模块化安装在堆垛式取料机安装中的应用

张书腾

摘  要：在机电安装行业中，大型模块化设备吊装的比重日益增大，在该公司承接的南通王子造纸项目中，堆垛式取料机的安装曾多次使用模块化吊装工艺并取得成功，该文就南通王子造纸项目堆垛式取料机的中心立柱、悬臂堆料机、取料及回转俯仰装置和刮板取料机等4个部分分析了对于模块化安装的应用，为今后同类型的施工提供借鉴和参考。

关键词：模块化;结构分析;吊装

中图分类号： TH24         文献标志码：A

0 引言

堆垛式取料机发展的空间不断扩大，对于模块化的吊装在此的应用，充分整合施工工序，既降低工程项目成本，同时进一步规避风险，创造实用价值。对于堆垛式取料机的工厂化模块制造有待进一步发展，更好的将模块化安装应用其中。

堆垛式取料机设备结构主要分为中心立柱、悬臂堆料机、取料及回转俯仰装置、刮板取料机等四部分，其中悬臂堆料机为长74 400 mm，宽4 300 mm，高为4 030 mm的钢结构绗架，总重量78t，吊装高度37 m，取料及回转俯仰装置为长73 067 mm，高4 268 mm，宽2 400 mm的钢结构箱体，总重94 t，吊装高度为3 m。该设备构件组装衔接性较强，但经过认真地结构分析、校核和反复的论证，得出采用两台350 T汽车吊作为主吊机进行抬吊的吊装法比较合理。下面详细阐述设备结构分析、设备部件安装重点、模块化建造技术、设备抬吊方法、设备吊装重心计算等施工工艺和技术要求[1]。

1 设备结构分析

堆垛式取料机主要有12个子模块，包括旋转底座、中心立柱框架、悬臂堆料机框架、堆料机皮带机、悬臂堆料机框架斜撑、配重、取料机箱体、末端支撑、螺旋杆、回转俯仰装置、刮板支撑、耙子，各个子模块通过工厂制作，部分子模块进行工厂组装，如中心立柱框架、悬臂堆料机框架、悬臂堆料机框架斜撑和耙子等。

各个子模块形成较大的单元，主要有4个部分，旋转底座、中心立柱框架组成中心塔模块，臂堆料机框架、堆料机皮带机、悬臂堆料机框架斜撑、配重组成悬臂堆料机，取料机箱体、末端支撑、螺旋杆组成取料及回转俯仰装置，刮板支撑、耙子组成刮板取料机。4部分结构特点差异较大，其中悬臂堆料机、取料及回转俯仰装置结构最为复杂，长度、宽度及重量各方面参数最大，如图1所示。

2 设备部件安装重点

2.1 中心塔安装重点

中心塔的旋转底座为整个设备的基础，底座的安装水平度要求需达到0.3 mm/m，由于底座尺寸大，安装调整非常困难，所以调整工作需连续性作业，来保证底座的精度要求。

2.2 悬臂堆料机安装重点

悬臂堆料机的整体长度为74.4 m，吊装高度37 m，为保证模块中的皮带机正常行走，需保证整个堆料机在安装完成后到达整个长度方向上不得出现10 mm偏差，所以中心立柱与堆料机框架连接点处需及时增加调整垫片，通过两端垂直测量桁架的水平度。

2.3 取料及回转俯仰装置安装重点

取料机回转俯仰装置中的取料机箱体、末端支撑、螺旋杆需分别组成3个大的子模块进行整体吊装，其中末端支撑与中心立柱底座中间连接的取料机箱体必须保证其直线度（长度75 m），3个子模块的吊装顺序如下。1）吊装末端支撑。2）吊装箱体。3）吊装螺旋杆，其中前2部分的吊装工作尤为重要，直接影响螺旋杆的直线度。

3 模块化建造技术

针对施工周期及施工安全性的考虑，本项目将模块化建造技术应用到施工过程中，首先模块化建造是在建造场地上直接进行，大大减少资源。下面描述整个模块化建造技术的实施过程。

3.1 悬臂堆料机模块拼装

3.1.1 悬臂堆料机施工步骤

悬臂堆料机施工步骤如图2所示。

3.1.2 工装制作

工装共制作12个，底部横梁为H型钢（300×300×10×15），立柱为方钢（150×150），中部用方钢（80×80）进行支撑，具体如图3所示。

3.1.3  绗架模块预拼装

将工装放置在绗架长度的端头，把每节绗架按照图纸进行吊装，摆放在事先放置的工装上。

3.1.4 现场测量定位并进行精调

绗架摆放完毕后，用千斤顶和水准仪调节每段的标高（先调节D段绗架，再调节E、F、C、B，最终调节A段），用墊铁进行调平，并用连接螺杆固定;待全部绗架调平、调直后，经验收合格后才可以焊接，焊接要求严格按照GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范。

