大型锅炉顶板梁吊装施工工法

大型锅炉顶板梁吊装施工工法xx省火电建设公司朱会养王应庚李春涛1.前言近几年，中国电力建设发展迅速，同时国家也加快了电力结构调整的步伐，300MW、600MW及以上参数机组已成为我国电力建设的主力机组。大型锅炉的顶板梁一般设计为5根，其中#1、#5为单梁，#2～#4为叠梁。在锅炉本体安装过程中，单件最重件为#4（上）顶板梁，重量一般均会达到100t左右。为了保证顶板梁安全、顺利吊装，同时兼顾经济效益，原则上均采取单机吊装或两台吊机抬吊的形式进行安装。对于顶板梁这类超长、超重件设备吊装，厂家均在腹板上设计有沿锅炉对称中心起吊吊耳，但在实际施工中往往要进行改动，以适应现场大型吊机吊装能力的的需求。xx省火电建设公司通过众多锅炉的安装，形成了自己的施工工法。因施工机械配置、现场实际条件等因素制约，在应用此工法的过程中，不断的解决了许多技术难题，保障了工程建设的顺利进行，并在原基础上将工法成果进一步的总结完善和提高。2.工法特点2.1充分利用厂家设计吊耳，在顶板梁制造前与制造厂家协调，根据负荷分配调整吊耳位置及角度，以满足吊装要求。2.2板梁脚手架固定形式采取钢板下料成卡块形式，两块一组装于板梁下翼板，通过架子管和扣件将两卡块固定，作为板梁脚手架搭设生根点。2.3充分利用现场主力吊机，在保证吊装安全性的同时，兼顾经济效益。2.4顶板梁随吊装进度发货至施工现场，缩短现场存放时间，减少临时加固工作量，保障现场安全文明施工。3.适用范围适用于大型锅炉顶板梁吊装。4.工艺原理根据现场大型吊机布置情况及负荷分配实际数据确定起吊吊耳实际位置后，及时联系制造厂在厂内适当改动设计起吊吊耳位置，以便满足现场吊装实际需要，减少现场二次焊接起吊吊耳的时间等及防止裂纹的产生，能加快施工进度，保证安装质量。在上部钢架安装完成并经验收合格后，先进行柱顶划线及顶板梁吊装前地面各项准备工作，具备各项条件后开始进行顶板梁吊装。顶板梁吊装原则上从前往后进行，在顶板梁的吊装过程中相应安装顶板梁间次梁，尽早形成稳定框架结构。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1顶板梁吊耳工厂内改动顶板梁吊耳工厂内改动需注意以下几个要点：1、严格按负荷分配情况要求制造厂家对吊耳进行改动。2、吊耳改动后位置不能处于顶板梁腹板焊缝及附近。3、吊耳改动后要求制造厂家对焊缝进行检测。单机吊装顶板梁的吊耳仅需在水平位置上进行移动，保证吊装用钢丝绳夹角尽量小（在吊机高度足够且满足负荷率的情况下，尽量选用长钢丝绳）；抬吊顶板梁吊耳不但需在水平位置上进行移动，且吊耳孔中心须与翼板平行。吊装前准备1、吊装方案应充分考虑到各个细节：板梁重量（含各附加重量）、抬吊时负荷分配及吊耳位置，吊机工况及布置位置（校核起吊负荷率的同时，应确保吊装高度满足要求及扒杆与锅炉构架无干涉），吊装通道的通畅，吊具强度计算等。2、依据现场吊机布置及堆放场地实际情况编制切实可行的板梁到货计划，并按计划到货。3、板梁由制造厂出厂前应由安装单位告知板梁装车方向，且在板梁进厂前再次确认方向（板梁如为抬吊，考虑到场内道路不利于半挂车调头且进厂后吊机无法将板梁转向）。4、板梁到货卸车固定后，单梁和下梁沿长度方向搭设脚手架，搭设要求应符合安规要求，部分顶板梁因负荷率过高，可不搭设脚手架，待吊装就位后进行，但解钩用爬梯及水平安全绳需在吊装前完成搭设。