專利名稱：集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法及控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倒裝金屬圓柱形罐體的施工工藝方法及控制裝置。適用于油田及煉油、化工等工程中公稱容積1000立方米-20000立方米的金屬圓柱形罐體(拱頂和浮頂罐)的施工制造。
目前金屬圓柱形罐體的施工可以分為“倒裝法”和“正裝法”兩種施工工藝，一般來說，公稱容積在10000立方米及以上的圓柱形浮頂罐是采用“正裝”工藝的。帶拱頂?shù)膱A柱形罐體(拱頂罐和內(nèi)浮頂罐)一般是采用“倒裝”工藝，傳統(tǒng)的倒裝工藝有“氣頂升倒裝工藝”，一般適用于公稱容積在1000-20000立方米帶拱頂?shù)墓摅w;有“水浮升法倒裝工藝”，多適用于公稱容積等于或大于10000立方米的罐體(對浮頂罐更適宜，對帶拱頂?shù)墓摅w亦有，但不常用)。有“機械倒裝工藝”，一般“中心柱法”多適用于公稱容積在小于等于5000立方米的帶拱頂罐體;“人字扒桿卷揚機法”適用于小于等于20000立方米的浮頂和拱頂罐體。
氣頂升倒裝法主要通過送風(fēng)裝置、密封裝置、平衡裝置、限位裝置、通風(fēng)裝置五部分來完成。由于空氣是可壓縮的，在起升過程中，稍有不慎，有冒頂和吹偏的可能，而且在氣頂?shù)揭笪恢脮r，對搭接罐壁、搭接長度不好控制;對接罐壁，點焊固定及對接間隙均不好控制和調(diào)整，且點焊固定后，風(fēng)機停止，在焊接過程中，由于罐體重力作用，橫焊縫容易產(chǎn)生趨內(nèi)塌陷變形，該變形很難控制，影響罐體的質(zhì)量，在施工過程中，由于氣頂升到預(yù)定位置后，由于在點焊固定時，風(fēng)機不能停止，因此，施工人員工作非常緊張，需要電焊設(shè)備較多，而且由于密封不是很嚴(yán)密，電焊火花容易灼傷操作者。采用氣頂升法工藝，一般起升一圈罐壁，需要時間1/3-1小時在氣頂升工藝施工時，在采用氣頂升工藝施工時每起一圈，各道工序必須重復(fù)一遍將脹圈、密封裝置、平衡裝置、限位裝置重新安裝。
采用扒桿倒裝工藝方法，是在罐外壁周側(cè)安裝“人字形”扒桿若干個，通過卷揚機系統(tǒng)將罐體提起的倒裝施工方法。但是，扒桿倒裝的卷揚如果不是集中控制，起升時難以保證同步及使罐體均勻上升。且與罐壁相聯(lián)的吊點處易變形需要加固，人字扒桿和卷揚機需要固定，增加地錨等工作量。吊點在整個罐體起升過程中要改變3-4次位置，安裝纜繩和倒換滑車組存在高空作業(yè)，對施工安全有一定的影響。
本發(fā)明的目的在于提供一種集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法及控制裝置，由機械提升和電路集中控制兩部分組成，適用于1000-20000立方米的金屬圓柱形罐體的制造，其工藝方法簡便，控制裝置安全可靠，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
本發(fā)明方法是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的工藝方法及控制裝置包括機械提升和電路集中控制兩部分。
