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摘要：针对烟囱细长比大、刚度小、吨位重，采用地面拼装、组焊，验收后整体吊装就位，既保证施工质量又提高安装进度。文章介绍了400t吊车的组装、吊耳、平衡梁的选择。该吊装工艺既有效的避免了筒体变形，节约吊装成本又加快施工工期。
关键词：烟囱 、吊耳 、平衡梁 、吊装
1、 概况
某公司投资的聚丙烯酰胺装置扩建工程的尾气烟囱2座，采用钢板卷制内外筒结构，为保证工期烟囱采取预制场内分节预制、现场组焊、拼装，整体吊装施工工艺。烟囱属于薄壁圆筒类设备，吊装过程不仅考虑烟囱的强度、更需考虑其刚度和稳定性，吊装难道尤其突出。
烟囱总高度60米，重量为82.6吨，内、外筒直径分别为Φ1282mm/Φ2800mm。
烟囱重心位置在距底部26.12米处。
2、吊装工艺设计
2.1吊装方法选择
根据钢制烟囱的结构特性，考虑本次尾气烟囱的设计通径大、整体吨位重。通过对安装现场实地确认结合公司机具设备现有情况，采用400t履带吊车为主吊吊车，160t全路面起重机为溜尾吊车。
2.2吊点位置及吊耳设计
2.2.1吊耳选择
结合400t吊车（SW工况）及重心位置，在距烟囱底部48.5米处设一对管轴式吊耳作为主吊吊耳，见图1
2.2.2吊点加固
为防止吊装过程引起筒体较大变形、防止吊装过程中吊耳处烟囱筒体局部失稳，吊装前，需要对吊点位置进行加固：
(1)护板采用2块4432×800×12mm的钢板拼接而成，在0°以及180°各有一条焊缝所开坡口间隙应保证焊接时打底层能与筒体相焊，为保证焊接接触面积，在护板上增加圆孔。
(2)吊耳护板详细尺寸 见图2
（3）吊耳制作材料见表2
2．3．3吊耳校核
管轴材质：20#、管轴规格：φ377×12mm、设备壁厚：δ=10mm、吊装重量：87000Kg
动载综合系数K：1.1、许用应力［σ］=1120 Kg/cm2
吊点中心距设备筒壁的距离L：348mm。
Gj=1.1×87=95.7t
F=1/2 Gj=1/2×174=47850Kg
I-I截面弯距为：
M= F×L=47850×34.8=1665180Kg.cm
I-I截面抗弯模量为：
（1）管轴的抗弯模量
W1=3.14×D3[1－（d/D）4]/32=3.14×37.73[1－（35.3/37.7）4]/32=1216.35cm3
式中：D –无缝钢管外径， d - 无缝钢管内径
（2）十字筋板的抗弯模量：
W2=2×1/6×35.32×1.4=290cm3
W3=2×1/6×1.42×16.95=11.07cm3
（3）外部筋板的抗弯模量：
W5=2×1/6×112×1.4=56.5cm3
W6=2×1/6×1.42×11=7.18cm3
（4）总抗弯模量：
W= W1+W2+W3+W4+W5=1216.35+290+11.07+56.5+7.18=1581.1cm3
弯曲应力为：
σ= M/ W=1665180/1581.1=1053Kg/cm2＜[σ] =1700 Kg/cm2
故主吊吊耳满足强度要求
2．4平衡梁设计
2．4．1吊装平衡梁的选定 见图3
平衡梁简图 （图3）
2．4．2平衡梁校核
（1）孔壁承压应力验算：
σ= Py /(2rδ)≤47850*9.8/（110*40）=107 MPa＜1.4[σ]=217MPa，满足要求
（2）AB截面拉应力验算（r/R=110/340=0.32, 故K1取2.34）
σAB=K1 Py /[（2R-2r）δ] ≤2.34*47850*9.8/[（340-110）*40]=120MPa＜[σ]=155MPa，满足要求。
（3）CD截面应力验算
弯曲应力σw＝M/W＝Px×H/[1/6(δL2)]≤47850*9.8/[1/6(40*3602)]=76MPa
剪切应力τ＝Py /(δL)≤47850*9.8/（40*360）=33MPa
组合应力σ＝K2(σw2＋3τ2)1/2=0.7*(74.232＋3*31.822)1/2=67MPa＜[σ] =155MPa，满足要求。
