汽提塔在吊装过程中的应力分析.pdf

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1、第4l卷第3期化工机械377汽提塔在吊装过程中的应力分析高龙+张秋翔李双喜蔡纪宁(北京化工大学机电工程学院)摘要针对汽提塔的吊装动态过程，利用有限元方法分析了汽提塔吊过程中水平、垂直状态下塔体挠度和应力状况，根据有限元计算结果，提出了优化方案。关键词汽提塔吊装有限元强度校核塞焊孔中图分类号TQ053．5文献标识码A文章编号0254-6094(2014)03-0377-04石油石化装备大型化能有效提高生产效率，但加大了施工过程中的风险，由于设备高径比很大，若采取分段吊装不但增加了工作量，而且分段吊装时组

2、对焊接质量、施工人员安全均存在较大隐患，因此对于此类设备尽量采取整体吊装，即在地面将各种附件焊接完成后进行吊装，在整体吊装前需要校核强度¨“o。由于汽提塔设备超高、超长、超重，为避免高空作业过多，施工量过大，在现场条件允许、保证正常吊装的情况下将塔体上的扶梯、平台、栏杆、附塔管线以及照明等进行提前预制安装，笔者采用有限元的方法，将塔附件质量均匀分配在塔体上，进行强度校核，提出该塔的吊装方案。1起吊工艺及汽提塔基本参数汽提塔顶部带有一个人孔，考虑在该人孔的对称位置安装一轴式吊耳，通过轴式吊耳与人孔的配合

3、进行整体吊装，为了方便，在底部直接采用钢丝绳进行捆绑式吊装¨o。施工过程中尽量使补强圈与简体的接触面积加大，在开孑L及轴式吊耳补强圈处开设塞焊孔，将塞焊孔内部堆满焊料∞1。整体吊装是通过前后两个吊车配合使用完成的。要求在主吊站位及辅吊行走路面作地基处理，以满足各吊车的地基承载力。汽提塔基本参数：公称直径4600mm／2800mm，简体厚度16mm，裙座壁厚20mm，筒体材料为Q345R，塔高68814mm，重265t，吊耳管轴材料为Q235，管轴壁厚20mm。汽提塔及吊耳塞焊孑L尺寸如图1所示。图1汽

4、提塔及吊耳塞焊孔尺寸图$高龙，男，1989年7月生，硕士研究生。北京市，100029。彗378化工机械2014正2有限元模型建立及网格的划分采用专业网格划分软件Hypermesh对汽提塔进行有限元网格划分，需要注意的是补强圈与简体连接处、塔体变径处、塞焊孔处和塔体钢丝绳吊装位置网格应尽量细化，并且全部采用C3D8I单元类型，共234885个单元，391993个节点，节点全部一一对应，为了保证计算的准确性，在关键位置网格划分时单元尺寸与实际尺寸误差尽量小。2．1水平状态下的应力计算结果2。1．1塔体中部

5、挠度水平状态下塔体中部挠度如图2所示，可以看出塔体中部的挠度最大(小于61mm)。Ut,laqnltude037e+01S34e+0152Be+01025e+01522e+01019e+01516e+01013e+01510e+01．007e+01037e+00734e一03图2水平起吊塔体挠度分布云图2．1．2塔身水平状态下变径处应力云图如图3所示，整个变径处最大应力值为192MPa，大于材料许用应力值180MPa，因此需要对变径处进行加强，如设(^vq75％)l碧+：楚26se蘧+o譬裁7,3巍7

6、。A；*嚣0I※52{7翌1e：+*3t强淤置加强筋和在变径处设置加强圈。图3水平起吊塔身应力分布云图2．1．3其他部位通过图4a看出，顶部轴式吊耳最大应力均出现在吊耳与钢丝绳接触的地方，超过了材料许用应力，而与顶部吊耳相连的封头应力小于材料许用应力，这说明水平起吊时需要对吊耳管轴加强，可考虑加大壁厚，多加支撑等方式，但整个塔体能够满足强度要求。图4b表明底端在水平起吊时是安全的，最大应力出现钢丝绳与底端相连接区域，且应力值小于材料的许用应力，说明底端安全。图4c表明在计算质量为265t时，在水平起吊

7、时最大应力出现在顶部吊耳补强圈焊缝与简体相连接区域，最大应力小于材料的许用应力，满足强度要求，但计算模型是在全焊透的情况下计算得到的，因此建议进行全焊透，并保证焊接质量。鼷+2118e◆+)2，醚+i：汐404+02a．顶部轴式吊耳与封头b．裙座c．封头及变径筒体区域图4其他部位应力云图2．2垂直状态下的应力计算结果2。2．1塔体顶部吊耳及相邻部位由图5a得到的计算结果表明，垂直起吊时，最大应力出现在顶部吊耳与钢丝绳连接的位置，顶部吊耳根部应力小于材料许用应力，在整个起吊过程中吊耳根部满足强度要求。图

8、5b表明垂直起吊时顶部吊耳、补强圈与简体之问焊缝最大应力小于材料许用应力，满足吊装要求。图5c表明顶部吊耳与钢丝绳接触的位置最大应力超过了材料许用应力，必须对吊耳筒体进行加强。曩一露萄图雷■第4l卷第3期化工机械379a．吊耳b．顶部吊耳与补强圈之间焊缝c．顶部吊耳与钢丝绳接触部位图5吊耳及相邻部位应力云图2．2．2塔身、楔钉和塔体下垂量由图6可以看出，垂直起吊时塔身最大应力小于材料许用应力，垂直起吊塔体安全。图7表明，垂直起吊时楔钉最大应力出现在楔钉与