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1、加氢反应器组合顶盖板式主吊耳设计廖祝家1，贾金华2，王文峰1（1.大庆石化建设公司 黑龙江大庆 163714；2.大庆石化公司 黑龙江大庆 163714）摘要：文章以加氢反应器吊装为例，介绍一种新型的用于大型设备吊装的组合顶盖板式吊耳，并对其进行强度校核和拉力试验。组合顶盖板式吊耳具有可拆性，可与其它顶盖板组合重复使用，不仅解决了吊耳整体锻造的制造难题，还节约部分吊装措施费用。关键词：加氢反应器 吊装 组合 吊耳 顶盖板 拉力试验 The design of lifting lug for the Hydrogenation-reactor using the integrated roof
2、plate Liao Zhu Jia 1 Jia Jin Hua2 Wang Wen Feng1（1. Daqing petrochemical construction company Da qing of Hei Long Jiang 163714；2.Daqing petrochemical company Da qing of Hei Long Jiang 163714）Abstract: The hoisting of Hydrogenation-reactor as an example，Introduce a new lud of the integrated roof plat
3、e using the hoisting of large-scale equipment. Carrying on tensile test and strength check.The lug of the integrated roof plate is possessed of dismantling, Combined with other roof plate for reuse,Not only solves question of lug for overall forging,but also saves some expenses of hoisting.Key words
4、: hydrogenation-reactor；hoisting；integrated；lug；roof plate；tensile test0引言2009年大庆石化公司新建一套120万t/a加氢精制装置，其关键设备为加氢反应器，规格为319322716mm，重量G =1803kN，安装特点是重量大，安装难度高，设备壳体为复合材料，对吊点的设置有一定的限制。由于施工企业的安装设备多样性，吊具设置也没有统一标准，我们设计了一种加工工艺简单的组合吊具。吊装过程的安全取决于吊耳的可靠性设计，组合吊耳的受力分析就显得尤为重要。1组合顶盖板式主吊耳设计反应器设备壳体为复合材料，不允许焊接管轴式吊耳，根据
5、设备结构，采用顶盖板式组合吊耳，材质选用16Mn锻，采用模锻的方法，分别锻造加工顶盖板和阶梯芯轴，再将阶梯芯轴穿过顶盖板，并将顶盖板与阶梯芯轴焊接定位（见图1）,该结构不仅在使用后可解体，与其它顶盖板组合重复使用，同时解决了主吊耳整体锻造的制造难题。图1 组合顶盖板式吊耳1-顶盖板,G5=22.5kN 2-阶梯芯轴,G6=9.5kN2吊装过程受力分析2.1重心位置计算2.1.1吊装总重量G总=G +G4=G1+G2+G3+G4=1835kN2.1.2重心位置距底部距离利用重心计算公式算出反应器的重心，见图2。=G1380/2G2(3804920/2)G3(380492015356/2)+ G4
6、22831/G总=12340（mm）=12.34（m）图2 反应器重心位置图1-裙座环重G 1=39kN；2-裙座板重G 2=98kN3-壳体及部分内件重G 3=1666kN4-吊耳重G 4=G5+G6=32kN2.2起吊初态主、辅吊车受力卧置状态，采用一台主吊抬头，辅吊溜尾，分别计算主吊和辅吊的受力，见图3。主吊车受力N2= G总12150/23056=967（kN）起吊初态辅助吊车受力最大N1=G总-N2=1835-967=868（kN）图3 主吊、辅吊初始状态3组合主吊耳强度校核3.1耳孔强度校核耳孔强度按顶部-危险截面计算，见图1所示。吊耳上部-截面有效面积：S1=ab=190120=
