液压同步提升技术在煤气柜柜顶提升安装中的应用

摘要：冶金、石油、化工等领域气柜柜顶提升安装通常采用的方法：手（电）动葫芦法、手（电）动卷扬机法、全自动液压同步提升法等方法，在煤气柜工程施工及验收规范（YB4410-2014）中明确提出柜顶提升安装宜采用全自动液压同步提升法，说明全自动液压同步提升法在柜顶的安装有它明显的优式。本文以广钢集团能源总厂20万转炉煤气柜柜顶采用全自动液压同步提升技术为例，阐述其在设备配置、提升原理、同步提升、现场设备故障应急处置等多方面具有的优越性。

关键词：提升原理、同步提升、故障处理、优越性

引言

本工程中，煤气柜柜顶Ф68.8米，最高安装标高+77.968米，支撑位置标高+64.668m，柜顶总体重量约为265吨，下方为煤气柜底面，整个气柜侧板安装采用安装两台塔吊正装法，煤气柜柜顶在其正下方拼装为整体，利用“液压同步施工技术”采用“整体提升”的施工工艺将其提升至设计标高。

一、设备配置计划

液压提升系统主要由液压提升器、液压泵源系统、油路和钢绞线等组成。

1、液压提升器的配置

根据本工程中提升工艺及各吊点提升反力大小，提升选择72台SQD-160-100S.F型液压提升器作为主要提升承重设备，每个柱子上面安装2台SQD-160-100S.F型液压提升器，2台提升器并排横向布置，与柜体侧板保持平行，SQD-160-100S.F型液压提升器额定提升能力为16t,每次液压行程100mm，步进式提升。

钢绞线作为柔性承重索具，采用高强度低松弛预应力钢绞线，抗拉强度为1860MPa，单根直径为15.24mm，破断拉力不小于26t，提升器底锚及吊具采用配合设计和试验的规格。

2、液压泵源系统

液压泵源系统为液压提升器提供液压动力，在各种液压阀的控制下完成相应动作。

在不同的工程使用中，由于吊点的布置和液压提升器的配置都不尽相同，为了提高液压提升设备的通用性和可靠性，一套液压泵源系统为核心，可独立控制一组液压提升器，也可以独立控制单台液压提升器，根据提升器数量配置相应的泵源系统，以满足各种类型提升工程的实际需要。

本工程中依据提升吊点及液压提升器的数量，共配置3台YB-90型液压泵源系统，分别布置在煤气柜最上面的环形平台上，呈120°三角形均匀分配布置，3个电源柜应分别放在距相对应的液压泵源6米范围内。

二、 液压提升原理

1、“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具，柔性钢绞线作为承重索具，液压提升器为穿芯式结构，以钢绞线作为提升索具，有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点；液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁性能，当锚具工作（紧）时，会自动锁紧钢绞线，锚具不工作（松）时，放开钢绞线，钢绞线可上下活动；液压提升过程见下图所示，一个流程为液压提升器一个行程，当液压提升器周期重复动作时，被提升重物则一步步向上移动。上升工况步序动作示意如下图所示：

楔型锚具

2、本工程中液压提升承重设备主要采用SQD-160-100S.F型穿芯式液压提升器，液压提升器如下图所示：

        SQD-160-100S.F型液压提升器

3、液压泵源系统为液压提升器提供动力，并通过液压泵站对多台或单台液压提升器进行控制和调整，执行对煤气柜顶的液压整体同步提升：

YB-90型液压泵源系统

4、液压系统油路布置策略及提升同步控制策略：

SQD-160-100S.F型液压提升器是由1个穿心式双作用油缸、1个上卡头和1个下卡头组成，提升器液压行程100mm，整个液压系统一个行程内的行走最大误差在100mm范围内，每次行程到位后整体水平误差在5mm范围内，由PLC设定提升器每次上升、下降的时间、间隔时间与升降次数。

本套液压系统由3台YB-90型泵站和72台SQD-160-100S.F型液压提升器组成，每台液压泵站串联给12个提升柱即24台SQD-160-100S.F型液压提升器供油，液压泵站放在12个提升柱中间，中间一侧供油给12个提升柱（24台液压提升器），另两侧各供油给12个提升柱（各24台液压提升器），由液压泵站往两侧分别接出2条环油管，通过环油管在每个提升柱下面的的变径三通接出支油管，接入对应的提升器油缸的进、回油嘴上，每个提升器进油安装一个截止阀，用来控制油缸的动作，依次将所有的油缸与油路连接完毕，确认油路都接入正确；在提升过程中，从保证结构吊装安全角度来看，应满足以下要求：

