拱顶式储罐气顶倒装法施工控制
拱顶式储罐气顶倒装法施工控制
Controlling of the Air-rise Upside-down Construction for the Vaulted-type Tank
林宽宏 (福建省工业设备安装有限公司 350011)
Lin Kuanhong (Fujian Industrial Equipment Installation Co., Ltd. 350011)
[提 要] 通过对拱顶罐气顶倒装法施工过程介绍，分析气顶倒装法施工要点和注意事项。
[Abstract] It is analyze the main points and notes about the air-rise upside-down construction by induction of the construction of air-rise upside-down for the vaulted-type tank.
[关键词] 拱顶罐、气顶倒装法、静浮风压、顶升风压、装置
[Key words] Vaulted-type tank, Air-rise upside-down way, wind pressure of static float, Wind pressure of rising up, Device 1 工程概况
某项目设计有10000m 3乙二醇储罐4个，5000 m3燃油储罐2个，6个储罐均为拱顶罐，结构基本类似。其中10000 m 3储罐罐体内径31m ，罐体总高度18m ，主要材料为Ocr18Ni9不锈钢，罐体总重为252吨；5000 m3储罐罐体内径23.7m ，罐体总高度15.1m ，主要材料为Q235A 钢，罐体总重为135吨。
2 施工方法
6个拱顶罐既可用正装法施工，也可用倒装法施工，既可用起重机械逐圈吊装，也可用气体浮力顶升罐体。经过方案比较，决定采用气顶倒装法施工，以节约劳力和费用，加快施工进度。施工工艺为先焊好底板，再安装拱顶，然后从罐顶自上而下顺序逐层组装壁板。用风机向已组装形成的部份罐体内腔输送具有一定压强的空气，在适当密封、空气泄漏量可忽略不计的情况下，罐体内腔上部受到向上的推力，底底受到向下的力，当总推力P 与罐体重量G 相等时，罐体处于平衡状态，此时风压称为静浮风压。当腔内风压略大于静浮风压，罐体就能向上浮升，此时风压称为顶升风压。在实际施工中，尚须考虑二圈壁板间摩擦力及漏风损失等附加因素，因此P 升=P浮+P附，根据施工经验，一般附加风压为静浮风压的15%~25%，取中间值20%，故P 升=1.2P浮=1.2G/F。（G 为所需顶升的罐体重量，F 为罐体横断面积。）
3 风压及风量计算
在施工中必须掌握好每圈带板顶升时的静浮风压和顶升风压，确保罐体在顶升过程中升降自如，根据求得的风压及风量选择合适的鼓风机，下面以10000 m3乙二醇储罐为例进行风压及风量计算。
3.1 风压计算 罐体横断面积
最大顶升罐体重量Gmax=G拱顶+G最大顶升筒体=46800+116726=163526kgf
故最大顶升风压
此时的静浮风压
同理，可求得每圈带板静浮风压和顶升风压。
3.2风量计算 所需最大风量
式中t 顶升时间，一般取15min 。K 风机风量修正值，根据经验取4。P 2最终一次顶升时风压。P 1大气压值（9.8×104Pa ）。 V 2最终罐体体积。V 1最后一带板所形成的罐体体积。
V 1=π/4·D ·H 1 =π/4·312·2 =1509 m3 (罐体单层高2米) 22V 2=罐筒柱体积+拱顶体积=π/4·D
·H +π/3·h ·(3R-h) = 13000 m3
2
4顶升法工装布置
