圆形煤场管理规范

圆形煤场管理规范（精选6篇）

篇1：圆形煤场管理规范

关于圆形煤场斗轮机基础图提资的几个问题

1、EPC招标文件中要求：“圆形煤场直径为120m，挡煤侧墙处堆煤高约18m，最高堆煤高度约33.4m，圆形煤场的储煤量约为17万吨。”

斗轮机技术协议中描述：“煤堆外径：Φ120m，煤堆内径：约Φ8m，煤堆高度：约32.8m（最大）挡煤侧墙高：18m，侧墙处堆煤高度：17m” 两个文件不一致，应请业主明确并统一数据。

2、圆形煤场斗轮机基础图提资中挡墙轨道中心与网架支撑内侧间距要求1180mm布置爬梯，根据我院设计，此处不具备布置爬梯条件，建议将爬梯翻到轨道内侧。

华电回复：

1、煤堆最高堆煤高度由原来的约33.4m，改为32.8m，是因为设计院给出的最终煤的安息角有原来的43度给为现在的38度；

2、圆形煤场堆取料机基础图提资中挡墙轨道中心与网架支撑内侧间距要求1180mm是设备的包络线，不是用来布置爬梯的，间距不能变小，（所提资设备包络线不含设备运行的安全空间，请设计院给设备运行留出最小800mm以上的安全空间），挡墙上的检修走道不建议布置在轨道内侧，如果这样，将来物料含水率变化，堆积角将不准，有可能与物料干涉。

篇2：封闭式圆形煤场储量研究

一、封闭式圆形煤场煤堆基本参数的确定

圆形煤场的储煤量主要是由煤的平均堆积密度、煤场堆积系数、自然堆积角、中心煤斗上口直径、煤场地面倾斜角、煤场的直径、煤场侧墙的高度以及堆料机回转堆料范围等参数确定。

1堆积密度及堆积系数

由于国内火力发电厂运煤系统中, 圆形煤场尚未大范围的采用, 在计算其储煤量时, 对于煤场堆积系数、平均堆积密度等还没有明确的规程规定要求。普通斗轮堆取料机煤场或桥抓煤场在堆煤范围难以形成规整的煤堆, 煤堆成形性不好, 充满性差;并且堆高只能达到10m~14m左右, 煤压低, 煤堆松散。从圆形煤场的堆煤方式以及形成的煤堆形状来看, 由于是采用堆料机沿圆周方向均匀堆煤, 煤堆规整, 成形性良好;堆高可达20m~30m, 场内储煤基本已自然压实。因此, 圆形煤场的堆煤情况基本类似于大型筒仓, 其平均储量体积比应高于普通煤场, 本次按0.85t/m3计算储煤量, 若储存褐煤, 该系数应适当的降低。

2自然堆积角

参考国内外各工程的设计及实际情况, 煤堆自然堆积角一般约为40°左右, 本次研究计算按38°取值。

3中心煤斗上口直径

经过对国内外主要圆形煤场堆取料机调研及与制造厂商多次技术交流, 和对各家设备资料的研究, 中心煤斗上口直径一般约为7.5m~8.5m左右, 本次研究计算按8m取值。

4煤场地面倾斜角

根据圆形煤场的布置特点, 既要考虑煤场的排水坡度, 还要尽量减少地下隧道的深度, 减少土建造价较昂贵的地下部分, 煤场地面按中心柱处比侧墙处高5m设计。并且经分析, 在相同挡墙高度情况下, 采用中心柱处抬高5m作斜地面与水平地面相比, 其煤堆的截面面积更大, 即储量更大。

5煤场的直径

圆形煤场的直径一般由电厂的场地条件、总平面布置及电厂储煤量要求确定。目前煤场规格一般为直径75m~130m。本次研究按100m、110m和120m等3种较常规的直径系列进行分类计算。

6煤场侧墙处堆高

根据圆形煤场的堆煤原理, 侧墙的高度一般由储煤量及场地基础条件决定。在侧墙处的堆高, 一般低于侧墙0.5m~1.5m。相同直径条件下, 侧墙做的越高, 煤场储量越大, 煤堆顶部堆高亦越高。但侧墙越高, 承受的煤堆侧压力越大, 土建造价高。120m直径圆形煤场侧墙现最高做到20m高, 侧墙处堆高18.5m, 若无特殊要求一般不宜过高地增加侧墙高度。

7煤场回转堆料范围

圆形煤场的堆料范围可根据要求采用以下三种方式:

(1) 堆料机按360°范围堆煤, 煤场地面不留进出通道。这种方式是指圆形煤场360°范围均可堆煤, 煤场地面无固定的人员或设备进出通道, 这样可最大限度地利用煤场场地储煤, 有效减少煤场直径或降低堆料机及煤场侧墙的高度, 工程投资最省。人员可通过运煤栈桥或地下隧道由中心柱进出煤场。在侧墙四周多处需设置设备进出大门, 平时采用大枕木封门, 当设备器械等需进出煤场时再根据当时煤堆取空位置情况, 拆开相应的封门进出。当采用门式取料机时, 人员还可通过扶梯到环形侧墙顶部, 经门架上的走道进出煤场。

