大型儲罐倒裝法施工相比于傳統(tǒng)工藝正裝法施工,施工作業(yè)面從空中改為地面,性好,施工工效高,質(zhì)量易于控制,是 眾多施工單位嘗試的目標(biāo)。但液壓頂升裝置對大型儲罐倒裝法施工的提升、提升過程的抗風(fēng)載荷等問題又無力解決,因此還沒有施工單位組織實施。
液壓提升2002年,新疆石油建設(shè)有限公司開始研究50000m³外浮頂儲罐倒裝法施工工藝。經(jīng)過長期的研究,總結(jié)提出了液壓提升穩(wěn)定分析、同步分析、控制分析、系統(tǒng)分析四項儲罐液壓提升理論,并據(jù)此設(shè)計出儲罐倒裝法施工的液壓提升系統(tǒng);并針對儲罐液壓提升設(shè)計了落保險裝置;分析儲罐提升過程中的風(fēng)載荷;對儲罐倒裝法施工關(guān)鍵工序逐項的分析計算。2005年,新疆石油建設(shè)有限公司在中哈管道工程阿拉山口首站50000m³雙浮盤儲罐施工中采用倒裝法施工;2006年,在獨山子石化千萬噸煉油百萬噸乙烯項目100000m³儲罐采用倒裝法施工,經(jīng)過查新,該項施工為首例100000m³儲罐倒裝法施工。
新疆石油建設(shè)有限公司100000m³儲罐倒裝法施工成功后,有多家儲罐施工單位效仿,因?qū)Υ笮蛢薜寡b法施工的關(guān)鍵技術(shù)掌握不到位,致使倒裝法施工的優(yōu)勢不能發(fā)揮出來,有的在提升過程中還發(fā)生了事故。事實上,在做大型儲罐倒裝法施工方案時,要求方案中的每一步都要考慮到位,相對質(zhì)量的概念,稱其為技術(shù)。大型儲罐倒裝法既不是 只將以前的小罐倒裝做大了一些這么簡單,也并不多危險(在次50000m³儲罐倒裝法施工時,遇到了很大的阻力)。在此介紹儲罐倒裝法施工液壓提升原理,以供參考。
1.提升穩(wěn)定分析
理論上各個液壓缸在罐內(nèi)均布,提升力相等,但由于罐體部分結(jié)構(gòu)的不對稱,在提升時各個液壓缸的負(fù)載是 不同的。提升時,如果某處(某一段)壁板的提升高度低于其他位置的提升高度,罐體的重心就會向此處偏移,此段距離內(nèi)的液壓缸的負(fù)載增加,這是 不穩(wěn)定平衡的受力條件。因此,要求儲罐提升液壓系統(tǒng)少要有三個流量相同的液壓泵站,每個泵站配置相同的液壓缸。2005年前,單個泵站的儲罐倒裝施工液壓提升設(shè)備比較流行,用這種液壓設(shè)備提升罐體時,總是 不斷調(diào)整液壓缸。這就是 一種不穩(wěn)定平衡系統(tǒng),因此,這種結(jié)構(gòu)是 不合理的。
2.提升同步分析
液壓提升裝置提升過程中,負(fù)載增加,提升速度會變慢,負(fù)載進(jìn)一步增加,這就要求液壓提升系統(tǒng)有抵抗這種不穩(wěn)定平衡的能力,也就是 要求液壓缸在(范圍內(nèi))受力不均勻的情況下,能夠保持基本一致的提升速度。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩(負(fù)載)和轉(zhuǎn)速(流量)成線性關(guān)系,而交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速(流量)隨轉(zhuǎn)矩(負(fù)載)的變化較小,也就是 有較為恒定的轉(zhuǎn)速(流量)。因此,儲罐液壓提升設(shè)備泵站的電機(jī)須選用交流電機(jī)。
3.提升控制分析
在儲罐倒裝法施工中,要求液壓缸在提升和下降時既能集中控制,又能單獨控制每個液壓缸,要求兩種控制的轉(zhuǎn)換方便、簡單。
4.系統(tǒng)分析
系統(tǒng)分析理論是 儲罐倒裝法施工液壓提升的。很多人在考慮液壓提升時,都認(rèn)為罐體提升過程是 危險的,實際分析時下降過程才是 危險的。罐體的提升液壓缸通過鋼絲繩傳力給脹圈,鋼絲繩只能傳遞拉力,不能夠傳遞壓力。如果提升時,有一、兩個液壓缸不工作,由于選用的液壓缸的提升力有較大余量,系統(tǒng)能夠基本正常工作;下降時,如果有一、兩個液壓缸不工作,其他液壓缸都下降,數(shù)倍的負(fù)載集中在這個不下降的液壓缸上,系統(tǒng)就會出現(xiàn)危險。現(xiàn)在,儲罐倒裝法施工采用的是 先提升后圍板的施工順序,罐體整體下降操作時具有較大的危險性。因此,要求液壓缸在上升和下降操作時,液壓系統(tǒng)具有超壓溢流的功能,稱其為“軟性能”。帶液壓鎖的儲罐液壓提升設(shè)備,有時會出現(xiàn)鋼絲繩斷裂的事故,曾今有一次在下降過程中,連續(xù)斷了七根鋼絲繩,原因就是 下降操作時,液壓鎖打開有先后,荷載分配不均勻,鋼絲繩斷裂后載荷再次變化而引起連鎖反應(yīng)。松卡式液壓設(shè)備也是 同樣的原理,在下降操作時都會出現(xiàn)載荷分配的極端不均衡。所有這些額外的負(fù)載是 通過系統(tǒng)的余量來承擔(dān)的,一旦超出大載荷,就會有事故發(fā)生。
選用北京昌平液壓設(shè)備廠的儲罐液壓提升設(shè)備,其按照新疆石油建設(shè)有限公司的要求設(shè)計的設(shè)備達(dá)到了上述四項理論要求。
首先,綜合考慮罐體的提升質(zhì)量、選用的脹圈強(qiáng)度、提升間距以及每圈罐壁板的數(shù)量,選用了單缸提升質(zhì)量2st的液壓缸,每四個液壓缸配置一個液壓泵站,泵站采用交流電機(jī)。
在電磁換向閥兩側(cè)的油路增加了溢流閥,1號泄壓閥調(diào)節(jié)下降壓力和靜止載荷壓力,2號泄壓閥調(diào)節(jié)上升壓力。在上升操作時,如果局部過載,泄壓閥2打開,過載的液壓油通過泄壓閥2回流到油箱;在下降操作或靜止時,有系統(tǒng)過載,泄壓閥1打開,過載的液壓油通過泄壓閥1回流到油箱。用這種超壓溢流的方法穩(wěn)定平衡各個液壓缸的負(fù)載,每個液壓缸只承擔(dān)設(shè)定的壓力(負(fù)載),超出設(shè)定的壓力(負(fù)載)則自動溢流平衡,系統(tǒng)性。
提出了液壓提升穩(wěn)定分析、同步分析、控制分析、系統(tǒng)分析四項儲罐液壓提升理論,并據(jù)此設(shè)計出儲罐倒裝法施工的液壓提升系統(tǒng),了大型儲罐倒裝法施工的性。特別是 該理論中系統(tǒng)分析對儲罐的倒裝法施工具有較大的指導(dǎo)意義。