顶升前，应对密封装置、鼓风装置、限位装置、平衡装置等进行核算，对各个工装进行选型、制作，经检查 完整合格后，才可进行顶升施工。图1为顶升法工装布置示意图。
图1 顶升法工装布置示意图
1、D14型离心鼓风机(全压3 kpa,风量35000 m/h) 2、风量调节阀 3、测压装置 4、人孔 5、密封橡胶板
6、胀圈 7、罐体 8、限位装置 9、平衡装置 10、定位装置 11、密封橡胶板 3
5顶升施工
5.1壁板的组装流程
卷板围板 、纵缝组对安装反变形板纵缝收口安装限位装置松罐内胀圈吹升 就位表面清理施焊内侧清理施焊检验
5.2顶升前准备工作
5.2.1顶升前应对各顶升装置进行检查，对风机进行试运转，以确保顶升过程顺利进行。
5.2.2顶升前，负责人应召集参加顶升的施工人员进行技术安全交底，确定各岗位人员分工，明确各项施工要求 及注意事项，做到统一指挥。
5.3顶升
5.3.1在各项准备就绪后，负责人应检查各岗位人员是否就位，方可启动风机。
5.3.2当风机转速达到全速后，开启风量调节阀，观察U 型压力计上的压力指数，调整风阀使风压控制在规定的 数值里。
5.3.3当风压达到顶升压力时，通知罐内人员，开始放松平衡装置的葫芦，罐内人员应步调一致，使罐体以约 15cm/min的速度平衡上升。
5.3.4当罐体上升至200㎜左右时, 指挥密封装置操作人员迅速铺设底板与围板, 围板纵缝间的密封橡胶板, 外部 收口应随时调整收口葫芦的松紧度。
5.3.5罐体升至500㎜、1000㎜、1500㎜和距到位50㎜时，均需稳压停升，调整罐体平衡，方可继续上升。
5.3.6罐体上升至离就位50㎜时，应减速上升，以稍大于静浮风压的压力使罐体缓慢就位，当罐体达到额定高 度时，应调整平衡装置使接口安全就位，此时风机应稳压停升，收口葫芦要拉紧，密封装置操作人员要检查密封情况。罐外组装人员立即从收口处两侧中心向收口方向分四组同时进行组对点焊，待组对点焊完且点焊能承受其上部罐体重量时，即下令停止送风，打开人孔盖。
6经验总结
气顶倒装法在工程施工中能较好地节约劳力和费用，减少高空作业，因此在拱顶罐施工中获得广泛的应用，该工程6个拱顶罐的气顶倒装法施工方案由本人执笔编写，并参与了施工全过程，采用该方法施工获得较好的效益且质量优良，总结起来，有以下几点经验可供今后类似工程参考：
6.1风压风量的控制。气顶倒装法施工中，风压风量的控制至关重要，必须掌握好每圈带板顶升时的静浮风压、 顶升风压和风量，在风压风量计算中，应根据现场实际情况以及机械的实际性能选择合理的参数。实践中，将顶升风压取静浮风压的1.2倍，风机风量修正值取为4，根据计算结果，风压风量得到较好的控制。
6.2工装布置。工装布置应尽量合理安全，根据计算参数进行选择。如工装布置时，鼓风机的风压风量应大于理论计算值20%左右；限位装置、平衡装置应根据最大风压及罐体直径进行合理配置，施工中，限位装置沿罐体圆周约6米均布16个，平衡装置约8米均布12个，取得较好的效果；同时，胀圈及定位装置对罐体的施工质量起着重要的影响。
6.3顶升施工。在实际操作中, 会出现各式各样的情况，应沉着应对，为确保顶升用电，所用电源宜由两路供给， 否则，万一停电，应立即关闭风量调节阀，使罐体缓慢下降；罐体上升时，如有卡住现象可用木榔头振动罐体，以减少摩擦力；上升到位时如个别限位问题发生冒顶事故，绝对不可停风，应及时调整罐内风压稍大于静浮风压且处理好密封装置。
气顶倒装法施工，减少了高空作业，增加安全性，降低了施工难度，减少施工成本，在金属容器施工中得到广泛运用。现场情况千变万化，应根据施工具体情况，选择合理、安全的施工方案，以求得最好的效果。
参考文献
[1]作者 包国其 书名《工业建设安装工程施工技术基础》 四川科学技术出版社1988年10月出版