16万m³ 低温储罐罐顶通常由拱顶钢结构、吊顶结构、罐顶配管附件等几部分构成。罐顶气顶升工艺的基本原理:利用拱顶与外罐混凝土罐壁之间可形成相对密闭空间的特点,使用鼓风机向储罐拱顶以下的密闭空间内源源不断地输送一定量的低压空气,使罐顶钢结构在克服自重及与外罐罐壁之间摩擦力的情况下,按照预定路径平稳上升至设计高度,并实现与罐顶承压环连接的过程。
气顶升工艺系统主要包括:平衡导向系统、密封装置系统、供气系统、配重系统、罐顶固定装置等几个部分。16万m³LNG全容式储罐罐顶总质量一般约为600~700t,直径80m左右,罐顶拱高约为10m。如此大体积、大质量的钢结构平稳上升36m左右的高度具有相当的技术难度,需要对每个系统进行严密的计算、调试及相互配合才能成功实现。
1气顶升方案设计
1.平衡导向系统
平衡导向系统(简称平衡装置)主要由顶部锚固件、底部锚固件、中间导向滑轮组及钢丝绳拉索等几部分组成。其平衡钢丝绳组数由罐顶钢结构径向梁的数量决定,一般不低于24组,沿 LNG低温储罐圆周等分均布。每一组平衡装置必须处于同一竖直平面上。平衡装置因底部锚固方式不同,有底部边缘对称锚固及底部中心锚固两种。
1.1底部边缘对称锚固平衡装置
平衡装置的顶部锚固件可以是 T型支架或A型支架。仅以T型支架为例,每组平衡钢丝绳由顶部支架开始,一端固定在外罐罐壁(PC墙)承压环的外侧,通过花篮螺栓联结调节钢丝绳的张力,另一端绕过T型支架竖直向下穿过罐顶板,通过固定在拱顶钢结构径向梁一侧的一个导向滑轮,引向对称方向的第二个导向滑轮,然后向下固定于底部锚固件上。
底部边缘对称锚固平衡装置的相互对称的两组平衡钢丝绳共同作用,将罐顶钢结构的运动方向锁定在平衡钢丝绳向上平移的路径中,从而使罐顶处于水平状态达到平衡效果。我们 称这种平衡工艺为底部边缘对称锚固平行线平衡法。
1.2底部中心锚固平衡装置
与底部边缘对称锚固不同的是 每组平衡钢丝绳在绕过T型支架竖直向下后不是 穿过罐顶板,而是 经过固定在拱顶钢结构径向梁上的转向滑轮改变方向,沿着两组导向滑轮引向位于罐顶顶部的中心滑轮组,再次改变方向向下穿过罐顶板引至并固定于底部中心锚固件上,锚固件预埋在承台中心。
底部中心锚固平衡装置的每组平衡钢丝绳并不完全依赖对称方向的平衡钢丝绳共同作用。通过钢丝绳的张力和滑轮组锁定的行走方向,-罐顶的运动路径,多组平衡钢丝绳的共同作用使罐顶被锁定在水平状态下平稳上升。所以我们 称这种平衡工艺为底部中心锚固限位平衡法。
(2)有4组带有张力计的平衡钢丝绳均匀分布,初始预紧力必须相同,并且在顶升过程中时刻监测拉力计的度数。使用同一张力计检查所有平衡钢丝绳的预紧张力,提起相同高度,读数相同。
(3)检查平衡钢丝绳锁定的运动轨迹,任何部位不得有部件阻挡。并确保每个转向滑轮、导向滑轮与钢丝绳的配合通畅,防止脱道。
(4)钢丝绳的绳头必须用4个钢丝绳夹扣固定,逐个检查每个卡扣的安装方向、间距、紧固螺栓扭力。
2.密封装置系统
2.1罐顶气顶升的密封
气顶升的密封工作主要包括:拱顶边缘与PC墙之间的密封、施工门洞的密封、所有罐顶开孔的密封、排水孔的密封和PC墙体施工孔洞的密封。密封装置系统主要指拱顶钢结构边缘与PC墙之间的密封结构。
首先在拱顶板边缘一周安装密封板固定圈。密封板与固定圈用螺栓联结,密封板材料要求具有一定的强度及弹性,可紧贴PC墙内壁滑动且不会被吹翻。一般采用镀锌铁皮作为密封板材料。密封板内衬密封材料,要求不透气、防火及耐磨。密封装置的所有接缝必须紧密粘接。
2.2密封装置的安装要点
(1)密封板及密封材料如果在同一工程中被使用,必须对密封装置做强度试验。试验的目的是 保证在最不利的情况下密封板不会被罐内的气压掀翻。最不利的情况需要考虑 :罐内可能出现较大气压时密封板所承受的压力;密封板与PC墙之间可能出现的较大间隙;罐顶发生倾斜时密封板与PC墙之间的较大夹角。
(2)密封装置应在PC墙内壁修补完成后安装,以避免杂物损伤密封面。PC的修补包括表面平整处理,各类毛刺、异物的清理及空洞的修补。
(3)密封装置的安装要确保每个接缝有足够的搭接宽度并且粘接牢固,密封面没有破损缺陷及漏气点。
(4)密封装置的所有材料必须防火,否则在罐顶与承压环的焊接过程中一旦点燃密封装置,可能引发安全事故。
3.供气系统
供气系统是 储罐顶升的动力系统,也是 气顶升工作的关键。供气系统的设计要完成升顶风压、风量的确定;风机选型;供电系统、风道、风压调节及测量装置的设计等。
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