機械提升部分在罐體底板鋪設(shè)完畢，罐頂及第一圈(即頂圈)壁板組焊完畢后，將能夠滿足罐體最大起升重量的若干個電動倒鏈均勻地布置在罐體的內(nèi)側(cè)周沿(當(dāng)罐體有拱頂時，應(yīng)先按起升的圈板及罐頂重量計算電動倒鏈的個數(shù)，安裝在罐體外側(cè)周沿，待起升2-3圈后，再將按罐體最大起升重量計算的若干個電動倒鏈移到罐體內(nèi)側(cè)周沿)，電動倒鏈設(shè)置于能滿足一圈罐壁最大起升高度的支架上。倒鏈的掛鉤連接于待提升部分罐體內(nèi)壁下部的脹圈上。脹圈的作用是增強罐壁的剛度，防止起升過程中罐壁受力不均勻而產(chǎn)生罐壁的變形及罐壁的損傷。一圈提升完后，即可放下脹圈進(jìn)行下一圈的提升，這樣逐圈進(jìn)行，完成罐體的制造過程。
理論計算公式(1)最大起升重量P的計算
P＝K1K2(W罐頂+W壁+W脹+W附件+W其它)其中K1-受力不平衡系數(shù);K2-摩擦系數(shù)W罐頂-罐頂?shù)闹亓縒壁-被起升的最大罐壁重量W脹-脹圈及吊耳與罐壁的固定件的重量W附件-平臺、欄桿、盤梯、人孔等的重量W其它-其它應(yīng)計入的重量(2)單臺電動倒鏈的有效提升重量P有效多臺倒鏈起升時，只允許單臺倒鏈承受額定負(fù)荷的75%-80%;則P有效＝P額×(75%-80%)P額-單臺電動倒鏈的額定提升重量(3)電動倒鏈臺數(shù)的確定n臺n＝P/P有效(臺)一般取偶數(shù)(4)電動倒鏈支承構(gòu)件的選擇計算在罐壁內(nèi)側(cè)周沿，采用三角形支撐架，靠近罐壁支撐受壓，另一支撐受拉，受壓桿用壓桿穩(wěn)定公式進(jìn)行受力校核，選取合理尺寸Pmax≤π2EJ/4L2＝PLJ(臨界壓力)其中Pmax-支撐桿端受最大壓力E-鋼材彈性模量E＝2×1011N/m2J-支撐的慣性矩L-支架的高度對于管件支撐J＝π/64(D4-d4)D-外徑d-內(nèi)徑實際計算中，考慮材料的不均勻性和其他因素對單管件支撐(用于罐外側(cè))Pmax＞1.5P平均對三角形支撐架(用于罐內(nèi)側(cè))Pmax＞1.5P平均/2;
其中P平均＝P/n根據(jù)以上公式計算，選取管子規(guī)格。
(5)多臺倒鏈提升時，單臺故障分析在起升過程中，因為多臺倒鏈提升，首先，在起升時，每臺倒鏈所受的初始受力應(yīng)盡量一致，一般初始力不宜太大，以免電路起動負(fù)荷太高;一般采用測力計進(jìn)行測定初始力和在起升過程中受力的不均衡性系數(shù);但是，在起升過程中，一旦出現(xiàn)某一臺電動倒鏈出現(xiàn)超負(fù)荷或設(shè)備本身出現(xiàn)故障時，(1)該設(shè)備可能停止運行，在罐體起升過程中，該臺設(shè)備將不再承受負(fù)荷，該負(fù)荷按最大可能分配在相鄰的兩臺電動倒鏈上，這就要求每臺電動倒鏈在平均負(fù)荷下還能承擔(dān)另一倒鏈可能發(fā)生故障時其負(fù)荷的一半而不發(fā)生故障，設(shè)置單臺倒鏈最大可以承受的負(fù)荷。P大P大＞1.5P平均且Pmax＞P大其中P平均＝P/nP大-設(shè)備本身最大允許起升重量;n-倒鏈臺數(shù)超負(fù)荷時，罐體應(yīng)自動停止起升，待檢查完畢后，再起升。