(2) 在圆形煤场侧墙上设置一个进出大门, 煤场地面留有进出通道, 以底部煤堆相切确定堆料机堆煤范围。从大门到中心柱之间始终不堆煤, 堆煤体积损失较大。堆料机作业范围约为220°~230°左右。

(3) 在圆形煤场侧墙上设置一个进出大门, 在侧墙大门处不堆煤, 留出进门空间, 人员和检修设备可通过大门自由出入, 大门至中心柱的通道上有部分煤堆。正常运行时, 人员越过部门煤堆可达到堆取料机中心柱, 运行、检修进出较为方便, 煤堆体积有部分损失。堆料机作业范围约240°~245°。

第1种堆煤方式:采用360°范围堆煤, 煤场储煤量最大。但由于煤场地面没有人员及设备的进出通道, 安装、调试、检修维护等工作不方便, 电厂今后的运行管理难度较大。

第2种堆煤方式:由于煤场通道上始终不堆煤, 人员及设备进出很方便, 易管理, 但其储煤量损失最大。

第3种堆煤方式:在相同直径、储煤量相同的情况下, 煤场侧墙可比第2种方式降低约2m~3m。虽然在煤场通道上有一定的堆煤, 但对人员进出无影响, 当大设备需要进出时, 可用推煤机进行局部铲煤处理, 对检修维护及运行管理影响不大, 储煤量损失较少。

因此, 以第3种堆煤方式的堆煤范围作为圆形煤场储量计算的边界条件是较为合理的。本次研究亦是按此边界条件对各种直径、侧墙高度进行煤场储量计算, 堆料机作业范围为242°左右。

二、建立圆形煤场煤堆数学模型

根据对圆形煤场煤堆形状特性的研究, 其煤堆是由一多边形截面绕煤场中心旋转而成的三维几何体。该截面的上部斜线是由煤的自然堆积角确定的, 外侧垂线是由侧墙确定, 下部斜线是由煤场的地面线确定。煤场两端的煤堆是由点堆料形成的圆锥。

1根据煤场地面线、侧墙线、煤自然堆积角创建煤场断面封闭外形线, 并创建成面域。利用三维旋转创建实体的方法, 以圆形煤场中心为旋转轴线, 按要求的旋转角度旋转创建三维煤堆体。

2在煤场两端头以煤自然堆积角创建圆锥体, 锥体顶点与煤场端头顶点重合, 锥体高度应大于煤场堆高。

3将煤场断面360°旋转创建封闭三维煤堆体, 利用三维实体布尔运算将360°封闭煤堆体与两端的圆锥体进行求交运算, 得到煤场两端头的煤堆体。

4利用三维实体布尔运算将煤场两端头的煤堆体与煤堆体进行求并运算, 即可获得要求的圆形煤场煤堆模型。

5根据圆形煤场直径系列和侧墙系列分别对不同参数的煤堆创建三维数学模型。

三、计算圆形煤场煤堆模型体积及储煤量

对创建的各三维数学模型, 利用Auto CAD的体积计算命令精确计算模型体积, 列出各种煤场的外形尺寸、体积参数表。按照0.85t/m3储量体积比, 计算煤堆的储煤量, 列出各种煤场的储煤量, 详细情况见表1~表3。

由于圆形煤场的选择与场地布置面积、基础条件、储量要求等多方面因素有关, 在圆形煤场的具体设计过程中, 煤堆的边界条件也不尽相同, 因此在优化设计过程中应根据工程的实际情况多种直径、侧墙高度组合方案进行分析, 并进行三维建模储量计算。经过技术经济比选, 确定设计储量合理、工程投资节省的最优方案。

参考文献

篇3：圆形煤场自燃系统的设计应用

【关键词】圆形煤场;自燃;监测

0.概述

圆形煤场是室内封闭式的贮煤场地，有不受外界天气影响、对周边环境污染少、容易清洁打理、外观美等优点。由于环保和节能的考虑，圆形煤场在国内大型火力发电厂的设计比例中，逐年上升，广东惠来电厂、汕尾电厂等都采用了圆形煤场的形式来贮煤。但由于圆形煤场属于半封闭式煤场，储量大、运转周期长，易发生自燃，且由于圆形煤场的特殊结构，煤场自燃多发生于管壁附近，轻则带来经济损失，重则对圆形仓管壁造成较大危害，引发安全事故。目前，采用圆形煤场很多电厂都发生过或大或小的自燃事故，专家们针对此情况都提出了不少建议，如在挡煤墙内壁补贴面耐火砖墙以防止发生自燃时火灾影响到煤场内壁；安装工业电视来监视煤场情况，发现火警，人工遥控启动消防水炮进行灭火等措施。但这些都是发生火灾后的补救措施，没有从根本上防止事故发生。在圆煤场内装设感温探测器，能在火灾发生前发出温度升高报警，采取温度高处的煤优先取用等有效措施防止自燃的发生。

