吳小海

中材國(guó)際海外事業(yè)發(fā)展公司，北京 100037

淺談阿聯(lián)酋ECF水泥廠水泥磨筒體的更換

吳小海

中材國(guó)際海外事業(yè)發(fā)展公司，北京 100037

水泥廠改造工程項(xiàng)目在施工中由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，現(xiàn)代化施工設(shè)備的使用常常受到限制。阿聯(lián)酋ECF工程磨機(jī)筒體安裝過(guò)程中，通過(guò)自制可旋轉(zhuǎn)的筒體托排，利用手動(dòng)葫蘆靈活調(diào)節(jié)托排高度，配合卷?yè)P(yáng)機(jī)、千斤頂?shù)瘸Ｓ玫牡跹b設(shè)備，順利地實(shí)現(xiàn)了在狹窄空間內(nèi)對(duì)磨機(jī)舊筒體移出和對(duì)新筒體的安裝。

磨機(jī)筒體 場(chǎng)地狹小 托排 安裝

0 引言

阿聯(lián)酋ECF水泥廠位于阿聯(lián)酋阿布扎比酋長(zhǎng)國(guó)艾因市，已有30多年歷史。ECF水泥廠現(xiàn)有2號(hào)水泥磨由20世紀(jì)80年代石川島（IHI）公司供貨，尺寸Φ4.2 m×16.7 m，設(shè)計(jì)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量為120 t/h水泥，磨機(jī)總重約240 t，主體廠房為鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接。由于磨機(jī)筒體運(yùn)轉(zhuǎn)年數(shù)較長(zhǎng)，筒體已出現(xiàn)約1 m長(zhǎng)的裂紋，為安全生產(chǎn)考慮，必須及時(shí)更換新筒體。新筒體由西班牙生產(chǎn)，于2007年進(jìn)場(chǎng)。新舊筒體單體重量約95～100 t。原有的磨機(jī)設(shè)計(jì)資料和廠區(qū)竣工圖紙殘缺不全，無(wú)法從紙面資料對(duì)廠房和設(shè)備情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，且目前國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有現(xiàn)成的筒體更換案例文獻(xiàn)可以參考。本文就該水泥磨筒體的更換工作進(jìn)行總結(jié)介紹，以供參考。

1 施工難點(diǎn)

ECF2號(hào)水泥磨現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地狹小，磨機(jī)房四面及其上部都是大型鋼結(jié)構(gòu)立柱和彩板，磨房出口最寬處僅有8 m左右，無(wú)法使用大噸位吊車起吊筒體。筒體體積大，重量重，施工難點(diǎn)在如何將舊筒體移出，將新筒體組對(duì)連接后挪進(jìn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)，磨房的房梁不能允許作為吊裝設(shè)備的起吊點(diǎn)。鑒于該工程特定條件的限制，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察并計(jì)算研究，決定采用自制的可調(diào)節(jié)角度的托排（托排的制作見(jiàn)下文），利用卷?yè)P(yáng)機(jī)及千斤頂?shù)容o助設(shè)備來(lái)移除磨機(jī)舊筒體和安裝磨機(jī)新筒體。

2 施工方法

2.1 舊筒體的移出

（1）協(xié)調(diào)ECF業(yè)主清理磨機(jī)房各樓層位置的灰塵，創(chuàng)造干凈和安全的施工環(huán)境，并將磨機(jī)筒體內(nèi)的研磨體倒出并清理出現(xiàn)場(chǎng)。

（2）按順序拆除與磨機(jī)筒體相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備。由于廠房是鋼結(jié)構(gòu)螺栓連接，整體拆除費(fèi)用太大，部分拆除會(huì)破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，只能拆除不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的部分。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，確定了拆除設(shè)備的先后順序，即：

①拆除進(jìn)料端外側(cè)墻體；

②拆除靠近墻體處的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐（要考慮其他地方是否有該儲(chǔ)氣罐所帶的用氣點(diǎn)），并做好管道標(biāo)記，保護(hù)好管道接口；

③拆除儲(chǔ)氣罐邊的磨機(jī)噴水站和連接管件（包含磨上面的管件），做標(biāo)記；

④拆除磨機(jī)外側(cè)部分彩鋼板和型鋼，便于吊車大臂伸進(jìn)磨房?jī)?nèi)作業(yè)；

⑤拆除磨機(jī)內(nèi)部襯板、隔倉(cāng)板、端襯板；

⑥拆除進(jìn)料裝置和出料裝置；

⑦拆除大齒圈罩子；

⑧分兩段拆除大齒圈；

⑨拆除磨機(jī)磨頭、磨尾油站，及油管并做好保護(hù)和標(biāo)記；

⑩拆除傳動(dòng)軸、小齒輪。

（3）打墊層。將水泥磨舊筒體下面墊石子（約500 mm厚，靠近筒體位置），石子上面工作面盡量平整、水平一致地墊到磨機(jī)外側(cè)直至進(jìn)料端墻外約12 m，然后用人工將石子頂部平整。在石子層上面鋪20 mm厚鋼板，保持鋼板平整。