5、严格按施工方案进行吊机布置回转中心精确定位，通常板梁上梁翻边吊机布置位置与板梁起吊、就位布置位置相同，尽量避免承重行车，对于移动式吊机必要时需进行空负荷模拟吊装。6、板梁划线：板梁划线包括板梁支座中心线（与立柱支座对中检测）、端部上下翼板中心线（垂直度、板梁间距检测）、挠度检测点（5点）等，注意支座中心划线应已板梁定位螺栓孔为基准分中。5.2.2顶板梁检查顶板梁在吊装前应逐根对外观、尺寸、厂家焊缝等进行检查，检查合格后方允许进行吊装。1、设备外观：应无裂纹、重皮、严重锈蚀、损伤。2、厂家焊缝：焊缝尺寸符合厂家设计要求，焊接无裂纹、咬边等缺陷，焊缝成型良好。3、依据《验评》表要求对板梁长度偏差、板梁高度偏差、板梁宽度偏差、板梁旁弯度偏差、板梁垂直挠度、板梁扭转值等进行检查。4、依据图纸对高强螺栓连接孔中心间距、高强螺栓连接孔位置、连接螺栓孔群中心线高度偏差、连接螺栓孔群中心线水平偏差、板梁吊孔直径和位置进行检测。5、顶板梁到货后，对吊耳距板梁中心尺寸进行测量，复核负荷分配是否与方案设计一致。5.2.3顶板梁吊装顶板梁在吊装过程中，无论是单机吊装还是双机抬吊，负荷率均很高，除《安规》相关章节外在吊装过程中应注意以下要点：1、按已审批的施工方案进行安全、技术交底；吊装前，按《电力建设安全工作规程》（火力发电厂部分）要求，办理安全施工作业票并进行交底。2、起吊后，做刹车试验及负荷复核；吊装过程中，加强吊机状态、负荷率变化、吊机扒杆转动轨迹等参数监督。3、吊装时严密监视，板梁提升、旋转过程的水平及起吊钢丝绳的铅锤。4、当第一根顶板梁就位后应对其进行临时固定（#1、#5顶板梁就位后应用硬支撑与顶层主梁固定，其余的用链条葫芦进行固定）；第二根顶板梁安装后马上安装顶板梁间次梁，尽早形成稳定框架结构。同时依据受热面吊装方案对部分次梁进行预留。螺栓连接顶板梁高强度螺栓保管、复检、使用在参照GB50205、DLT5047等相关标准的同时应注意以下几点：1、上梁与下梁叠合时，应在吊机承重的前提下进行，高强螺栓穿装后，初拧应自两端同时向中间进行，当初拧完毕后吊机方允许慢慢降低负荷，同时监视叠合面间隙关闭情况，这样可有效的避免板梁下挠。2、在安装过程中，高强度螺栓穿入方向应一致、对称，不错用、代用，不得碰伤螺纹及沾染脏物，以防扭矩系数发生变化。3、对于高强度大六角头螺栓连接副终拧完成1h后48h内应进行终拧扭矩检查，检查结果应符合GB50205的规定。4、对于扭剪型高强度螺栓连接副终拧后除因构造原因无法使用专用扳手终拧掉梅花头者外未在终拧中拧掉梅花头的螺栓数不应大于该节点螺栓数的5%对所有梅花头未拧掉的扭剪型高强度螺栓连接副应采用扭矩法或转角法进行终拧并作标记且按GB50205的规定进行终拧扭矩检查。顶板层验收板梁安装允许偏差及检验方法见《验评》表1、用钢板尺检测板梁支座与柱顶平面支座中心线，其允许偏差≤3mm。2、由立柱1m标高线向上用钢卷尺测量确定板梁上表面安装标高，然后以已测量的板梁标高为基准通过水准仪或水平管确定其他板梁安装标高，其允许偏差为±5mm。3、用水平管或水准仪测量板梁水平度，单根板梁水平度测量不少于5点，其允许偏差≤5mm。4、用弹簧称拉钢卷尺检测梁两端中心线之间的距离和对角线，间距允许偏差±5mm，对角线允许偏差≤1/1000立柱长度且≤10mm。5、根据板梁间距偏差可计算出梁平行度偏差，其允许偏差≤5mm；同样根据板梁水平度可计算出板梁安装后承载前的挠度值，其允许偏差向上≤30mm，向下≤5mm。6、以上主要尺寸检查完后应进行叠合面间隙检查、叠合面焊缝检查、螺栓力矩复检等工作。