(二)多臺倒鏈集中控制部分待準(zhǔn)備工作就緒，即可進(jìn)行提升。L1、L2、L3為進(jìn)入組合開關(guān)QS的三相電源，L11、L12、L13為自QS引出的三相電源，將開關(guān)QS置于上升位置，信號燈HRl-HRn亮，然后依次閉合開關(guān)QFl-QFn依次按動SBl-SBn，進(jìn)行單臺起升，直至掛鉤拉緊到位，各對應(yīng)指示燈滅;按動按鈕SB，電鈴HB發(fā)出信號鈴聲，提請各操作人員注意，閉合開關(guān)SA2和SA2，開始整體起升，直到需要高度，斷開開關(guān)SA2，然后進(jìn)行罐壁接口的點焊，點焊完畢將開關(guān)QS置于下落位置，閉合開關(guān)SA2，放下脹圈，直到所有信號燈亮，且報警器報警，便可斷開開關(guān)SA2和SA1，切斷總開關(guān)QS。
如果在整體起升或下降過程中，由于某種原因(失壓、過載、短路、斷鏈)，使一臺或多臺倒鏈出現(xiàn)工作異常時，報警器HH便發(fā)生警報聲響，并點亮相應(yīng)信號燈，同時中間繼電器KA1動作，全部倒鏈停止運行，操作人員可根據(jù)信號燈的指示判斷故障所在。(起升時，哪個回路出問題，則該回路信號燈亮;下落時，故障回路的相鄰回路指示燈亮)。起升前需要進(jìn)行試警，即閉合開關(guān)SA1，電喇叭發(fā)出警報，證明報警器工作正常，以免在故障情況下報警失靈，試驗完畢再將開關(guān)SA1斷開。
該裝置線路簡單，性能完備，操作方便。該電路具備如下特點1、采用總開關(guān)進(jìn)行相序轉(zhuǎn)換，控制倒鏈的正反轉(zhuǎn)。
2、控制元器件的選擇及設(shè)置可保證各回路具有失壓、過載和短路保護作用，且過載保護特性不受環(huán)境溫度影響。
3、所有倒鏈能夠同時起落，也可單臺調(diào)整。
4、具有在故障情況下自動停機功能，并同時發(fā)生警報信號，點亮故障回路指示燈。


圖1.本發(fā)明機械提升控制裝置結(jié)構(gòu)示意2.為圖1的俯視3.本發(fā)明控制裝置電路主回路示意4.本發(fā)明控制裝置電路二次回路示意圖如圖1、2，將電動倒鏈應(yīng)用于金屬圓柱形罐體的倒裝工藝，使多臺電動倒鏈與集中控制電動倒鏈倒裝儲罐的控制電路連接，電動倒鏈在浮頂罐倒裝時采用內(nèi)支撐架支撐;電動倒鏈在拱頂罐倒裝時采用內(nèi)、外支撐架支撐;倒鏈下掛點固定在罐壁上的脹圈上。
集中控制電動倒鏈倒裝儲罐控制裝置，包括支撐架及電動倒鏈部分、控制電路組成，傘形架與支撐架相連接，進(jìn)而通過電動倒鏈與負(fù)載相連接，若干電動倒鏈與集中控制箱連接。其中支架5上設(shè)有電動倒鏈6，電動倒鏈6與負(fù)載連接，傘形架8設(shè)置在罐體內(nèi)中央，其由立柱與上部輪輻狀圓圈連接而成;傘形架8立柱下設(shè)有控制箱9，其輪輻狀圓圈周向?qū)?yīng)連接電動倒鏈;罐體1下部設(shè)有脹圈2，脹圈2上設(shè)有掛鉤3和行程開關(guān)4;支架5近罐體1處設(shè)置，其向罐中心側(cè)上部由拉桿7與傘形架8連接，支架5上部的電動倒鏈的鏈索與掛鉤3連接，行程開關(guān)4和電動倒鏈6與控制箱9之間分別由電纜連通。
如圖3、4，控制電路由開關(guān)器、繼電器、信號燈、電喇叭、電鈴等連接構(gòu)成控制電路。集中控制電動倒鏈倒裝儲罐的控制電路，使用總開關(guān)QS進(jìn)行相序轉(zhuǎn)換，控制倒鏈的正反運行方向?？