（1）液压系统串联各个执行的液压提升器，考虑管路过长压力损失的情况，液压泵站提供的压力应高于液压提升器行走时的压力3-5MPa；

（2）应尽量保证各个提升吊点的液压提升设备配置系数基本一致；

（3）应保证提升结构的空中稳定，以便钢结构提升单元能正确就位，也即要求各个吊点在上升过程中能够保持一定的同步性，及时修正累积误差，使各吊点间的不同步最大高差值控制在100mm范围内；每提升6圈板应测量整体的水平度，通过微调调整到正常水平。

三、 同步提升

1、根据结构布置及现场施工条件对提升工艺的要求，提升具体思路如下：

首先将煤气柜柜顶在其安装位置的正下方拼装为整体提升单元，利用煤气柜36根钢立柱柱顶设置提升平台（上吊点），共计36组，每组吊点处配置2台SQD-160-100SF型液压提升器，共计72台；在柜顶提升单元与上吊点对应位置的钢梁上安装下吊点临时吊具等，上、下吊点间通过专用底锚和专用钢绞线连接，利用液压同步提升系统将提升单元整体提升至设计标高，完成柜顶的提升作业。

2、分级加载试提升：

在配置提升设备全部安装完成并调试合格后，经多方确认验收达到专家论证方案要求就开始试提升，试提升的主要目的是通过试提升过程中对提升单元、提升临时措施、提升设备系统的观察和监测，确认符合模拟工况计算和设计条件，保证提升过程的安全。

待液压系统设备检测无误后开始试提升，开始试提升时，液压提升器伸缸压力逐渐上调，依次为所需压力的40%，60%，在一切都正常的情况下，可继续加载到80%， 100%，直至提升单元全部脱离拼装胎架；在分级加载过程中，每一步分级加载完毕，均应暂停并检查如：上吊点、下吊点结构、提升单元等加载前后的变形情况，以及主体结构的稳定性等情况，一切正常情况下，继续下一步分级加载；

当分级加载至提升单元即将离开胎架时，可能存在各点不同时离地，此时密切观查各点离地情况，确保提升单元离地平稳。

3、正式提升：为确保提升柜顶结构提升过程的平稳、安全，根据结构的特性，拟采用“吊点油压均衡，结构姿态调整，卸载就位”的同步提升和卸载就位控制策略。

4、同步提升：每台液压提升器的液压行程为100mm，减掉上下锁卡的下滑量，实际每次提升高度为90mm，步进式提升，靠点位式来控制提升过程的整体同步性。

5、柜顶离地检查：提升单元离开拼装胎架约100mm后，利用液压提升系统设备锁定，空中停留4～12小时作全面检查（包括吊点结构，承重体系和提升设备等），并将检查结果以书面形式报告现场总指挥部；各项检查正常无误，再进行正式提升。

6、姿态检测调整：用测量仪器检测各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高差，通过液压提升系统设备调整各吊点高度，使提升单元达到设计姿态。

7、整体同步提升：以调整后的各吊点高度为新的起始位置，在整体提升过程中，保持该姿态直至提升到设计标高附近。

8、提升过程中的微调：在提升过程中，因为空中姿态调整和后装杆件安装等需要进行高度微调，在微调开始前，将PLC控制系统由自动模式切换成手动模式，根据需要，对整个液压提升系统中各个吊点的液压提升器进行微调，或者对单台液压提升器进行微动调整，微动即点动调整精度可以达到毫米级，完全可以满足结构安装的精度需要。

9、提升就位：提升单元提升至距离设计标高约200mm时，暂停提升，各吊点微调使结构精确提升到达设计位置，液压提升系统设备暂停工作，保持提升单元的空中姿态，进行连接板安装焊接，使提升单元结构与煤气柜体形成整体稳定受力体系；拆除液压提升系统设备及相关临时措施，完成提升单元的整体提升安装。

10、过程中的监测监控方法：提升过程中，每一台液压泵站配备一名专人负责过程监测，留意设备的运行姿态是否正常，另外设置3名流动人员，循环监测各各液压提升器观察每一台提升器是否运行速率一致，提升过程中有无异常情况。

