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液压吊装系统在石油化工大型设备吊装工程中的应用

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：韩浩博

[导读] 摘要：液压吊装系统吊装工艺成熟可靠，是大型设备吊装工程中重要的起重机具，是对大型吊车必不可少的补充。

        中化泉州石化有限公司福建省泉州市 362000
        摘要：液压吊装系统吊装工艺成熟可靠，是大型设备吊装工程中重要的起重机具，是对大型吊车必不可少的补充。本文通过介绍液压吊装系统的特点，调研国内液压吊装系统的市场和能力，对比和履带式起重机吊装方法，为中化泉州石化三期一体化及同类项目的建设提供借鉴。
        关键词：大型设备；液压吊装；应用前景
        自2017年下半年以来，中国石油化工、煤化工等工程项目建设开始回暖，中石油、中石化、中化及民营企业一体化大型石油化工项目集中上马，造成吊装资源短缺。1000吨级以上履带起重机在这三年内无一闲置，尤其是3000吨级以上履带起重机一度供不应求，这就给液压吊装系统带来了难得的发展机遇。
        中化泉州石化乙烯项目共有5台大型设备使用液压吊装系统，吊装总重量约8100吨，吊装过程安全、顺利、平稳。液压吊装系统以其超强的吊装能力及成熟可靠的吊装工艺技术，在乙烯项目设备吊装中起到了重要作用。
        1、液压吊装系统简介
        液压吊装是指借用钢绞线、液压装备及承重结构来实施吊装设备的方法，主要是利用门架液压机构将设备吊装高度和重量进行扩展性组合。液压、电气、电子控制系统以及机械结构共同构成了液压吊装系统。液压吊装系统动力由液压千斤顶提供。目前，液压千斤顶的最大顶升能力可达900吨。液压吊装系统多采用技术领先的多千斤顶同步提升方法，可将精度控制在10mm内，满足设备精确安装。液压泵站的流量及配置的提升器数量来确定，一般提升速度在3-20米/小时，MYQ型5000t门式起重机提升速度可达到20米/小时。
        2、液压吊装特点
        液压吊装技术的最大特点是能够提升超重、超高、超大的设备或构件。由于液压提升器的能量密度大，结构紧凑，单件重量相对较小，便于组合使用，起重能力可不断扩大，特别适用于大起重量的场合，单次起重量最大的海上石油平台可达10000t以上。液压提升的承重索具是高强度钢丝制成的钢绞线，起升高度只受钢绞线长度的限制，采取可靠的防风措施提升高度可达数百米。上海东方明珠的钢天线桅杆从地面沿钢绞线爬升到350米高度后整体安装，该天线重量450吨，长度135米，是液压吊装技术在国内大型构件，超高工况下的首次应用。
        3、国内3000吨级以上液压吊装系统
        液压吊装系统第一次运用在石油化工工程建设是在2003年南京扬子60万吨/年乙烯装置丙烯塔吊装中，随后多家企业相继开发和运用了该技术，形成了快速、成熟发展的局面。据不完全统计，国内共有6家企业拥有3000吨级以上液压吊装系统的技术和业绩（见附表1），并且起重能力屡屡刷新最高和最重纪录。
                                                                    表1：国内3000吨级以上液压提升系统

        中石化十公司3600吨液压顶升系统：由英国多门朗公司设计，采用U型梁结构，具有低门架吊装高设备的特点，最大吊装能力3600吨，最高可吊装设备高度160米。系统采用插销式顶升千斤顶，始终至少保持有上插销或下插销将顶升系统锁止在轨道上，锁止安全可靠性高、动作平稳性好。采用DL-P40控制系统，进行远程操控时可以选用有线或无线模式。具备无缆风绳工况，适用塔架高度低于70米或特殊作业环境的设备吊装。
        中油一建5000吨液压提升系统：英国多门朗公司和中油一建合作开发的模块化吊装系统，全部采用欧洲标准设计和制造，最大吊装高度160米，横梁最大跨距35米，智能化较高，具备检测和预警功能。起重机底部可实现横向位移，顶部可实现横向位移，吊具可360°旋转。
        江苏天目液压提升系统：由同济大学设计，最大吊装高度151米,跨度21米，设计高度在121.41米时，额定载荷为4000吨。核心液压设备液压油缸提升重量可达400吨。采用计算机同步系统，可实现每个油缸的同步提升。
        中油六建4800t液压顶升系统：液压顶升吊装系统是成双门架系统，吊装能力4800t/160m。每组门架单边塔架由11节12米长塔节和1节6m塔节组成，坐落于1200t基座上。顶升采用双大梁结构，单根大梁额定载荷1200t、长10m。单门架吊装能力2400t，双门架总吊装能力达到4800t，吊装高度达到139m。国内目前仅使用过单门架，最大吊装能力2400吨。
        上海创未公司6000t液压吊装系统：2套3000t提升系统组成双门式结构组成6000t吊装系统；千斤顶由同济大学提供，系统结构由江南重工四建分厂制作、同济大学负责校核。主要从事船厂龙门吊的吊装作业。目前已吊装完成龙门起重机150多台。2010年吊装的东方重工900t×230m龙门式起重机，整机重9125t，是目前为止国内龙门吊之最。
        4、液压吊装系统和履带起重机吊装方法比较
        两种吊装方法各有所长，液压吊装在成本和吊装能力上具有非常明显的优势。在使用成本上，本文按照吊装同一设备时所选用吊装机械来比较，以吊装高度120米设备，机械转场距离1000KM，做了粗略统计，详见表2。
                                                                    表2 不同吊装方案使用成本对照表