刂瓢粹oSBl與中間繼電器KA2并聯(lián)后串接交流接觸器KMl，直至SBn與KA2并聯(lián)后串接KMn構(gòu)條n條升降控制電路支路，行程開關(guān)SLl-1至SLn-1并聯(lián)后串接鈕子開關(guān)SA1、電喇叭HH與中間繼電器KA1的并聯(lián)電路，構(gòu)成聲報警電路支路;行程開關(guān)SLl-2串接信號燈HR1，以至SLn-2串接HRn構(gòu)成光信號電路支路;控制按鈕SB串接電鈴HB構(gòu)成預(yù)警信號電路支路;上述各支路均跨接L與N兩電源極之間;兩電源輸入端設(shè)有熔斷器FU;所述n，如SLn中的n為電路中所對應(yīng)的電動倒鏈的個數(shù);L極三相輸入端設(shè)有組合開關(guān)QS;控制電路中設(shè)有自動開關(guān)QFl～QFn(n為電動倒鏈個)。
實施例采用電動倒鏈倒裝金屬罐施工工藝，在罐基礎(chǔ)完成后，于基礎(chǔ)上鋪設(shè)底板，然后按照金屬罐的倒裝程序，先圍好罐體的最上圈，逐塊地吊裝罐頂板，在頂板檢查并施焊完畢后，先在罐外安裝若干臺電動倒鏈，然后圍好下圈壁板，利用電動倒鏈將罐體提起。在提起兩圈之后，將倒鏈挪入罐內(nèi)，在罐內(nèi)共安裝若干付倒鏈，繼續(xù)提升。一直到罐體施工完畢。
本發(fā)明工藝方法實施步驟(1)罐體起升前兩圈時，是將倒鏈布置在罐壁外側(cè)，是用鋼管制造的單管立架，可以在罐基礎(chǔ)澆灌時，在圈架上預(yù)埋鐵件，用于固定立架，亦應(yīng)在立架底部采取措施，勿使立架受力后下陷太大。
(2)最上圈罐壁質(zhì)量合格后，可組裝罐頂，脹圈應(yīng)按質(zhì)量要求制造，水平度、翹曲度都應(yīng)嚴(yán)格控制。罐壁合格后，方可上脹圈，將脹圈固定在同一水平面上，一定要脹緊、牢固;吊耳焊接在脹圈上，必須用鋼板將脹圈固定在罐壁上。
(3)倒鏈應(yīng)盡量采用同一廠家生產(chǎn)的同一規(guī)格、同一型號的電動倒鏈，支架應(yīng)為同樣高并保證受力時穩(wěn)定。倒鏈應(yīng)有出廠合格證、質(zhì)檢書，并有必要有單臺試?yán)Y料。將控制電路安裝好后，應(yīng)進(jìn)行試驗(單機和聯(lián)動)后，方可起升。
(4)根據(jù)需要，安裝一定數(shù)量的測力計，以便觀察受力情況，測定受力不平衡系數(shù)，可作為下圈起升受力參考。
(5)提升過程中，若無特殊情況，不要中斷起升。在起升超過下圈壁板高度時，應(yīng)把限位裝置裝好，并把下圈的鋼板收緊調(diào)整到組焊位置，方可點動下降，不可起升在空中停留過夜或無人看管。
(6)操作起升時，應(yīng)由熟悉電路及設(shè)備的人員進(jìn)行，以免在操作中產(chǎn)生失誤，并在一旦出現(xiàn)事故時能及時處理，同時起升過程中應(yīng)有專人指揮。
(7)操作起升時，應(yīng)掌握當(dāng)天的氣候，不宜在風(fēng)、雨、霜、雹等環(huán)境下起升。操作完畢后，必須將電源關(guān)閉。
本發(fā)明工藝方法與現(xiàn)有技術(shù)比較電動倒鏈倒裝時，控制裝置可分機械部分和電氣控制兩部分。由于電動倒鏈可整體起動，又可分別調(diào)整，因此便于操作間隙等好控制;在橫焊縫焊接過程中，由于電動倒鏈處于受力狀態(tài)，橫焊縫不會由于罐體的重力的影響而產(chǎn)生塌陷變形。由于倒鏈倒裝容易實現(xiàn)控制和調(diào)整組裝間隙，因此橫焊縫適宜于單面焊雙面成型自動焊工藝。倒鏈操作省時，提升一圈只要1-3分鐘時間(只起升，點焊固定時已停機)，因此速度大為提高，并可以節(jié)能。施工工序減少。倒鏈倒裝施工時，只需在一圈施工焊接完畢后，將脹圈放下，固定在下圈壁板上即可繼續(xù)起升下一圈。倒鏈倒裝罐體，輔助材料少，只需要根據(jù)倒鏈的臺數(shù)制造支架，支架可以重復(fù)利用。大量節(jié)省焊機數(shù)量和施工人員的數(shù)量。起升時，只需一人指揮即可，一人操作。工藝簡單，施工方便。降低成本，安全可靠。