经上述分析和校核可知平衡梁满足要求
2．5吊装索具选择
2．5．1钢丝绳选择
主吊设置一个100吨级平衡梁（平衡梁的制作见附图3）,400吨履带吊吊钩与平衡梁之间选用一对φ43×20m钢丝绳扣，各缠绕2圈并通过55t卸扣连接使用；平衡梁与主吊吊耳之间用选用一对φ60×24m钢丝绳圈，各缠绕1圈并通过55t卸扣连接
溜尾选用一对φ32×12m绳扣，每根两圈用，绳扣与溜尾吊耳通过两个35吨卸扣连接。
2．5．2钢丝绳校核
（1）平衡梁上部绳扣及溜尾绳扣
φ43×20m绳扣一对，各缠绕2圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计6根，每根的破断拉力为97t。
安全倍数m=6×97/95.7=6.08＞6，满足要求。
（2）平衡梁下部
φ60×24m绳扣一对，各缠绕1圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计3根，每根的破断拉力为198t。
安全倍数m=3×198/95.7=6.2＞6，满足要求。
（3）溜尾绳扣
φ32×12m绳扣一对，各缠绕2圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计6根，每根的破断拉力为54t。
安全倍数m=6×54/43.2=7.5＞6，满足要求。
2．6吊车选择
主吊车选择400吨履带吊，参数为L=77m，R=15m，Q=100.5t；溜尾吊车选择160吨汽车吊，参数为L=13m，R=9m，Q=53t；
主吊吊耳设置在距底部48.5米处，溜尾吊耳设置在距离底部0.24米处，按照力矩平衡法：
P主= G×（26.12-0.24）/（48.5-0.24）=51.32t
设备抬头时溜尾力最大，最大溜尾力P溜= G-P主=44.38t＜53t。
设备直立时，主吊力最大，最大主吊力=95.7t＜100.5t。
3、综合评价
按上述吊装工艺施工，安全高效地完成了装置区2座尾气烟囱的吊装工作。整体吊装就位有效减少高空作业，保证了安装质量和施工安全及缩短施工工期。
参考文献： 卜一得 《起重吊装计算及安装技术》 中国建筑工业出版社 2008
《吊装工艺计算近似公式及应用》化学工业出版社2004.4第1版
关键词：烟囱 、吊耳 、平衡梁 、吊装
1、 概况
某公司投资的聚丙烯酰胺装置扩建工程的尾气烟囱2座，采用钢板卷制内外筒结构，为保证工期烟囱采取预制场内分节预制、现场组焊、拼装，整体吊装施工工艺。烟囱属于薄壁圆筒类设备，吊装过程不仅考虑烟囱的强度、更需考虑其刚度和稳定性，吊装难道尤其突出。
烟囱总高度60米，重量为82.6吨，内、外筒直径分别为Φ1282mm/Φ2800mm。
烟囱重心位置在距底部26.12米处。
2、吊装工艺设计
2.1吊装方法选择
根据钢制烟囱的结构特性，考虑本次尾气烟囱的设计通径大、整体吨位重。通过对安装现场实地确认结合公司机具设备现有情况，采用400t履带吊车为主吊吊车，160t全路面起重机为溜尾吊车。
2.2吊点位置及吊耳设计
2.2.1吊耳选择
结合400t吊车（SW工况）及重心位置，在距烟囱底部48.5米处设一对管轴式吊耳作为主吊吊耳，见图1
2.2.2吊点加固
为防止吊装过程引起筒体较大变形、防止吊装过程中吊耳处烟囱筒体局部失稳，吊装前，需要对吊点位置进行加固：
(1)护板采用2块4432×800×12mm的钢板拼接而成，在0°以及180°各有一条焊缝所开坡口间隙应保证焊接时打底层能与筒体相焊，为保证焊接接触面积，在护板上增加圆孔。
(2)吊耳护板详细尺寸 见图2
（3）吊耳制作材料见表2
2．3．3吊耳校核
管轴材质：20#、管轴规格：φ377×12mm、设备壁厚：δ=10mm、吊装重量：87000Kg
动载综合系数K：1.1、许用应力［σ］=1120 Kg/cm2
吊点中心距设备筒壁的距离L：348mm。
Gj=1.1×87=95.7t
F=1/2 Gj=1/2×174=47850Kg
I-I截面弯距为：
M= F×L=47850×34.8=1665180Kg.cm