1.圆煤场内煤的自燃

1.1自燃的原因

储煤被空气中的氧气氧化是其自燃的根本原因。煤中的C、H等元素在常温下就会发生反应，生成可燃物CO,CH4及其他烷烃物质。煤的氧化又是放热反应，如果热量不能及时散发掉，将使煤的堆积温度升高，反过来又加速煤的氧化，放出更多的可燃物质和热量。当热量聚集，温度上升到一定值时，即会引起可燃物质燃烧而自燃。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。

1.2自燃的发生的阶段

煤吸收水分放出大量的润湿热。虽然这是个物理过程，煤与水不发生化学反应，不是煤自燃的根本原因，但是却对低品级的煤自燃有重要影响，多数情况下对煤自燃起着关键作用。

煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70℃。这伸过程中煤吸附氧气会产生过氧化物，因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加，并产生气体，其中的CO可作为标准气体，通过监测CO浓度可对煤的自燃进行早期预报，化学吸附阶段需要少量水参加反应。 该阶段生成一种稳定的化合物，即煤氧复合物。其反应温度范围为150～230℃。产生的热量25.2～003.4J/g。这个阶段煤重又有所增加，煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期，煤温达230℃时，煤氧化可进行到个阶段。此时煤的反应热为42～243.6J/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。

1.3自燃造成的危害

储煤自燃会带来煤炭存储中的大量损耗，造成不可低估的经济损失。据统计我国每年被不受控制的煤火烧掉的煤多达1000万至2000万吨，相当于每年“烧”掉1.25亿到2.5亿美元。自燃产生的CO、SO2，，会对现场工作人员的身体健康带来危害，当CO浓度大于1.5%的时候可能还会引起爆炸。一旦发生事故，有可能影响影响到整个电厂的运行和安全。

2.傳统的监测方式

传统方式之一是通过在煤堆中插入热敏电阻或电耦来监测煤堆的温度，看是否达到预警温度，从而确定是否存在自燃。但这种方式工程量浩大，需要的监测点众多，自燃点很难准确定位。

传统方式之二是通过手持式红外热像仪来探测煤堆的温度，看是否达到预警温度，从而确定是否存在自燃。但这种方式煤氧化产生的CO、SO2等有害气体会对操作人员的健康造成威胁，而且发现自燃后预警不及时、处理不到位，随着煤炭的消耗和周转，需要人力反复操作，这对于超大型煤炭堆积场存在不可实现性的。

传统方式之三是在圆煤场仓壁砖墙上设置采用普通感烟或感温探测器。由于煤粉尘的污染，运行时间不长，探测器就会失灵，再加上它空间太大，一般探测器很难安装

3.储煤自燃系统的介绍及应用

储煤自燃监测系统为储煤自燃全程监测系统，监测装置包括传输皮带自燃监测、仓壁测温保护系统、堆取料机红外测温和可燃气体检测装置。堆取料机红外温度监测系统和可燃气体浓度监测系统共用数据平台，可燃气体浓度监测系统的监测数据融合到红外温度监测系统中，以便在同一个软件平台观察圆形煤场的安全环境状况。

传输皮带自燃监测。煤炭在经过长时间的运输及存储之后，由于水分的挥发、压实程度的变化等因素影响易发生自燃，不仅对运行皮带造成安全隐患，如果让已经自燃的煤炭进入储煤场，还会造成更大面积的损失。在传输皮带尤其是在进厂煤传输皮带上，加装温度监测设备，能为煤场安全提供有力保障。传输皮带自燃监测范围广，可监测20到600℃，1.6米宽的皮带，可全程全时地监测皮带。安装在传输皮带上的探头在温度异常时发出报警信号到就地及远方的报警主机，或可接驳自动喷淋设备，实现火警自动喷淋功能。

堆取料机红外监测。堆取料机红外监测系统是一种安装在圆形煤场堆取料机上，通过大臂的旋转，监测煤堆的表面温度变化，精确定位高温点所在的位置，以非接触式的红外温度检测为主，同时和易燃、有毒气体浓度检测相结合，并加入实时位置信息来判断煤场实时温度分布和自燃等级的综合环境监测系统。红外热像仪实时成像煤场的温度分布图，各种易燃、有毒气体传感器的值作为煤场自燃环境的重要参考，通过系统软件对温度趋势的分析，以及和位置信息的匹配，从而提供煤场管理人员综合的环境信息，指导煤场安全管理工作。红外监测系统为有非接触热成像技术，可轻易探测到热源点表面温度。多传感器融合，实现煤场环境的全面监控，在温度超出时迅速报警，运行人员可及时启动预防措施，减少燃煤损耗甚至火灾的发生。