本發(fā)明工藝方法的優(yōu)點金屬圓柱形罐體采用電動倒鏈倒裝方法有顯著的優(yōu)越性起升設(shè)備重量小，易于安裝;易于達(dá)到集中控制，分散調(diào)整安全可靠;縮短施工工期，質(zhì)量好，速度快;輔助材料少，節(jié)約勞動力;節(jié)約能源，具有廣泛的實用前景。
權(quán)利要求
1.集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法，其特征在于將電動倒鏈應(yīng)用于金屬圓柱形罐體的倒裝工藝，使多臺電動倒鏈與集中控制電動倒鏈倒裝儲罐的控制電路連接，使用總開關(guān)(組合開關(guān)QS)進(jìn)行相序轉(zhuǎn)換，控制倒鏈的正反運行方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法，其特征在于電動倒鏈在浮頂罐倒裝時采用內(nèi)支撐架支撐;電動倒鏈在拱頂罐倒裝時采用內(nèi)、外支撐架支撐，且倒鏈下掛點固定在罐壁上的脹圈上。最大起升重量P的計算P＝K1K2(W罐頂+W壁+W脹+W附件+W其它)其中K1-受力不平衡系數(shù);K2-摩擦系數(shù)W罐頂-罐頂?shù)闹亓?W壁-被起升的最大罐壁重量;W脹-脹圈及吊耳與罐壁的固定件的重量;W附件-平臺、欄桿、盤梯、人孔等的重量;W其它-其它應(yīng)計入的重量;單臺電動倒鏈的有效提升重量P有效多臺倒鏈起升時，只允許單臺倒鏈承受額定負(fù)荷的75%-80%;則P有效＝P額×(75%-80%)P額-單臺電動倒鏈的額定提升重量;電動倒鏈臺數(shù)的確定n臺n＝P/P有效(臺)一般取偶數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法，其特征在于機械提升部分在罐體底板鋪設(shè)完畢，罐頂及第一圈(即頂圈)壁板組焊完畢后，將能夠滿足罐體最大起升重量的若干個電動倒鏈均勻地布置在罐體的內(nèi)側(cè)周沿(當(dāng)罐體有拱頂時，應(yīng)先按起升的圈板及罐頂重量計算電動倒鏈的個數(shù)，安裝在罐體外側(cè)周沿，待起升2-3圈后，再將按罐體最大起升重量計算的若干個電動倒鏈移到罐體內(nèi)側(cè)周沿)，電動倒鏈設(shè)置于能滿足一圈罐壁最大起升高度的支架上;倒鏈的掛鉤連接于待提升部分罐體內(nèi)壁下部的脹圈上，脹圈的作用是增強罐壁的剛度，防止起升過程中罐壁受力不均勻而產(chǎn)生罐壁的變形及罐壁的損傷。一圈提升完后，即可放下脹圈進(jìn)行下一圈的提升，這樣逐圈進(jìn)行，完成罐體的制造過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中控制電動倒鏈倒裝儲罐工藝方法，其特征在于L1、L2、L3為進(jìn)入組合開關(guān)QS的三相電源，L11、L12、L13為自QS引出的三相電源，將開關(guān)QS置于上升位置，信號燈HRl-HRn亮，然后依次閉合開關(guān)QFl-QFn依次按動SBl-SBn，進(jìn)行單臺起升，直至掛鉤拉緊到位，各對應(yīng)指示燈滅;按動按鈕SB，電鈴HB發(fā)出信號鈴聲，提請各操作人員注意，閉合開關(guān)SA2和SA2，開始整體起升，直到需要高度，斷開開關(guān)SA2，然后進(jìn)行罐壁接口的點焊，點焊完畢將開關(guān)QS置于下落位置，閉合開關(guān)SA2，放下脹圈，直到所有信號燈亮，且報警器報警，便可斷開開關(guān)SA2和SA1，切斷總開關(guān)QS。