（4）安放托排。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)制作托排，將制作好的托排放在磨機(jī)的舊筒體下面，同時(shí)托排下面放上圓鋼（無(wú)縫鋼管）用于滾動(dòng)托排（準(zhǔn)備20根直徑50 mm的圓鋼）。

（5）移出舊筒體。用2個(gè)200噸千斤頂頂起磨機(jī)舊筒體，在托排上面放上一層道木，松開(kāi)千斤頂，磨機(jī)舊筒體停放在托排上面；用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引的方式將磨機(jī)托排逐步推出至室外；調(diào)遣一臺(tái)300噸吊車將磨機(jī)吊裝旋轉(zhuǎn)存放在附近，就地存放在安裝磨機(jī)不礙事的地方（因?yàn)槟C(jī)已經(jīng)不可能再次使用，只能當(dāng)廢鐵處理，不必增加再次整體運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用）。至此，舊筒體完全安全移出。

2.2 新筒體的挪入

新筒體的挪入和安裝就位工作基本上與舊筒體的拆除和移出工作順序相反（如圖1），在此不予贅述。

圖1 筒體撤離和進(jìn)入示意圖

2.3 施工要點(diǎn)

2.3.1 托排制作

托排的作用是將被運(yùn)輸?shù)耐搀w放置在托排上，用滑輪組通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引托排實(shí)現(xiàn)筒體的水平運(yùn)輸；在筒體被抬升到一定高度后，通過(guò)托排旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)至安裝位置。

本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，托排具備帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)的功能是托排制作的關(guān)鍵。利用滾動(dòng)摩擦阻力小的原理，用滾杠搬運(yùn)法實(shí)現(xiàn)設(shè)備水平運(yùn)輸是一種常用的方法，主要機(jī)具包括卷?yè)P(yáng)機(jī)、托排、滑輪組及滾杠。托排制作（如圖2所示）以25#工字鋼（數(shù)量：3根）作為排腳，工字鋼上焊接12 mm厚鋼板（固定）做成鋼排。如何實(shí)現(xiàn)筒體的水平面旋轉(zhuǎn)是托排制作的重點(diǎn)，最終考慮在托排上再增加一塊活動(dòng)鋼板（同樣12厚），通過(guò)圓柱銷，將活動(dòng)鋼板與固定鋼板聯(lián)接（如圖3所示），當(dāng)需要水平旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)筒體移動(dòng)的方向時(shí)，固定鋼板保持不動(dòng)，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)或手拉葫蘆牽引活動(dòng)鋼板上的吊耳，使活動(dòng)鋼板繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)。為減少摩擦力，在兩塊鋼板間涂抹潤(rùn)滑油。

圖2 自制托排的示意圖

圖3 托排的使用布置

2.3.2 托排上放置筒體

由于受ECF項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地的限制，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法使用大吊車將筒體吊裝到托排上，只能考慮用千斤頂將筒體托起，筒體底部放入托排。由于筒體卸車后直接放置在地面上，施工中在筒體下方兩端開(kāi)挖2.8 m×1 m×1 m(H)基槽，槽中放置自制的筒體托架（見(jiàn)圖4），用2個(gè)200噸千斤頂通過(guò)筒體托架將筒體慢慢托起，在筒體下方依次放入路基枕木、滾杠、托排、筒體枕木（見(jiàn)圖3）。在放置托排時(shí)，應(yīng)注意盡量使筒體中心點(diǎn)與托排圓柱銷在同一垂直軸線上，避免重心偏離。

在利用千斤頂頂升筒體托架時(shí)，當(dāng)托架承受全部筒體重量后應(yīng)暫停頂升，仔細(xì)觀察托架是否存在變形或焊縫開(kāi)裂等情況，確保托架承受能力后再緩慢頂起筒體。

為了便于托排的裝卸，在安裝托排時(shí)，以筒體上對(duì)稱的螺栓孔做吊點(diǎn)，利用兩臺(tái)2噸的手拉葫蘆吊掛住托排。操作時(shí)，只需要調(diào)節(jié)手動(dòng)葫蘆就能輕松改變托排的安裝高度，大大提高了施工效率。