仓壁测温保护系统。仓壁测温保护系统主要用于圆形煤场的仓壁温度监测。它采用CFD-F1分布式光纤测温，具有强度高、耐高位高压、抗化学腐蚀、物理和化学性能稳定、电磁绝缘性好、灵敏度高等优点。感温光纤不怕与煤堆直接接触，安装时不需要土建预埋，可以连续测量温度，在主机站上显示和报警。以电厂圆形煤厂为例，在挡煤墙内壁的耐火砖墙上，距地0.5米、1米和1.5米处装设三圈铠装感温光纤，在输煤控制室设一台光纤测温工作站，以便运行人员能实时监测。当某处光纤温度异常报警后，应优先取用该位置的煤，情况更严重时，运行人员人工判断是否要启动消防水炮灭火。

4.结语

储煤自燃全程监测系统是利用热分析成像技术、图像处理技术、嵌入式控制以及计算机网络等综合技术，结合输煤皮带监测、仓壁测温、红外线测温、可燃气体监测全方位手段实现的储煤全过程温度监测系统，具有自燃准确定位、实时高效预警、远程预警发布、灾后数据分析等多种功能，对于有效降低煤炭储运过程中的自燃风险、减少燃煤损耗、提高设备安全等有着重要意义，对于指导救援、监测救援措施的实施效果也起到了积极的作用。

【参考文献】

［１］能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册.北京:中国电力出版社,1991.

［２］火力发电厂.变电所二次接线设计技术规程.北京:中国电力出版社,2002.

篇4：浅谈圆形煤场网壳安装方法

抚顺某发电厂煤场网壳结构为三心圆双层球面螺栓球网壳, 总高度51.2m, 内径跨度为105m, 矢高35.9m, 网格厚度约2.2m网壳投影面积9500m2左右。网壳为点支撑形式, 网壳支座处球心标高为12.6m, 均匀设置在36个钢筋混凝土独立斜柱上。见图1。

2难度分析

由于本工程跨度大、高度高、覆盖面积大, 网壳若采用传统的全支架安装法那么一个网壳仅钢管脚手架扣件数量就会相当大, 而且这些脚手架的装拆需要很长的时间, 按这种方法安装的费用实在是很高。根据工程特点选用适当的安装方案尤为重要, 根据以往的经验及借鉴其它兄弟单位的成功工程案例, 我们认为采用小拼单元空中散装的方法更为适合。由于工期紧, 施工条件复杂, 我们第一阶段采用汽车式起重机进行的吊装, 抢进度。第二阶段采用独角拔杆卷扬机吊装法、移动平台散装法同时进行安装, 节省空间。

在地面拼装小拼单元, 然后分别利用汽车式起重机和独角拔杆吊装。汽车式起重机吊装充分利用了机械的高效性, 减小了高空安装人员的作业强度;而独角拔杆卷扬机吊装法、移动平台散装法则充分利用了人的灵活性, 但增加了高空人员的作业强度。

3 技术准备

3.1 定位测量。

本工程测量的主控项目包括定位轴线、标高、弯曲矢高及整体几何尺寸。

(1) 采用全站仪对埋件的位置、标高进行严格的检测和复测。 (2) 利用水准仪对钢筋混凝土柱顶埋件标高进行复核, 36个柱顶埋件标高误差控制在正负5毫米, 对偏差大的要进行必要的调整, 符合设计要求后方可进行网壳安装。 (3) 其它工具:线坠、米尺、卷尺、钢盘尺、钢丝等。

3.2 作业条件。

(1) 安装前应对网架支座轴线与标高进行复测。网架轴线、标高位置必须符合设计要求和相关标准规定。钢结构制作、安装、验收及土建施工用的量具, 应按同一标准进行鉴定, 并应具有相同的精度。 (2) 安装前, 应对柱顶混凝土强度进行检查, 柱顶混凝土强度必须符合设计要求和国家现行有关标准的规定以后, 才能进行网壳安装。 (3) 网壳在预拼装前应对所有杆件、球等零部件的数量、规格、进行全面检查。 (4) 在网壳组对的过程应进行跟踪测量, 如发现偏差应及时对杆件进行复测及校正。 (5) 在安装过程中, 要严格按图施工, 在拼成锥体前, 要对杆件尺寸进行校核, 螺栓球的校核参照球加工图, 核查加工是否正确, 以免出现错杆、错球, 造成安装麻烦。 (6) 采用空装散装法时, 应对提升设备进行检查, 对提升速度、提升吊点、高空合拢与调整等工作做好试验。 (7) 采用螺栓球高空散装法时, 有时可能由于安装误差的影响存在挠度过大的情况, 需要进行支撑调整。调整前, 应设计布置好临时支点, 临时支点的位置、数量应经过验算确定。 (8) 高空散装的临时支点应选用千斤顶为宜, 这样临时支点可以逐步调整网架的高度。当安装结束拆卸临时支架时, 可以在各个支点间同步下降, 分段卸荷。