I-I截面抗弯模量为：
（1）管轴的抗弯模量
W1=3.14×D3[1－（d/D）4]/32=3.14×37.73[1－（35.3/37.7）4]/32=1216.35cm3
式中：D –无缝钢管外径， d - 无缝钢管内径
（2）十字筋板的抗弯模量：
W2=2×1/6×35.32×1.4=290cm3
W3=2×1/6×1.42×16.95=11.07cm3
（3）外部筋板的抗弯模量：
W5=2×1/6×112×1.4=56.5cm3
W6=2×1/6×1.42×11=7.18cm3
（4）总抗弯模量：
W= W1+W2+W3+W4+W5=1216.35+290+11.07+56.5+7.18=1581.1cm3
弯曲应力为：
σ= M/ W=1665180/1581.1=1053Kg/cm2＜[σ] =1700 Kg/cm2
故主吊吊耳满足强度要求
2．4平衡梁设计
2．4．1吊装平衡梁的选定 见图3
平衡梁简图 （图3）
2．4．2平衡梁校核
（1）孔壁承压应力验算：
σ= Py /(2rδ)≤47850*9.8/（110*40）=107 MPa＜1.4[σ]=217MPa，满足要求
（2）AB截面拉应力验算（r/R=110/340=0.32, 故K1取2.34）
σAB=K1 Py /[（2R-2r）δ] ≤2.34*47850*9.8/[（340-110）*40]=120MPa＜[σ]=155MPa，满足要求。
（3）CD截面应力验算
弯曲应力σw＝M/W＝Px×H/[1/6(δL2)]≤47850*9.8/[1/6(40*3602)]=76MPa
剪切应力τ＝Py /(δL)≤47850*9.8/（40*360）=33MPa
组合应力σ＝K2(σw2＋3τ2)1/2=0.7*(74.232＋3*31.822)1/2=67MPa＜[σ] =155MPa，满足要求。
经上述分析和校核可知平衡梁满足要求
2．5吊装索具选择
2．5．1钢丝绳选择
主吊设置一个100吨级平衡梁（平衡梁的制作见附图3）,400吨履带吊吊钩与平衡梁之间选用一对φ43×20m钢丝绳扣，各缠绕2圈并通过55t卸扣连接使用；平衡梁与主吊吊耳之间用选用一对φ60×24m钢丝绳圈，各缠绕1圈并通过55t卸扣连接
溜尾选用一对φ32×12m绳扣，每根两圈用，绳扣与溜尾吊耳通过两个35吨卸扣连接。
2．5．2钢丝绳校核
（1）平衡梁上部绳扣及溜尾绳扣
φ43×20m绳扣一对，各缠绕2圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计6根，每根的破断拉力为97t。
安全倍数m=6×97/95.7=6.08＞6，满足要求。
（2）平衡梁下部
φ60×24m绳扣一对，各缠绕1圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计3根，每根的破断拉力为198t。
安全倍数m=3×198/95.7=6.2＞6，满足要求。
（3）溜尾绳扣
φ32×12m绳扣一对，各缠绕2圈，每缠绕一圈按照1.5根计算，合计6根，每根的破断拉力为54t。
安全倍数m=6×54/43.2=7.5＞6，满足要求。
2．6吊车选择
主吊车选择400吨履带吊，参数为L=77m，R=15m，Q=100.5t；溜尾吊车选择160吨汽车吊，参数为L=13m，R=9m，Q=53t；
主吊吊耳设置在距底部48.5米处，溜尾吊耳设置在距离底部0.24米处，按照力矩平衡法：
P主= G×（26.12-0.24）/（48.5-0.24）=51.32t
设备抬头时溜尾力最大，最大溜尾力P溜= G-P主=44.38t＜53t。
设备直立时，主吊力最大，最大主吊力=95.7t＜100.5t。
3、综合评价
按上述吊装工艺施工，安全高效地完成了装置区2座尾气烟囱的吊装工作。整体吊装就位有效减少高空作业，保证了安装质量和施工安全及缩短施工工期。
参考文献： 卜一得 《起重吊装计算及安装技术》 中国建筑工业出版社 2008
《吊装工艺计算近似公式及应用》化学工业出版社2004.4第1版