叠合面施焊板梁叠合螺栓终拧后需对叠合面进行焊接，其焊接形式应符合厂家技术文件要求，焊接无夹渣、咬边、气孔、未焊透等缺陷，焊缝成型良好，因焊接位置与叠合面螺栓群较近，焊接时注意调节电流和焊速以减小螺栓扭力系数变化，焊后复查高强度螺栓力矩及各找正尺寸，设计有纵向加固筋的应在板梁间次梁安装完毕，螺栓终拧后进行焊接，安装纵向加固筋时注意焊前预热，且错开各螺栓节点。5.2.3监测技术与分析确保顶板梁吊装是否符合要求的关键是全过程监测施工中的各项数据，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表表5.2.3监测项目汇总表序号监测项目监测仪器监测频率监测目的1顶板梁外形尺寸钢尺、角尺、钢卷卷尺、吊机电电子秤等吊装过程中连续监监视确保吊装施工的高高效优质、安安全可靠。2顶板梁吊耳距板梁梁中心距离3顶板梁实际重量4吊机实际负荷率5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员42技术人员23钳工124焊工25起重工66架子工6合计32人6.材料与设备本工法无需特别说明的材料。7.质量控制7.1工程质量控制标准序号项目名称执行验收标准备注1《电力建设施工及及验收技术规规范》(锅炉机组篇篇)相关内容2《电力建设施工质质量验收及评评价规程》DL/T52110.2-22009第2部分：锅炉炉机组篇相关内容2.1板梁检查《验评》表2.2顶板梁安装《验评》表2.3高强螺栓连接《验评》表7.2质量保证措施分析列出该项作业施工中易发生的工艺、质量缺陷和质量通病，制定出有针对性、可操作的预防措施。将质量缺陷和预防措施列入下表。项次质量通病预防措施1负荷分配不符合设计要求A加强与制造厂家联联系，对位置置进行确认。B顶板梁到货后，对对吊耳尺寸、位位置进行仔细细测量。2吊耳焊缝缺陷A对顶板梁吊耳作仔仔细的外表检检查。B对吊耳焊缝作磁粉粉检查。3柱顶及顶板梁划线线误差过大A柱顶划线必须在上上部钢架验收收完毕后进行行。B划线过程中，严格格按《验评》相相关内容执行行。C根据柱顶实测标高高进行垫铁配配制。D采用合适的划线工工具进行划线线。4开档、对角线误差差过大A顶板梁就位后，及及时进行临时时固定，并初初步进行找正正。B测量叠梁结合面水水平度，若有有超标及时进进行校核。C叠梁吊装后，必须须将所有连接接用高强度螺螺栓穿装后方方可松钩。D在顶板梁吊装过程程中，相应安安装板梁间次次梁，保证稳稳定性及各项项验收数据可可控。5板梁吊装变形A板梁到货后应不少少于三点支撑撑以防止板梁梁自重下挠。B板梁双机吊装板梁梁，吊点不得得离两端面过过近。C上梁与下梁叠合时时，应在吊机机承重的前提提下进行（通通常带80%负荷），螺螺栓穿装后，初初拧应自两端端同时向中间间进行，当初初拧完毕，叠叠合面贴紧后后吊机方允许许慢慢降低负负荷。8.安全措施8.1进入施工现场应正确着装，戴好安全帽及其它各类防护用品；高空作业时必须将安全带系挂在上方牢固可靠处。8.2所有吊装施工人员必须在作业前参加安全、技术交底，清楚施工内容，明确责任分工，对危险点/源有清楚辨识并知道预防预控措施。8.3顶板梁吊装期间，非作业人员严禁进入吊装区域。8.4使用专用电焊机等电气设备、工具时应防止触电事故的发生，电源盘等必须装备漏电保护器；下雨天应将电气设备等妥善盖好，以免沾水后漏电；严禁将电源线直接勾挂在闸刀上或直接插入插座内使用。