3.1.5 中间进料口附件安装

进料口附件安装时，应保证整个附件组装后的中心线与栈式存储器绗架的中心线在一条直线上。

3.1.6 皮带机的安装

首先安装皮带机轨道，并根据设计图纸进行调平。

皮带机本体按照GB 50270—2010及设计说明进行安装。

3.2 取料及回转俯仰模块拼装

3.2.1 取料及回转俯仰模块的施工步骤

取料及回转俯仰模块的施工步骤如图4所示。

3.2.2 工装制作

工装共制作16个，底部横梁为H型钢（300×300×10×15），立柱为方钢（150×150），顶部横梁为H型钢（200×200×8×12），具体如图5所示。

3.2.3 取料机箱体预拼装

根据每节箱体的尺寸将工装放置在指定位置，通过水准仪将每个工装的高度调整在一个平面上，将箱体吊至工装上，进行预拼装。

3.2.4 末端支撑拼装

末端支撑由4个轮子、一个支撑架组成，此子模块拼装需在整个堆场的最外圆进行拼装，且拼装是前后两组轮子的中心连线必须与堆场圆相切，保证取料及回转俯仰模块拼装完毕后能够绕着圆周运转。

3.2.5 底部螺旋杆安装

底部螺旋杆由16部分组成，每个构件通过支撑架及轴承连接，拼装需从头部依次向尾部连接，保证连接的直线度。

3.3  各模块整体吊装顺序

各模块整体吊装顺序如图6所示。

4 设备抬吊方法及设备吊装重心计算

4.1 设备抬吊方法

根据设备重量，外形尺寸，安装位置以及现场实际情况，综合考虑进度、费用、安全等因素，最终决定采用如下方案：第一天吊装中心塔模块及悬臂堆料机，第二天吊装取料及回转俯仰装置及刮板取料机。其中中心塔模块采用350 t汽车吊单独吊装，50 t汽车吊溜尾;悬臂堆料机采用两台350 t汽车吊进行抬吊。取料及回转俯仰装置采用2台220 t吊车进行抬吊。

4.2 设备吊装重心计算

在4个模块的吊装过程中，悬臂堆料机的吊装最难，由于其长度长，吊装高度高，且内部移动皮带机的摆放位置决定2台350 t吊车的吊装重量分配，下面介绍悬臂堆料机确定吊装重心的计算要求[2]。

设定吊点1距离Stacker下料斗中心10 m，吊重48 t，吊点2距离悬臂堆料机下料斗中心30 m，吊重30 t。

分配式皮带机重量17.3 t，整机重量78 t，绗架重量60.7 t。

重心位置的计算如图7所示。

30a=48（40-a）   解得a=24.6 m

绗架的重心计算可得重心距离下料口中心6.14 m。

分配式皮带机本身重心距离皮带机机头20.8 m。

17.3b=60.7（6.14-5.4）     解得b=2.6 m

由于分配式皮带机可移动，下面讨论皮带机移动时，重心及两侧起重量的变化。

设皮带机重心为原点，向中心移动时为负，向相反移动时为正，移动量设为c，绗架重心距离整个重心距离为y。

60.7y=17.3（6.14-2.6-c）

解得y=1.01-0.285c

根据重心的移动，重新计算两侧起重量的变化量。

設吊点1的起重量为F1，吊点2处的起重量为F2。

F1（10+6.14-y）=F2（30-6.14+y）

解得F2=28.78+0.5415c          -7.8≤c≤18.7

所以24.56t

当F2=30时 c值为2.25 m，也就是皮带机重心距离中心塔下料口中心4.85 m。

（注：未标注单位的数字及字母，统一单位为m）。

a—吊点至整机中心距离。

b—皮带机重心至整机重心距离。

c—皮带机重心移动量。

y-绗架重心至整机重心距离。

根据以上计算，可以准确地定位2台350 t吊车在各自额定起重量范围内的起吊点位置。

6 结论

作为大型设备吊装，由于在施工前对设备、吊机、气候和人员配备等诸多方面做了周密部署，事先正确编制了切实可行的施工方案。在吊装领导小组的正确领导和合理组织下，有条不紊且成功地完成了该次吊装，整体施工效果良好。

参考文献

[1]国家经济贸易委员会.石油化工工程起重施工规范，SH/T 3536—2002[S].中石化集团第四建设公司，2003：16.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会.大型设备吊装工程施工工艺标准，SH/T 3515—2003[S].中石化集团第十建设公司，2004：9.