其中 (7) 、 (8) 主要是用于网壳的挠度调整, 如果是在准备条件充分、满足安装精度的情况下, 调整工作是可以避免的。

4 吊装过程

本工程钢网壳共21环, 网壳地面预先小拼单元, 然后用汽车式起重机进行吊装, 随着高度增加, 当起重机吊装受限时, 采用自制的拔杆及卷扬机进行吊装。参照汽车起重机起重性能表, 我们确定分两个阶段进行吊装, 第一阶段:第1~12环采用2台25吨汽车起重机进行吊装作业;第二阶段:第13~21环, 采用自制拔杆和移动平台法, 利用卷扬机提升吊装。

4.1 第1~12环网架吊装。

网壳结构的第一圈吊装尤为重要, 第一圈的安装精度直接影响到后面各圈的安装难易, 尤其是支座位置要充分考虑个方面因素, 如杆件的加工误差及温度等因素影响。将第一环网格结构划分为18个单元, 在地面对每个单元提前做好拼装, 然后用25T汽车式起重机进行吊装就位, 就位后用缆风绳、撑杆临时固定。当第一环形成稳定的闭合开口壳后, 方可进行下一环的安装, 当网壳每环形成整体后, 网壳自身就行成一个稳定的体系。网壳节点的位移很小, 能够满足下一环的网壳安装要求。

在第一环安装过程中要充分考虑到构件的临时固定, 由于高度较高, 结构没有形成整体, 为不稳定体系, 会带来很大的安全隐患, 对临时的固定支撑牵引设施进行相应的计算, 防患于未然。

(2) 从第二环开始, 采用小拼单元的吊装方法。每个单元包括一个球和四根杆件, 其中单元a为一个下弦球节点带经纬两根下弦杆和两根腹杆, 由25T汽车式起重机负责吊装, 工人在第一圈网格结构上配合就位和固定;单元b为一个上弦球带经纬两根上弦杆和两根腹杆。以此类推, 逐环安装。

4.2 第13~21环网架吊装。

(1) 拔杆制作。根据所需吊装的角锥单元重量自行设计独角拔杆。拔杆形式各异, 附图3中为我们自行设计的独角拔杆。为减小吊装过程中拔杆的弯距, 在拔杆的上部设有钢索, 并对钢索施加了预张力, 形成了类似于张弦梁的体系, 在吊装时基本形成弯距的自平衡。拔杆上设有多个吊环, 可根据吊装角锥的安装位置的水平距离确定选用的吊环。挂钩和绳索起到固定拔杆的作用。

(2) 第13~21环网架的拼装方法。由于安装高度超过了汽车起重机的允许工作高度, 采用自行设计的独角拔杆移动平台散装法卷扬机进行安装。拔杆主要用于吊取下弦角锥单元。

上弦杆件安装采用高空搭设移动平台的方法。上弦角锥单元采用拔杆吊装, 拔杆的固定位置很难确定, 容易与角锥的安装位置冲突。采用跳板在所需安装的位置下部搭设临时平台, 利用卷扬机将杆件散吊到平台上, 安装人员在平台上将杆件组装成角锥单元, 再将角锥单元与整体网架结构拼装。角锥有四根杆件, 需要四个人安装, 采用平台法, 其中的三个人在平台上作业, 仅一人上到角锥的顶部进行作业。待角锥安装完后, 移动跳板, 至下一角锥位置。重复以上程序继续安装。

(3) 网壳通风顶安装采用高空散装法。在已安装好网壳顶部铺设跳板形成工作面, 然后把通风顶部分杆件利用卷扬机吊运至工作面, 再进行拼装。

结束语: (1) 小拼单元吊装法在技术上切实可行, 经济合理。在安装过程中要时刻跟踪测量网壳的挠度变化情况, 在理论模型计算分析的基础上控制施工质量。 (2) 这种吊装方法虽然在技术经济上有很多好处, 但对作业人员的身体素质要求较高, 同时施工过程中的安全防护尤为重要。

摘要：随着社会对能源、基础建设需求的日益增加, 电力、煤炭、水泥等行业中对大型储煤储料设施得到了很大的发展和应用。这些设施起到了防雨、防雪和环保的作用。钢网架结构是一种空间铰接杆件体系, 属高次超静定结构, 因其自重轻、跨度大、整体效果好、抗震能力强, 被广泛应用于大型仓储类结构。但由于此类工程跨度、高度较大, 也给安装工作带来了很大的难度。作者有幸参与了抚顺某电厂及大唐长春某电厂的圆形煤场网壳的设计、安装工作, 并对安装过程中的一些经验加以总结, 以抚顺工程为例作以说明, 希望对施工现场从事网架安装工作的技术人员有所帮助。

关键词：钢结构网壳,小拼单元,空中散拼,角锥单元

参考文献

[1]罗尧治.大跨度储煤结构——设计与施工[Z].