8.5设备吊装前认真核对吊点的尺寸及定位位置并检查其是否焊接牢固，以免吊机负荷分配不合理，从而增加吊机负荷。8.6在抬吊作业中，当起吊及松钩时，动作要尽量缓慢，利用吊机上电子秤控制双机升降速度，尽量保持升降速率一致，并始终保持顶板梁水平、保持吊机钢丝绳处于垂直状态，避免双机中任一吊机增加负荷。8.7设备吊装过程中，吊物下方严禁有人逗留，并在周围设置警戒线。8.8临时脚手架务必固定牢固，符合要求，并经检验合格后方可使用。顶板梁吊装前，顶板梁上搭设脚手架或其它安全设施必须进行仔细检查，符合要求后方可起吊。8.9顶板梁吊装前，仔细检查是否有边角余料或螺栓组件等遗留在板梁上，确认无误后方可起吊。8.10根据《电力建设安全工作规程》要求，施工前办理安全施工作业票并进行交底。8.11双机抬吊作业时，由于吊机负荷率均很高，必须统一指挥，缓慢操作。8.12捆绑及吊装钢丝绳务必牢固，符合吊装要求。8.13起吊顶板梁前，钢丝绳与板梁棱角处必须垫包铁并采取防变形、防滑动措施。8.14抬吊作业过程中，必须设专人观察履带吊扒杆转动轨迹，扒杆转动应尽量缓慢，避免与柱顶或脚手架等临时设施相碰。8.15当第一根顶板梁就位后应对其进行临时固定（#1、#5顶板梁就位后应用硬支撑与顶层主梁固定，其余的用链条葫芦进行固定）；第二根顶板梁安装后马上安装顶板梁间次梁，尽早形成稳定框架结构。8.16顶板梁单根吊装时，两端必须系好安全溜绳。8.17顶板梁就位固定牢固后，履带吊应先缓慢松钩，再扑扒杆，最后完全松钩，防止吊机失去整体稳定性发生后倾。8.18合理安排吊装时间，夜间不进行大板梁吊装作业。8.19吊装前密切关注天气预报，当风力达到4级及以上时，严禁进行吊装作业。8.20为确保安全，尽量完善顶层平台，不完善处应搭设临时平台，以保证顶板梁吊装、找正、验收过程中人员安全。表8职业健康安全风险控制计划表（RCP）作业活动危险/危害因素目标和指标控制措施控制方法控制时机吊件绑扎1.捆绑时钢丝绳与设设备棱角接触触处未加垫包包铁。2.因锈蚀、断丝，千千斤绳易断而而造成事故。3.多头起吊同一物体体，千斤绳受受力不均而拉拉断。无人身伤亡无机械损坏1.在棱角处加垫包铁铁。2.千斤绳使用前必须须检查，符合合要求后方可可使用；千斤斤绳必须满足足安全要求。3.挂在吊钩上的千斤斤绳应排列整整齐，不得挤挤压。4.卡环不得连接在千千斤绳的兜挂挂处。5.吊装过程中，监护护每根千斤绳绳的受力情况况。AAAAATPTTT抬吊指挥不统一；吊机机未协调动作作无人身伤亡无机械损坏1.统一指挥。2.指挥信号明确、清清晰。ST高空作业1.未按要求系好安全全带。2.小型工机具未固定定牢固。无人身伤亡1.高空作业时按规范范要求系挂好好安全带。2.使用工具袋，并用用铁丝捆绑牢牢固。AATT板梁吊装1.措施不到位。2.设备上有未清理干干净的物件。3.吊耳焊接不牢。无人身伤亡1起吊前办理安全施施工作业票，并并严格执行。2.将板梁上边角余料料、杂物清理理干净。3.起吊前检查吊耳是是否焊接牢固固。WAWPPP板梁就位1.手脚等身体任何部部位置于板梁梁与柱顶板之之间。2.板梁存放及就位后后未作固定。无人身伤亡1.严禁将身体任何部部位置于板梁梁与柱顶板之之间。2.板梁存放时应用硬硬支撑固定，就就位后应用导导链或硬支撑撑固定牢靠。AATT板梁吊装脚手架搭设不规范范脚手架搭设牢固，防防止人员意外外伤害1.在使用脚手架前应应检查其是否否符合要求,验收合格后后方可使用。2.