5.集中控制電動倒鏈倒裝儲罐控制裝置，包括支撐架及電動倒鏈部分、控制電路組成，其特征在于傘形架與支撐架相連接，進(jìn)而通過電動倒鏈與負(fù)載相連接，若干電動倒鏈與集中控制箱連接。
6.集中控制電動倒鏈倒裝儲罐控制裝置，包括支撐架及電動倒鏈、控制箱、脹圈、褂鉤等組成，其特征在于支架5上設(shè)有電動倒鏈6，電動倒鏈6與負(fù)載連接，其特征在于傘形架8設(shè)置在罐體內(nèi)中央，其由立柱與上部輪輻狀圓圈連接而成;傘形架8立柱下設(shè)有控制箱9，其輪輻狀圓圈周向?qū)?yīng)連接電動倒鏈;罐體1下部設(shè)有脹圈2，脹圈2上設(shè)有掛鉤3和行程開關(guān)4;支架5近罐體1處設(shè)置，其向罐中心一側(cè)上部由拉桿7與傘形架8連接，支架5上部的電動倒鏈的鏈索與掛鉤3連接，行程開關(guān)4和電動倒鏈6與控制箱9之間分別由電纜連通。
7.集中控制電動倒鏈倒裝儲罐控制裝置，包括繼電器、信號燈、電喇叭、電鈴、交流接觸器、行程開關(guān)、組合開關(guān)等組成，其特征在于控制電路由開關(guān)器、繼電器、信號燈、電喇叭、電鈴等連接構(gòu)成控制電路，其特征在于控制按鈕SB1與中間繼電器KA2并聯(lián)后串接交流接觸器KM1，直至SBn與KA2并聯(lián)后串接KMn構(gòu)條n條升降控制電路支路，行程開關(guān)SLl-1至SLn-1并聯(lián)后串接鈕子開關(guān)SA1、電喇叭HH與中間繼電器KA1的并聯(lián)電路，構(gòu)成聲報警電路支路;行程開關(guān)SLl-2串接信號燈HR1，以至SLn-2串接HRn構(gòu)成光信號電路支路;控制按鈕SB串接電鈴HB構(gòu)成預(yù)警信號電路支路;上述各支路均跨按L11與N兩電源極之間;兩電源輸入端設(shè)有熔斷器FQ;所述n，如SLn中的n為電路中所對應(yīng)的電動倒鏈的個數(shù);L極三相輸入端設(shè)有組合開關(guān)QS;控制電路中設(shè)有自動開關(guān)QFl～QFn(n為電動倒鏈個數(shù))。
全文摘要
本發(fā)明是涉及金屬圓柱形罐體制造的一種工藝方法及控制裝置，采用多臺電動倒鏈集中控制起升罐體。使罐體在起升過程中提高工作效率，施工安全，罐壁每圈起升僅用1～3分鐘時間。并且與現(xiàn)有技術(shù)相比，更容易達(dá)到控制組裝質(zhì)量、節(jié)省電焊設(shè)備和提高勞動生產(chǎn)率的目的，可縮短工期，大幅度提高效率，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號B23K37/047GK1080580SQ92104720
公開日1994年1月12日 申請日期1992年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月20日
發(fā)明者王小龍, 張洪林, 高文章, 何惠田, 劉瑞芳, 李貴良, 劉洪玉, 劉西超 申請人:玉門石油管理局油田建設(shè)工程公司