篇5：圆形煤场管理规范

传统的条形煤场占地面积大,煤场利用率不高,年降雨量大的地区需要设置干煤棚,大风暴雨会造成煤场存煤损失且污染较严重。随着环保意识的增强和环保要求的日益提高,很多发电厂采用全封闭圆形煤场贮煤。

全封闭圆形煤场用地面积小,土石方量少,场地利用率高,存放在煤棚内的燃煤不受气候条件影响,工作时给料均匀,可有效减少筛、碎煤设备从而减少落煤管的堵煤现象,保证厂内运煤系统长时间在额定工况下运行。全封闭圆形煤场自动化程度较高,整个煤场的堆取作业为全程序控制,有利于减员增效;封闭式结构避免了煤场内的煤尘外逸污染环境,具有环保的优点[1]。本文介绍某圆形煤场球形网壳结构的工程质量控制情况。

1 工程概况

某储煤场工程是直径为107.9 m的圆形煤场,最大存储量约为1.1×106t,主体为钢筋混凝土结构,仓顶为球形网架。圆形煤场上部球面网壳矢高为37.152 m,采用肋环形四角锥球面网壳结构,网壳投影面积约为9 060 m2,球节点1 908个,杆件15 146根,节点采用螺栓球节点连接,网壳厚度根据强度、挠度、排水等要求确定,底厚度为3.143 m,顶厚度为3.023 m。网壳支承方式采用下弦柱点支撑,设36个支座,每10°对应一个支座,支座中心布置在直径约为101.6 m的圆周上。球形网壳及顶部突起部分采用镀锌彩色单层压型钢板封闭。圆形煤场内设有悬臂式堆取料机1台。

2 全封闭圆形煤场质量控制要点

大跨度焊接球节点网壳,受静荷载、温度应力及45°方向地震力作用,杆件、球节点内力很大,对材质、焊缝有严格要求。原材料质量控制是整个工程质量控制的前提,本文论述的内容建立在原材料质量合格的基础上[2,3,4,5,6,7,8]。在大型网壳结构工程控制过程中,三维空间体系定位的控制是保证结构形状和受力条件的关键[9]。焊接及控制焊接变形的技术措施是质量保证的根本;吊装方案是缩短工期、提高效益的主要手段。

2.1 空间体系定位控制

要满足大跨度曲面网壳设计精度,确保施工质量,必须注意以下几方面的控制,即球节点空间定位、小单元制作、装配精度控制及焊接、结构安装精度控制。

2.1.1 球节点空间定位

对于每个三维空间坐标系下的球节点(x,y,z),都必须满足式(1)的条件。

式中:R为球节点所在球体的半径;R1为球节点投影圆平面的半径。

确定了球节点坐标,可由式(2)计算两个球节点的中心距。

式中:L为两球节点中心距;i、j表示球节点的编号,如第i号球节点,其空间坐标即为(xi,yi,zi)。

根据球节点中心距,核算杆件长度。网壳球节点空间定位,必须使用精密仪器(经纬仪、远红外线测距仪、水准仪),需将设计坐标系转换为极坐标,以中心点转角测距、高程定位的方法确定球节点的空间位置。

控制网点位精度和合理的施工放样方法是影响定位精度的两个关键因素,因此过程控制中一方面要求采取合理的安装矫正工艺,减小施工中的误差;另一方面要求配置相应精度等级的施工测量仪器,提高测量放线精度;同时,要布设合适精度的施工控制网,选择与网壳结构施工要求相适应的施工控制网等级。根据误差分析理论,平面控制网按照一级导线精度要求布设,高程控制网按照三等水准精度要求布设,能够确保控制网点位精度要求。

2.1.2小单元装配精度控制

本工程球形网壳结构跨度大、空间大、节点量大、杆件多、受力复杂,而且多根杆件从不同角度汇交,制作、加工、安装困难,杆件和节点几何尺寸的偏差以及曲面的偏离对网壳的内力和整体稳定性的影响较大,因此杆件和节点加工制作质量将直接影响整个工程的质量和施工进度。由于现场拼接和安装均是节点与杆件之间的连接,控制杆件的制作精度成为保证现场拼装和安装质量的必要条件。

由于现场小单元拼装质量的精度控制直接影响到整个结构的安装精度,所以保证现场拼装精度是保证结构安装质量的一个很重要的环节。最大可能地保证胎架刚度和稳定性,可为控制现场拼装焊接变形和测量创造条件。为防止刚性平台沉降引起胎架变形,胎架旁应建立胎架沉降观察点。此类节点复杂的大型空间结构,现场拼装焊缝往往比较集中,易造成焊接收缩变形而影响制作精度。本工程采用局部、整体连续拼装的方法进行现场分段拼装,即分段拼装时考虑分段与分段之间的预拼,保证安装时分段间的连接节点正确,以达到预拼装的目的,最大可能地保证拼装精度。

施工中,为控制分段整体尺寸精度,杆件组装时采取从中间向两边组装的方法。在分段整体下胎架吊装前标明节段重心位置,以防吊装时失稳。各杆件与节点连接时中心线应汇交于一点,螺栓球应汇交于球心,其偏差值不得超过1 mm。