定期组织人员对现现场脚手架进进行检查，对对不合格的应应及时整改。WSPT注：控制方法：W：见证：H：停工待检：S：连续监护：A：提醒：R：记录确认。控制时机：P：作业开始前；D：每天至少一次；Z：每周一次（4Z每月一次，12Z：每季度一次）；T：活动连续过程或中断后重新开始作业。9.环保措施9.1临时加固材料、吊装用工机具应按要求定点摆放。9.2临时堆放场地应平坦、不积水，不妨碍通行。9.3施工场所应保持整洁，垃圾、废料应及时清除。9.4施工人员应有成品保护意思，严禁乱拆乱拿或乱涂乱抹。9.5因吊装需要而做的临时固定措施在顶板梁形成稳定框架结构后立即拆除并回收。9.6使用割刀必须扎好皮带接头，供气皮管不得有裂纹和漏气现象。9.7施工完毕后，将现场各类遗弃物及时清理至垃圾池。9.8坚持文明施工，做到“工完、料尽、场地清”。10.效益分析10.1减少现场焊接、热处理、检测、临时固定工作量及相关费用近4万元。10.2有效利用现场吊机，节省大型吊机转运、现场安装、检测、使用等费用近8万元。10.3相比1025t/h以上锅炉厂家设计在板梁下梁纵筋板钻眼，配装16a#槽钢，作为脚手架搭设生根点，本文类型脚手架生根装置减少人工拆装及材料费用等近3万元。11.应用实例本单位施工的益阳、新昌、金竹山、宝庆等工程的顶板梁设计基本类似，本文以中电投江西新昌电厂一期2x660MW超超临界机组#1锅炉顶板梁吊装过程为列，将需重点提示的内容加以描述，板梁的吊前准备及找正验收等可参考操作要点：11.1工程概况江西新昌电厂“上大压小”新建工程2×660MW超超临界机组锅炉系东方锅炉（集团）股份有限公司制造的变压本生直流锅炉。本锅炉共设计五根顶根梁，依次布置在K1～K5排主柱之间，编号由MB1至MB5，其中MB1、MB5为单梁，MB2、MB3、MB4均为叠梁。顶板梁的吊装由ZSC70240/80t平臂吊和CKE2500/250t履带吊单独或抬吊完成，其中平臂吊布置于炉左，前后中心与K3同轴，左右中心距G1轴线5m；履带吊布置于炉后，可左右行走调整回转中心至起吊（就位）位置距离。G3、G5主柱中心间距为28m，G2、G6主柱中心间距为32.24m，MB4大板梁顶部标高86.7m。各顶板梁具体参数如下：040000262448442411.2施工情况吊机选型及负荷分配根据吊机性能、布置位置及板梁负荷分配情况，除MB4板梁吊装外其余板梁均使用CKE2500/250t和ZSC70240/80t单独或共同完成吊装，而MB4板梁上梁重量较大，特选用ZSC70240/80t平臂吊和CKE4000C/400t履带吊（工况：主臂长72m、副臂长42m、86°主臂仰角、HL塔式工况、120t+35t吊钩）抬吊完成。本文以MB4上梁吊装为例，简单描述吊机选型及负荷分配情况（P1为履带吊吊点位置，P2为平臂吊吊点位置）。.1吊机性能ZSC70240/80t平臂吊布置在#1锅炉左侧，钩下高度115m，起重臂长70m；27m作业半径时，额定负荷75t，实际允许负荷=75-3t（吊钩重量及钩上钢丝绳重量）=72t。