7、22800mm2吊耳上部-截面许用载荷：G许=S1=2736（kN）G总 安全式中:16Mn锻，许用拉应力=120MPa3.2主吊耳盖板强度验算按均布载荷的2倍计算所需最小厚度min:Smin=2Dc=21150=138（mm）式中： 反应器法兰计算直径Dc=1150mm计算压力Pc=G /(Dc2/4)=1.74MPa结构特征系数K=0.25顶盖板按实际法兰选用厚度:=230mm 满足安全使用要求，并与试压盲板厚度一致。3.3组合吊耳危险截面校核起吊初态-截面承受最大弯矩Mmax，见图4。图4 初始状态吊耳所受弯矩示意图Mmax=N20.3=967（0.53-0.23）=290(kN)-截面
8、抗弯截面系数W=（1.69b/d）d 3/32=（1.690.19/0.41）3.140.413/32=0.00529(m3)弯曲应力M=Mmax/W=54.8(MPa)剪应力=N2/S2=967/(0.190.41)=12.4(MPa)式中:-横截面积S2=b*d应用第四强度理论，组合应力z=58.8（MPa）=120（MPa）安全3.4阶梯芯轴强度计算 在吊装直立状态，主吊车提升力N主吊通过阶梯芯轴轴肩将反应器提起，见图5。图5 阶梯芯轴阶梯芯轴轴肩承受最大动荷载：P动荷=K1K2(GG5)=1.11.2(1803+22.5)=2410(kN)抗压面积S3=(5002-4102)/4=64
9、292mm2抗剪面积S4=41070=90118mm2抗压应力1=P动荷/S3=37.5MPa合格抗剪应力1=P动荷/S4=26.7MPa合格式中：动载系数K1 =1.1 不均匀载荷系数K2 =1.2许用剪切应力=0.58=69 MPa顶盖板重量G5=22.5（kN）4主吊耳拉力试验为确保反应器吊装安全，对加工制造的组合吊耳应进行拉力试验，检验吊耳的耳孔和阶梯芯轴台阶强度。试验采用4台1000kN千斤顶配合特殊的组合型钢结构梁完成，见图6。试验拉力2500kN，承载后停留10分钟，拉力的检验采用应力应变片。该系统受力为内力，因此不需要外部附加装置，结构简单易制作。图6拉力试验装置1-轴 2-垫
10、板 3-试验工装 4-液压千斤顶5主吊索具选择主吊索具选择：主吊索选用巨力集团生产的高性能无接头钢丝绳索具，产品型号为GJT90，直径90mm，长L=10m，1根2分支使用，单支允许工作载荷P单只=1300kN。计算载荷:QJ=K1K2G总=1.11.21835=2422（kN）允许总载荷P总=P单只2=13002=2600 kNQJ 安全配套使用连接卸扣选用巨力集团生产的，产品型号为S-BX300-6卸扣1只。6实施 加氢反应器制造完成后，利用为未加工中心轴孔的顶盖板作为反应器上部盲板进行反应器设备安装前试压，待设备试压合格后，加工与阶梯芯轴配合孔，并按图1组合。以400t履带吊为主吊，16
11、0t汽车吊为辅吊，利用组合顶盖板吊耳成功将1803kN重的反应器安全吊装就位。7结论语经过理论分析和计算，反应器在整个吊装过程受力是安全合理，特别是组合顶盖板组合式吊耳的设计，具有结构简单，便于制造的特点。本次组合吊耳制造顶盖板是利用设备试压的盲板，该吊装方式不需平衡梁，只有阶梯主芯轴需新加工，节约大量措施费用。在碰到180吨以下类似大型设备，当顶盖板法兰螺栓孔不能通用时，可通过立车将组合吊耳的角焊缝车削掉，拆下阶梯芯轴，按图1与再与所吊设备顶盖板组合成新的吊耳，达到实现重复组合使用目的。我公司首次组合顶盖板吊耳的使用，为同类大型设备吊装探索出节约降费的新路，积累了宝贵经验。参考文献：1成大先.机械设计手册.化学工业出版社.20022钢制压力容器GB150-19983大型设备吊装工程施工工艺标准(SH/T3515-2003)作者简介：廖祝家（1969-），男，黑龙江大庆，工程师，1994年毕业于大连理工大学热力涡轮机专业，现从事石化装置设备安装、检修技术管理工作。