主要的监测办法是用钢尺测量柜顶离侧板的间距是否全程一致，一旦间距变化说明提升过程发生了倾斜或者偏移，需立刻进行调整。

11、在整个柜顶提升中，前期现场的工装准备、安装调试5天，同步提升2天（试提升与正式提升各1天）。

四、液压提升设备出现故障的应急处理

1、液压提升器故障处理

本工程提升过程中主要存在液压提升器漏油的故障，出现故障后的具体应急措施如下：立即关闭所有阀门，切断油路，暂停提升，专业人员对漏油设备的漏油位置进行全面检查，根据检查结果采取更换垫圈、阀门等配件，必要时更换油缸等主体结构，检修完成后，恢复系统，继续提升。

2、泵站故障处理：

泵站作为提升系统的动力源，由液压泵和电气系统两部分组成，主要故障表现为停止工作、漏油以及电机出现故障后的应急措施如下：当泵站停止工作时，检查电源是否正常，检查泵站各个阀门的开闭情况，确保全部阀门处于开启状态，

检查电器是否正常；泵站出现漏油时，关闭所有阀门，停止提升，迅速检查确认漏油的部位，更换漏油部位的垫圈；电机出现故障时，专业人员立即检查电机的电源是否正常，检查电机的线路是否正常，故障排除后，恢复系统，继续提升。

3、油管损坏处理：

油管的损坏主要包括运输过程中的损坏和提升过程中损坏，具体应急措施如下：油管运输到现场后，立即检查油管有无破损、接头位置是否完好，发现问题后，立即更换；提升过程中油管爆裂时，立即关闭泵站和爆裂油管的阀门，关闭所有阀门，暂停提升，更换爆裂位置的油管，并确认连接正常，检查其它位置油管的连接部位是否可靠，故障排除后，恢复系统，继续提升。

4、提升器卡头出现故障现场即可维修，具体应急措施如下：停止提升作业，对故障卡头进行载荷转换，更换故障卡头部件，故障排除后，恢复系统，继续提升。

5、突然停电、停电复送：

突然停电时控制系统将全部处于自动停机的安全状态，液压系统失压，液压锁能可靠锁住负载，保证主油缸活塞杆不下沉；上下锚具利用锚片的机械自锁锁紧钢绞线，复送电开机即可继续运行提升。

五、液压同步提升方法的技术优越性

通过提升设备的扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；

提升过程十分安全，并且构件可以在提升过程中的任意位置锁定，任一提升器亦可单独调整，调整精度高，有效的提高了结构提升过程中安装精度的可控性；

采用柔性索具承重，只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制；

提升设备体积小、自重轻、承载能力大，特别适宜于大型设备的提升作业，狭小空间或室内进行大吨位构件提升；

液压提升器通过液压回路驱动，动作过程中加速度极小，对被提升设备及提升框架结构几乎无附加动荷载（振动和冲击）；

设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，使用面广，通用性强；

液压同步提升通过液压行程距离实现点位同步，提升过程中构件保持平稳的提升姿态，同步控制精度高；

能够充分利用现场施工作业面，省去大型吊机的作业，可大大节省机械设备、人力资源，液压提升作业绝对时间较短，对工程总体工期控制有利；

柜顶主要的拼装、焊接及油漆等工作在地面进行散件吊装拼装，施工效率高，施工质量易于保证；可最大限度地减少高空作业、吊装工作量，缩短安装施工周期；对其它专业的施工影响较小，且能够多作业面平行施工，有利于项目总工期控制；

提升上下吊点等主要临时结构利用自身结构设置，加之液压同步提升动荷载极小的优点，可以使提升临时设施用量降至最小，有利于施工成本控制。

六、结束语

随着我国液压系统技术的高速发展，其安全稳定可靠性能得到前所未有的提高，且液压顶升、提升技术在冶金、石油、化工等领域大型结构、储罐、气柜的安装中得到广泛的应用，目前国内施工的煤气柜柜顶提升均有采用此种方法；且在实际施工过程中采用该种提升方法，相比较手（电）动葫芦法、手（电）动卷扬机法，既能提高工作效率，又能安全方便，体现了液压同步提升施工技术的优越性，因此该种柜顶提升方法这几年一直优于其它提升方法使用。

参考文献

1.1 YB4410-2014《煤气柜工程施工及验收规范》

1.2 GB51162-2016《重型结构和设备整体提升技术规范》

1.3 河北沧州鼎恒液压机械公司的有关安装使用说明

1.4 中冶京诚20万转炉气柜柜顶提升专项施工方案

作者简介：罗革新，出生于1974年8月，湖南娄底人，大学本科，设备监理工程师。主要从事工程项目监理和技术管理工作。通信地址：湖北省武汉市武昌区徐东大街338号