大型儲罐倒裝法施工相比于傳統工藝正裝法施工,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。但液壓頂升裝置對大型儲罐倒裝法施工的提升、提升過(guò)程的抗風(fēng)載荷等問(wèn)題又無(wú)力解決,因此還沒(méi)有施工單位組織實(shí)施。
液壓提升2002年,新疆石油建設有限公司開(kāi)始研究50000m³外浮頂儲罐倒裝法施工工藝。經(jīng)過(guò)長(cháng)期的研究,總結提出了液壓提升穩定分析、同步分析、控制分析、系統分析四項儲罐液壓提升理論,并據此設計出儲罐倒裝法施工的液壓提升系統;并針對儲罐液壓提升設計了落保險裝置;分析儲罐提升過(guò)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,新疆石油建設有限公司在中哈管道工程阿拉山口首站50000m³雙浮盤(pán)儲罐施工中采用倒裝法施工;2006年,在獨山子石化千萬(wàn)噸煉油百萬(wàn)噸乙烯項目100000m³儲罐采用倒裝法施工,經(jīng)過(guò)查新,該項施工為首例100000m³儲罐倒裝法施工。
新疆石油建設有限公司100000m³儲罐倒裝法施工成功后,有多家儲罐施工單位效仿,因對大型儲罐倒裝法施工的關(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(lái),有的在提升過(guò)程中還發(fā)生了事故。事實(shí)上,在做大型儲罐倒裝法施工方案時(shí),要求方案中的每一步都要考慮到位,相對質(zhì)量的概念,稱(chēng)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(jiǎn)單,也并不多危險(在次50000m³儲罐倒裝法施工時(shí),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.提升穩定分析
理論上各個(gè)液壓缸在罐內均布,提升力相等,但由于罐體部分結構的不對稱(chēng),在提升時(shí)各個(gè)液壓缸的負載是 不同的。提升時(shí),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(huì )向此處偏移,此段距離內的液壓缸的負載增加,這是 不穩定平衡的受力條件。因此,要求儲罐提升液壓系統少要有三個(gè)流量相同的液壓泵站,每個(gè)泵站配置相同的液壓缸。2005年前,單個(gè)泵站的儲罐倒裝施工液壓提升設備比較流行,用這種液壓設備提升罐體時(shí),總是 不斷調整液壓缸。這就是 一種不穩定平衡系統,因此,這種結構是 不合理的。
2.提升同步分析
液壓提升裝置提升過(guò)程中,負載增加,提升速度會(huì )變慢,負載進(jìn)一步增加,這就要求液壓提升系統有抵抗這種不穩定平衡的能力,也就是 要求液壓缸在(范圍內)受力不均勻的情況下,能夠保持基本一致的提升速度。直流電機的轉矩(負載)和轉速(流量)成線(xiàn)性關(guān)系,而交流電機的轉速(流量)隨轉矩(負載)的變化較小,也就是 有較為恒定的轉速(流量)。因此,儲罐液壓提升設備泵站的電機須選用交流電機。
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(shí)既能集中控制,又能單獨控制每個(gè)液壓缸,要求兩種控制的轉換方便、簡(jiǎn)單。
4.系統分析
系統分析理論是 儲罐倒裝法施工液壓提升的。很多人在考慮液壓提升時(shí),都認為罐體提升過(guò)程是 危險的,實(shí)際分析時(shí)下降過(guò)程才是 危險的。罐體的提升液壓缸通過(guò)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(shí),有一、兩個(gè)液壓缸不工作,由于選用的液壓缸的提升力有較大余量,系統能夠基本正常工作;下降時(shí),如果有一、兩個(gè)液壓缸不工作,其他液壓缸都下降,數倍的負載集中在這個(gè)不下降的液壓缸上,系統就會(huì )出現危險?,F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(shí)具有較大的危險性。因此,要求液壓缸在上升和下降操作時(shí),液壓系統具有超壓溢流的功能,稱(chēng)其為“軟性能”。帶液壓鎖的儲罐液壓提升設備,有時(shí)會(huì )出現鋼絲繩斷裂的事故,曾今有一次在下降過(guò)程中,連續斷了七根鋼絲繩,原因就是 下降操作時(shí),液壓鎖打開(kāi)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。松卡式液壓設備也是 同樣的原理,在下降操作時(shí)都會(huì )出現載荷分配的極端不均衡。所有這些額外的負載是 通過(guò)系統的余量來(lái)承擔的,一旦超出大載荷,就會(huì )有事故發(fā)生。
選用北京昌平液壓設備廠(chǎng)的儲罐液壓提升設備,其按照新疆石油建設有限公司的要求設計的設備達到了上述四項理論要求。
首先,綜合考慮罐體的提升質(zhì)量、選用的脹圈強度、提升間距以及每圈罐壁板的數量,選用了單缸提升質(zhì)量2st的液壓缸,每四個(gè)液壓缸配置一個(gè)液壓泵站,泵站采用交流電機。
在電磁換向閥兩側的油路增加了溢流閥,1號泄壓閥調節下降壓力和靜止載荷壓力,2號泄壓閥調節上升壓力。在上升操作時(shí),如果局部過(guò)載,泄壓閥2打開(kāi),過(guò)載的液壓油通過(guò)泄壓閥2回流到油箱;在下降操作或靜止時(shí),有系統過(guò)載,泄壓閥1打開(kāi),過(guò)載的液壓油通過(guò)泄壓閥1回流到油箱。用這種超壓溢流的方法穩定平衡各個(gè)液壓缸的負載,每個(gè)液壓缸只承擔設定的壓力(負載),超出設定的壓力(負載)則自動(dòng)溢流平衡,系統性。
提出了液壓提升穩定分析、同步分析、控制分析、系統分析四項儲罐液壓提升理論,并據此設計出儲罐倒裝法施工的液壓提升系統,了大型儲罐倒裝法施工的性。特別是 該理論中系統分析對儲罐的倒裝法施工具有較大的指導意義。