平臂吊起重性能表如下（70m臂长）：幅度ｍ3～252830323436384042444648起重量ｔ80.072.066.762.057.954.250.948.045.342.940.738.7幅度ｍ5052545658606264666870起重量ｔ36.835.133.532.030.629.328.127.025.924.924.0考虑到MB4板梁就位位置在炉膛后侧，可选择CKE4000C履带吊布置在#1锅炉后侧，直接在炉膛后侧起吊和翻边板梁，工况选择：主臂长72m，副臂长42m（86°主臂仰角，HL塔式工况，120t+35t吊钩），查性能表得作业半径在30m时，额定负荷57.6t，实际负荷=57.6-5.5t（大小吊钩重量）=52.1t。.2负荷分配P1+P2=96.9（t）解得：P1=40.7（t）P1×6200-P2×4500=0P2=56.2（t）经计算得下表各参数：大板梁额定重量（t）各项参数吊装机械副臂长（m）幅度（m）实际负荷（t）实际起吊重量（t）负荷率MB4上9670277256.278%平臂吊423052.140.778%履带吊11.2.2钢丝绳及吊耳选型计算11.2.2.1钢丝绳选择：平臂吊与履带吊各选择一对6×37+1d=43L=28m的钢丝绳，每个吊耳均采用四个头进行吊装。以平臂吊抬吊侧校核钢丝绳的强度：分配至平臂吊的负荷为56.2t，每个吊耳挂四个头，则每根钢丝绳A处受力为：F=56.2÷8÷cos6°=7.1（t）；每根钢丝绳B处受力为：F=56.2÷8÷cos（90-47）°=9.61（t）查《起重技术》表3-12得：6×37+1d=43的钢丝绳在安全系数K=10时，可吊9.715t>9.61t。故平臂吊选用该钢丝绳抬吊MB4（上）大板梁是安全可靠的。.2厂家吊耳效核MB4（上）大板梁抬吊时单件吊耳最大受力为28.1t，材质16Mn。轴孔处剪切力：剪切面积S＝3×11＝33cm2，则剪切应力τ＝28100/33＝851.5kg/cm2＜[τ]=2100kg/cm2，符合要求。焊缝处拉力：焊缝长度l＝30cm，厚度h＝2cm，受力面积s＝30×2＝60cm2；拉应力σ=28100/60=468.3kg/cm2＜0.6×2100kg/cm2=1260kg/cm2，符合要求。吊耳根部弯曲应力：A点截面模量W＝3×302/6+2×30×（16.63/3-153/3）/16.6＝1895cm3弯矩M＝28100×15＝421500kg.cm，则弯曲应力δ＝421500/1895＝222.43kg/cm2＜2100kg/cm2，符合要求。11.2.3顶板梁上梁翻边顶板梁上梁卸车平臂吊和履带吊绑好钩后（卸车位置距K5轴线4m并确保平臂吊幅度26m，履带吊幅度18m），在板梁两端部各布置一台50t汽车吊，并保证汽车吊翻边时幅度为10米（吊机布置及绑钩形式见下图，汽车吊与板梁绑钩生根处可选用钢板下料成卡块形式固定），平臂吊和履带吊将板梁抬离地面，汽车吊带力，板梁慢慢旋转，当板梁重心（可计算）轴线超过板梁上翼板外边时，此时四吊车配合将板梁倾斜放置在枕木上，由板梁上翼板作为支点，平臂吊和履带吊摆扒杆、松钩慢慢将板梁放到，然后将汽车吊吊钩拆除，将平臂吊和履带吊吊钩钢丝绳绑至起吊位置（放倒时应用枕木将板梁上翼板垫高以便于施工人员进入板梁下方换钩），两车配合起钩将板梁直接立起。也可选用一台汽车吊布置在板梁后侧进行翻边，一台汽车吊进行上梁翻边时通常负荷较大，因此可在K5排立柱上挂设两个10t链条葫芦，协助汽车吊翻边，链条葫芦与板梁连接处可制作连接板开孔，通过螺栓与板梁连接。MB4上梁翻边及吊装示意图板梁临时固定图11.2.4顶板梁临时固定板梁临时固定图#1、#5顶板梁均为单梁，且吊装时K0、K6排柱钢架一般情况下均未安装，故吊装后采取刚性支撑进行单侧临时固定；#2、#3、#4顶板梁因前后均有主梁可采取固定措施，利用链