圖4 筒體托架

2.3.3 滾杠、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪組的選擇

筒體單體設(shè)備(含托排)重量約100 t，換算后約為970 kN，采用3根25#工字鋼作托排（如前文所述）。

（1） 滾杠?，F(xiàn)場(chǎng)選用Φ114 mm×10 mm的無(wú)縫鋼管作滾杠，滾杠數(shù)量M計(jì)算：

M=QK1×K2/WL

=970×1.1×1.1/3 500×114×10-3×0.348

=8.45

≌9根

滾杠運(yùn)輸?shù)臓恳計(jì)算：

P=((Q載+q×M)f1+Q載×f2)/100D=((1125.3+0.578× 9)×0.1+1 125.3×0.05)/100×0.114=14.85 kN=1.52 t

式中：Q —搬運(yùn)設(shè)備的重量，kN；

K1—?jiǎng)虞d系數(shù)， 取K1=1.1；

K2—超載系數(shù)， 取K2=1.1；

W—滾杠有效載荷（kN/m），ECF項(xiàng)目施工采用厚壁無(wú)縫鋼管，取W=3 500 D；

L —每根滾杠有效的承壓長(zhǎng)度，m；

Q載—滾杠實(shí)際承載的重量，Q載=1 125.3 t；

q—單根滾杠自身質(zhì)量；

f1—滾杠與沿著滾杠平面之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取f1=0.1；

f2—滾杠與放臵載荷排子之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取f2=0.05。

（2）滑輪組和卷?yè)P(yáng)機(jī)。由于滾杠運(yùn)輸?shù)臓恳為1.52 t＜2 t，考慮利用單柄滑輪做滑車組，卷?yè)P(yáng)機(jī)選用2噸電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)l臺(tái)。

2.3.4 筒體運(yùn)輸及旋轉(zhuǎn)

無(wú)論在舊筒體的移出還是在新筒體的挪入過(guò)程中， 由于磨機(jī)房門(mén)柱間距最寬處僅為8 m，考慮筒體本身的尺寸，只能將筒體斜向移出或挪入磨機(jī)房。且在運(yùn)輸前應(yīng)事先測(cè)量準(zhǔn)確，保證筒體運(yùn)輸過(guò)程中不會(huì)碰上基礎(chǔ)座。

利用滾杠、卷?yè)P(yáng)機(jī)及單柄滑輪，牽引托排將筒體運(yùn)至磨機(jī)房，當(dāng)筒體中心點(diǎn)與基礎(chǔ)座軸線相重合時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)停止?fàn)恳?；利?個(gè)200噸千斤頂將托排慢慢托起，當(dāng)筒體底標(biāo)高超過(guò)基礎(chǔ)座的最高點(diǎn)后，托排靜止不動(dòng)，利用5噸手拉葫蘆牽引托排上的活動(dòng)鋼板，繞銷軸帶動(dòng)筒體旋轉(zhuǎn)，直至筒體中心軸線與基礎(chǔ)軸線處于同一垂直面。

由于在兩塊相對(duì)滑動(dòng)的鋼板間添加了潤(rùn)滑油，并且在制作時(shí)接觸面經(jīng)過(guò)打磨處理，大大降低了鋼與鋼之間的靜摩擦系數(shù)f，根據(jù)最大靜摩擦力計(jì)算公式：

Fmax=fN=0.1×100=10 t

同時(shí)根據(jù)力平移定理，F(xiàn)max=Pm（為便于計(jì)算，不考慮分布受力），求：

P=Fmax/m=10/2=5 t

因此，可選用5噸手拉葫蘆作為牽引設(shè)備。

在千斤頂頂升托排過(guò)程中，需要利用大量的枕木，由于該工程位于中東地區(qū)的阿聯(lián)酋沙漠腹地，十分偏僻，枕木十分缺乏，施工中利用舊有的筒體托架進(jìn)行改造，使千斤頂直接作用在托架上，代替部分枕木，共節(jié)約枕木近百根。

2.3.5 筒體軸線調(diào)節(jié)

由于卷?yè)P(yáng)機(jī)每次牽引步距較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)筒體安裝軸線的準(zhǔn)確定位，因此采用5噸螺旋千斤頂對(duì)筒體進(jìn)行縱向及橫向調(diào)節(jié)，同樣在托排下鋪設(shè)滾杠，通過(guò)千斤頂調(diào)節(jié)托排的縱、橫向位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

水泥廠改造工程項(xiàng)目在施工中由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，現(xiàn)代化施工設(shè)備的使用常常受到限制。阿聯(lián)酋ECF工程磨機(jī)筒體安裝過(guò)程中，通過(guò)自制可旋轉(zhuǎn)的筒體托排，利用手動(dòng)葫蘆靈活調(diào)節(jié)托排高度，配合卷?yè)P(yáng)機(jī)、千斤頂?shù)瘸Ｓ玫牡跹b設(shè)備，順利地實(shí)現(xiàn)了在狹窄空間內(nèi)對(duì)磨機(jī)舊筒體的移出和對(duì)新筒體的安裝。

2015-06-20）

TQ172.632

B

1008-0473(2015)05-0054-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.05.018