2.1.3 焊接、结构安装精度控制

在安装网架过程中,应随时检查网架质量,检查上弦、下弦网格尺寸及对角线,检查网架纵向长度、横向长度、网格矢高(在各临时支点未拆除前还能调整)。

在网架安装过程中,应随时检查网架轴线是否偏离建筑基础轴线,并应随时调整。检查网架整体挠度,严格控制网架上下弦尺寸,确保每个螺栓均旋紧到位。在网架安装过程中,还应随时检查各临时支点的下沉情况,如有下沉,应及时加固。

支座的焊接必须在各部分尺寸合格后进行。网架安装应以网架两边的支座为起点,然后按先下弦后腹杆再上弦的顺序,由两边支座向中心安装。当单元网架安装完成形成整体桁架后,安装支托,并拆除临时支架。网架全部安装完成后,应逐一检查所有杆件及节点球,确保无差错;抽检5%的节点(不应少于5个节点),要求节点及杆件表面干净,无明显焊疤、泥沙、污垢;同时,测量下弦中央一点及下弦跨度四等分处的挠度值,测点的挠度平均值为设计值的1.12～1.15倍。

在结构安装焊接时,要尽可能确保焊接的一次成功率,最大限度减少焊缝返修;同时在焊接施工过程中加强检测工作,在保证焊缝外观质量的同时确保焊缝内在质量。为保证焊接质量,现场焊接尽量采用平焊和立焊,避免仰焊。分段组拼在地面胎架上进行,装配时考虑分段焊接收缩量影响,环向长度取正公差。环形桁架吊装接缝根据吊装顺序焊接,并调整消除吊装过程中各焊接的环向收缩量。

网壳安装完成后必须注意做好成品保护工作:在拆卸架子时应注意同步,逐步拆卸,防止应力集中,使网架产生局部变形或使局部网格变形;同时还应及时补刷防锈底漆、中间漆、面漆。螺栓球网架安装后,应用腻子填平螺栓球上多余的孔洞和筒套的间隙并刷漆,防止渗水使球、杆件丝扣锈蚀。

2.2 焊接及焊接变形控制

焊接质量直接影响网壳稳定性,因此网壳质量控制过程中应加强焊接质量监控,减少焊接变形。焊接材料必须符合设计规范要求,焊工必须持证上岗,且必须在认可范围内施焊。焊口点固应错开平仰位置,施焊清根要彻底,点固后坡口角度间隙、平直度合格后方可施焊,焊肉高应小于等于6 mm。对焊接接头质量和焊区处理不符合要求的工作面,必须修整合格后方可施焊。

正常情况下钢结构会因焊接产生收缩变形,因此钢结构由局部至整体的安装过程中,如果不采取控制措施,累计误差将会给结构带来严重的质量隐患。控制钢结构焊接变形方法有3种:1)控制焊接参数,尽量采用多层多道焊;2)调整焊接顺序,采用对称焊或分段退焊;3)采取预变形或强制加固措施防止变形。此外,控制焊缝外观质量和消除应力热处理对减少、消除焊接变形有着重要的作用。

2.3 吊装工艺控制

网壳拼装是网架结构工程中的一道关键工序,本工程建筑体形新颖,为半球形穹顶网架,如果采用大面积脚手架安装,费用高且搭设困难,并影响其他平行施工作业,具有一定的特殊性。施工现场采用地面预先小拼单元,然后用汽车式起重机和自行设计的独脚把杆及卷扬机进行吊装,底圈采用分条分块吊装空中对接合拢,大部采用吊车配合小吊具吊装锥体安装逐层合拢的施工方案。球形网架吊装施工情况见图1。

本网壳结构分为18圈吊装,采用自下而上递进、由外向内合拢的安装顺序。第1圈至第8圈用汽车式起重机将预拼装好的分块小单元吊装就位,由于第9圈至第18圈安装高度超过了额定汽车式起重机的允许工作高度,采用独脚把杆及卷扬机进行悬挑安装,网壳的顶盖部分为一圆形平板网架,采用高空散装法安装。顶盖安装完成后的网架图如图2所示。

2.4 屋面板安装控制

压型钢板安装应平整、顺直,板面不应有施工残留物和污物,不应有未经处理的错钻孔洞。檐口相邻的2块压型钢板端部错位不应大于6 mm,压型钢板卷边件最大波浪高不应大于4 mm。

3 过程控制中发现的问题

3.1 水平面式底面设计

全封闭圆形煤场设计时封闭底面采用斜面式,其优点是浮灰可以在自重作用下自然落入煤堆而不需要人工清扫。而该工程全封闭底面采用水平面式设计,其缺点是封闭底面容易积灰,当积灰荷载大于封闭底面承载能力时,封闭底面会被压裂甚至压断而影响其使用功能,因此水平的封闭底面设计形式要求人工定期进行积灰面清扫。

