=500 δ=30 挡板加固板3(mm) 100×50 δ=12 吊耳加强筋4(mm) 500×301δ=16 吊耳本体5(mm) 管子υ377 δ=15 吊耳加固板6(mm) D=530 20 δ=30 787kg/4个 焊接高度吊耳重量 h1
②加工时腹板两侧的吊耳需要同时焊接，并且应保证同心率。
③焊接高度h1为吊耳本体5号件、吊耳加固板6号件与设备焊接时的焊缝高度，且5号件与2号件焊接时，
焊缝高度应娶15mm的焊缝高度。其他焊接部位焊接时，应取焊件薄板的厚度。
5板梁本体强度计算
5.1板梁结构尺寸统计
5.1.1板梁图纸结构尺寸统计表 名称 J板梁 K板梁 L板梁 板梁长度 30700 31040 31080 板梁宽度 1000 1350 1600 翼板厚度 70 120 120 腹板厚度 36 40 40 连接板厚度 26 上叠梁:450 26 26 下叠梁:510 连接板宽度 5.1.2上、下叠梁连接图
5.2 L板梁上叠梁挠度计算
∵Ix=35961410.4；Q=101×10；E=206×10；L=31080mm。 ∴Y=5×q×L/（384×E×Ix）=1.06mm。
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5.3 L板梁下叠梁挠度计算
∵Ix=11074247.7；Q=75×10；E=206×10；L=31080mm。 ∴Y=5×q×L/（384×E×Ix）=11.77mm。
又∵《电力建设施工及验收技术规范》中规定：板梁制作时板梁有向上的挠度,范围为0----30mm。
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∴所以此挠度应该不影响现场施工。
∴为了安装施工需要,要求板梁制作厂家把板梁下叠梁的上挠度控制在+10 mm- +15 mm范围内，这样可以顺利地完成板梁对接施工。
6叠梁吊装过程控制及负荷计算
6.1 吊装综述
现在以L板梁吊装为例计算板梁吊装全过程。在板梁吊装时，设备起吊400mm后，停止起吊，两车静止10分钟，然后起落三次，仔细检查起吊用具、吊车卷扬机、吊车制动系统等起吊设施，没有任何问题时，两吊车同步起吊。两车起升速度控制在4.8m/min以下。待板梁起升到76.83m后，停止起吊。
6.2 L板梁吊装
6.2.1 LR1400履带吊吊车工况：（SDWB）77m主杆+28m付杆，吊车布置在锅炉左侧，距离锅炉左右对称中心
线31.5 m，沿锅炉前后方向跑车。
6.2.1.1 L板梁吊装时，吊车缓慢将板梁移到就位位置，L上叠梁起吊半径R=24.5m(起重量Q=68.5t)、就位
作业半径R=21.5m(起重量Q=71.7t)；L下叠梁起吊半径R=26m(起重量Q=67t)、就位作业半径R=23m(起重量Q=70t)；吊车付杆角度变化46°---55°（作业半径每变化1米，付杆起升角度变化3°左右。）；板梁与锅炉中心线夹角变化范围为：68°---90°。板梁每向就位位置移动1m，吊车付杆起升0.9m，直到板梁就位为止。
6.2.2 1380塔吊工况：86m主杆，吊车布置在锅炉右侧。待LR1400吊车缓慢将板梁移到就位位置后，塔吊再行将板梁就位。 6.2.2.1
L板梁吊装：起吊作业半径R=24m(起重量Q=56t)、就位作业半径R=22m(起重量Q=63t)；吊车起重臂变化角度60.6°-62.8°;板梁与锅炉中心线夹角变化范围为：68°-90°。
6.2.3负荷计算
6.2.3.1一对Φ52×26m钢丝绳重量为:Q1=0.6t；LR1400履带吊：吊车钢丝绳重量Q2=1.4t，吊车80t钩重
量Q3=2.6t；板梁单边吊耳Q4=0.0984t,销轴重量Q5=0.04725t;下板梁带安装脚手架重量Q6=1.4t。 6.2.3.2吊装过程中，两个吊车负荷率为：
L上板梁:
①起吊时:（54+2.6+0.145+0.6+1.4）÷68.5×100%=85.8% （LR1400履带吊）
（47+0.145+0.6）÷56×100%=85.3% （1380塔吊）
②就位时: （54+2.6+0.145+0.6+1.4）÷71.7×100%=82% （LR1400履带吊）
（47+0.145+0.6）÷63×100%=75.8% （1380塔吊）
L下板梁:
①起吊时:（43.1+2.6+0.145+1.4+0.6+1.4）÷67×100%=73.5% （LR1400履带吊）
（31.9+0.145+1.4+0.6）÷56×100%=60.8% （1380塔吊）
②就位时: （43.1+2.6+1.4+0.145+0.6+1.4）÷70×100%=70.4% （LR1400履带吊）
（31.9+0.145+1.4+0.6）÷63×100%=54% （1380塔吊）
7吊装钢结构的加固
通过上面计算数据显示,在两车负荷率同时达到80%以上时,钢架的局部稳定性直接影响着吊装施工的安全, 并且在施工中由于采用附壁吊，在大板梁没安装前，L轴线的侧移较大，许多杆件应力和连接已超限，需进行加固工作，因此在该轴线内柱间增设桁架（标高约EL66000），具体加固如下图所示：
8与炉膛大开口比较取得的效果综述
费县电厂#1锅炉大板梁于2005年11月29日开始到货，12月8日最后一件设备到齐，前后历时10天，中间因运输及天气问题影响4天，实际吊装工期仅用6天，做到了当天到设备当天起吊当天就位。锅炉吊装总工期比原计划提前了13天，吊装过程完全按照事先制定的方案执行，全过程未出现任何影响安全和质量的不稳定因素。与炉膛大开口相比较，费县大板梁炉膛不开口吊装至少取得了以下成绩：
8.1施工安全
8.1.1由于钢架保证了整体稳定性，并且在通过钢结构整体计算，对局部受力过大的杆件进行了加固，真正避免了锅炉后部大开口方案带来的整体钢架不稳定问题，并且有效地保证了后续施工的连续性，节约了施工时间。
8.1.2由于对施工的整个过程进行了有效的数据计算,在施工开始之前已经对可能存在的危险点进行有效的控制，故吊装过程完全在控制之中。
8.1.3用单吊点、螺栓连接吊耳成功地解决了在80%以上负荷率两车抬吊时冲击力对起吊车辆的影响问题，为设备的安全顺利吊装打下坚实的基础。
8.1.4设计了桁架来加固66.5m层的L轴线钢架，彻底解决了钢架整体侧移问题，保证了施工安全。
8.2施工质量
8.2.1由于钢架整体保持了完整性，与锅炉后侧开口方案相比较，真正做到了钢架整体施工过程的质量、技术跟踪验收，保证了施工质量。
8.2.2由于吊耳采用了螺栓连接的方式，保证了叠梁钢结构本体不受任何形式的破坏，保证了设备的安装质量。
8.2.3由于采用两车抬吊施工方案，钢架几乎没有缓装件，保证了钢架整体安装尺寸的完整性和施工的便利性，保证了钢架整体安装质量，并使钢架安装总工期至少提前了13天，每提前一天按5万元，减少缓装件按节约的人工和机械40万元(仅LR1400一个台班费用就16800元)计算，采用炉膛不开口方案比炉膛开口方案创造经济效益超过100万元。
8.2.4用桁架加固66.5m层的L轴线钢架，由于下叠梁直接放置在桁架上，解决了下叠梁挠度过大影响安装的质量问题。
9参考文献
9.1《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
9.2《火电施工质量检验及评定标准》（锅炉篇96版） 9.3《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇） 9.4《哈锅厂钢结构设计说明》 9.5《国内大型机械性能汇编》 9.6《中华聊城发电厂大板梁吊装方案》
9.7《滇东4×600MW亚临界机组大板梁吊装作业指导书》 9.8《江苏沙州2×600MW机组锅炉大板梁吊装措施》
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