        由于目前液压吊装技术主要应用于超重、超大型设备和构件吊装，真正能看到和接触到这个技术的人还不是很多，而吊车在我们生活和工作中十分常见，所以人们普遍认为吊车在各方面优势明显。下表通过将液压吊装系统和履带起重机的吊装方案进行详细对比，来分析各自的优劣性。
                                                      表3 液压吊装系统和履带起重机吊装方案对比表

        从以上对比表可以看出，机动性和适用性较差是液压提升系统的缺点，使其在和履带式起重机的竞争中处于劣势。目前很多建设单位招标时明确在满足吊装能力的前提下，只能使用履带式起重机，这更加真实的反映出液压提升系统在整个吊装工程中的配合补充地位。
        5、液压吊装技术在泉州石化乙烯项目建设中的应用
        乙烯项目共五台设备使用液压系统吊装，在招标时明确乙烯装置2#丙烯塔（1810吨）和PX装置二甲苯塔（2200吨）可采用液压吊装系统。在建设期间，EOEG装置两台EO反应器和PX装置抽余液塔也采用液压提升系统吊装，最后一台设备于2019年11月顺利吊装完成，吊装过程安全可靠。
                                                                         表4 5台设备吊装参数一览表

        图1：采用4000吨液压提升装置吊装的PX装置二甲苯塔
        本文以最重设备2#丙烯塔为例，简要介绍吊装过程中的关键控制点，为后续同类设备吊装提供参考借鉴。
        2#丙烯塔采用天目公司自有的4000吨液压提升系统吊装，此系统由标准节、底节、顶节、油顶、泵站、计算机控制系统、过渡节、提升大梁、导线架、塔身扶梯等组成，塔架的横截面尺寸为4.5m×4.5m，标准节长度为6米，两个塔架之间的中心距为20.85m，单侧塔架使用20节标准节，塔架总标高133.41米（塔架基础位于场地标高-3.0m位置）。
        液压提升系统设计承载能力4000t，在提升大梁上布置8台400吨钢缆千斤顶，设置6根缆风绳，塔架形式如图2。
        地基处理：地基处理主要考虑4000t液压提升系统站位、1600t吊车溜尾时的影响区域和SPMT轴线车影响区域。根据吊装方案规划，4000t液压提升系统站位在2#丙烯塔联合承台上，提升系统塔架基础承台与2#丙烯塔承台整体浇筑，基础平面位于-3.0m位置（相对于场平±0.00）。溜尾吊车溜尾时的影响区域处理深度1.5m，底层用素土压实并找平，然后铺设粒径为200mm~400mm的块石，块石以约0.5m为一层分层回填，用压路机压实后再回填下一层，最上层用0.1m厚的石粉压实找平，处理完后表面高度与场平标高一致，场地处理完成后铺设12块路基箱，路基箱对地压力达到17吨/平方米以上。
        锚点型式：根据现场土质情况，锚点采用埋置式结构，即将现有钢结构锚点结构放置在地面以下3m位置，用土回填、压实后放置20t配重。
        塔架组装：组装前要对塔架底节进行基准校核，水平偏差不得超过5mm，以保证精准对口。标准节采用地面拼装的方式，两段和爬梯组装完成后，同步吊装。标准节安装过程中注意监控垂直度，偏差不能超过1‰。标准节组装到64.5米时，拉设临时缆风绳。顶部大梁使用1600吨履带吊整体吊装，正式缆风绳随大梁同步吊装，每根缆风绳通过上锚具和地锚连接。正式缆风绳拉张完成后，拆除临时缆风绳。
        6、液压吊装的前景
        由以上介绍可看出液压吊装系统很适合于吊车不能到达的偏远地区及厂房内，特别是特高特重、大型吊车能力不足的设备吊装以及特定的吊装工作。
        随着石油化工技术的进步，行业规模愈来愈大，结构件和设备在重量、高度、尺寸上越造越大，超过3万吨的模块、全球最大的常压塔2350吨（含鞍座）已见诸报道。而现有的大型吊车资源数量相对较少，所以液压吊装系统在大型设备吊装方面应该能继续占有一定市场。
        除此之外，当前液压吊装技术的发展更是衍生出液压同步提升、液压滑移、液压转体、步履式三维移动等多种施工方式和技术，在建筑、桥梁、造船、冶炼、海工、水利、军工等各个领域建设中发挥越来越大的作用。随着一带一路国家发展战略的不断落实，相信液压吊装系统也会越来越多的出现在国外特大型设备吊装项目上。

                                             图2
        参考文献
        [1]SH/T 3515-2017《石油化工大型设备吊装工程施工技术规程》
        [2]刘国峰等.超大吨位化工钢塔设备液压整体提升吊装技术分析，石油化工建设
        [3]汤志强等.液压吊装在石油化工工程建设中的应用，石油化工建设