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火炬塔架吊装过程中应力监测

分类:应力应变测试    关键词:应力监测

某化工工业公司30万t乙烯工程中火炬塔架因高且大,很难采取分段吊装。都是在现场卧式拼装完工以后,再通过桅杆吊装竖立起来。由于这些设备又高又重,在卧式状态吊装时,自重所产生的应力将非常大。特别是在吊点附近,由于集中力的作用,其应力更大。吊装是否安全取决于这些部位应力的大小,考虑不当会造成设备损坏或人身事故。

如果在吊装过程中,采用电测法对火炬塔架进行应力监测,了解危险部位应力状况,则可以减少甚至避免事故的产生。这是保证现场吊装安全的重要手段。

应力监测

塔架总高121.5m,重236.5t,塔架是桁架结构。采用A型桅杆扳倒法竖立。仪器采用聚航科技生产的JHYC静态应变测试系统,可用于试验性测量,也可用于长期监控测量。仪器设置全软件操作,实时显示应变值,储存数据,并自动生成测试报告,在线打印。

实际测量中,对塔架的两个起吊点附近的各杆件及底部支点各杆件分别布置应变片。塔架吊装前用多个枕木垛支撑起来,并用水平仪测量其水平度,以便尽量减少其在初始状态下的应力。

1为上起吊点(即在86m高处的起吊点)附近主要受力杆件的应力值;表2为支腿而塔柱和斜杆的应力值,由表1、表2列出的测量结果可得到以下结论:

 火炬塔架.png

对于这些桁架结构,以往习惯的简化计算方法都是将节点简化为铰,也就是认为各杆件是二力杆,只有轴向力作用,没有弯矩的作用。

测量结果表明,在有集中力及力矩作用点附近(如吊点等)的各杆件,不仅仅是拉压杆件,还存在着弯曲应力,有时甚至占主导地位。如上起吊点的上塔柱2、3点的轴向平均应力是17.3MPa,而其弯曲应力竟达到±79.3MPa;斜杆、横杆在起吊点附近1m的范围内,弯曲应力也占了不小的比重;支腿下塔柱的轴向平均应力是-10.7MPa,而弯曲应力竟达到±63.8MPa。

在远离起吊点的区域,弯曲应力的比重则大大下降。如上起吊点的下塔柱的15、16两点,轴向应力为-58.2MPa,而其弯曲应力只有±0.4MPa,几乎可以忽略不计。

上述现象表明,桁架节点简化为铰来计算的条件,是各节点必须处于没有集中力或力矩作用的区域。对于不满足这个条件的杆件必须考虑弯曲应力的作用,对其进行弯曲应力强度校核。

由于集中力作用的区域,理论简化条件比较难以确定,因此,除了事先作必要的简化计算外,吊装现场测量是一个重要的不可或缺的手段。通过实测,可以随时发现问题,避免重大事故的发生。

实测遇到的问题及解决方法

导线的布局问题

大型结构的被测区域一般距离测量仪器都比较远,引线长度一般都在100m以上,如果进行多点测量,每个应变片都用长导线引到测量仪器上,这不仅耗费了大量的导线,而且一旦出现问题,也很难找到故障点。此时,最好采用无线静态应变测测量系统,将测量模块固定在被测点附近,这样就大大测量布线的繁琐,而且很容易就能找到故障点。可以大大提高测量速度,并减少测量误差。

电阻应变片防潮问题

由于现场实测准备工作量较大,通常电阻片粘贴完成后需要几天时间才能正式测量,室外防潮和防损问题十分突出。实践证明,常温固化环氧树脂是较为理想的防潮材料,它不仅可以防潮,还可以达到防损的目的。应变片粘贴完以后用热吹风机吹走潮气,然后再涂上防潮材料。

电阻片的温度补偿问题

现场条件差,测量时间长,因此要特别注意温度补偿片的布置。一般采用分区补偿,区域不可太大。补偿片必须放在被测区域的附近,以减少温度引起仪器读数的漂移,并缩短测量时间。温度补偿片的导线与工作片的导线方向最好一致,以确保导线温度场相同。


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