3.2 栈桥与网架连接处设计时未考虑支撑

栈桥有皮带机,皮带机是振动的,因此栈桥是动态的;而网架的功能是防雨挡尘,是静态的,二者之间的连接必须有一定的缝隙,并且要求稳定性强,而本工程中栈桥与网架连接处设计时未考虑支撑。为此,在实际施工中采用多根檩条连接成网架加以固定,巧妙地实现了栈桥与网架的连接。栈桥与网架的连接见图3。

4 结语

大跨度网壳结构跨度大、空间大、节点量大、杆件多、受力复杂、安装困难,安装质量难以控制。因此高度的责任心和较高的专业素质是做好过程控制工作的重要保证;随时了解施工动态,掌握施工情况,发现问题并及时解决是做好过程控制的基本要求;虚心学习,多与施工单位沟通、交流是搞好网架工程的主要保障。只有在施工过程中加强对各个环节施工精度的控制,才能保证整体网壳的施工质量。

摘要：传统的露天条形煤场占地面积大,且易造成环境污染,很多发电厂改用圆形煤场贮煤。通过对圆形煤场球形网壳结构施工过程质量控制的实践,阐述了全封闭圆形煤场球形网壳结构质量控制要点,探讨了过程控制中发现的问题。

关键词：发电厂,全封闭,圆形煤场,网壳结构,质量控制

参考文献

[1]王谷稳.火电厂采用圆形煤场的可行性分析[J].云南电力技术,2007,35:(6)23-24.

[2]DL/T 5210.1—2005,电力建设施工质量验收及评定规程第1部分:土建工程[S].

[3]沈祖炎,陈杨骥.网架与网壳[M].上海:同济大学出版社, 1997.

[4]丁芸孙,刘罗静,朱洪符,等.网架与网壳设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[5].JGJ 61—2003,网壳结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社.

[6]董继斌,刘善维.网壳结构的边界条件及支座设计[J].空间结构,1997(4):39-46.

[7]GB 50205—2001,钢结构施工质量验收规范[S].北京:中国计划出版社.

[8]JGJ 78—1991,网架结构工程质量检验评定标准[S].北京:中国建筑工业出版社.

篇6：圆形煤场管理规范

2010年初某煤矿采用的圆形煤场堆取料机底部回转支承因制造质量和润滑不到位的问题严重损坏, 致使设备停机而无法使用。

1 现场的实际情况

该回转支承采用外齿式三排柱辊子轴承, 直径为4000mm, 高度为270mm, 最大外径达到4400mm, 顶部支承取料机重量, 直接承载重量为500t。

现场可观察到的损坏情况:上部密封环损坏, 内部进入较多杂质, 有多个辊柱旋转90度且移位明显, 部分位置辊道损坏、滚柱的尼龙保持架严重损坏, 严重处已经碳化。

由于该回转支承位于设备底部, 上面支承整个刮板取料机, 而回转支承中间又有中心柱的存在, 故回转支承更换非常困难。

2 初期的更换方案

在研究初期, 由主机厂与业主双方论证综合出三种更换方案:

方案1, 原地大修回转支承, 即不拆卸回转支承, 将回转支承上部设备顶起, 将回转支承打开, 分步支撑起回转支承的内外、上下辊道, 检修回转支承辊道、滚柱等, 检修完成后重新装配好回转支承及设备, 该方案仅需要检修辊道、滚柱等, 改造成本相对很低。

方案2, 将原回转支承废除, 不大动设备本体, 用剖分式回转支承代替原回转支承。该方案与方案1相比, 需要采购一个新的剖分式回转支承, 改造成本较大。

方案3, 将原回转支承废除, 更换一个新的整体式回转支承。该方案需要采购一个新的整体式回转支承, 且需要对设备进行较大范围的拆除、安装等工作。与方案2相比, 除回转支承成本外, 设备的拆装成本较大。特别是该方案必须保证不得拆卸料场上部网架、栈桥等设备。为栈桥等制作支承件也需要很大成本, 且工期较长。

需要说明的是方案1和方案2没有联络回转支承专业厂家共同论证, 而方案3不需要与专业厂家共同论证, 下面对这三种方案情况进行说明:

方案1, 邀请专业厂家根据该轴承的生产图并到现场考察后, 给出的意见是:

磨损辊道修补后的质量无法保证与原设计相同;三排柱中的下层和中间层的两层滚柱拆卸后再次安装非常困难;在原位置修复辊道因空间问题而无法保证质量;建议将回转支承拆卸后利用基准台面进行大修, 且质量无法彻底保证。

方案2, 与多家专业厂家联络交流的结果是:

剖分式轴承生产困难生产, 国内还没有先例;回转支承内外 (上下) 圈均采用整体加工, 加工质量可以保证, 但圈体切开后内部残余应力释放会导致无法控制的圈体变形, 极易造成废件, 最终生产质量无法保证。

最终, 方案1和方案2被否定, 原来的三个方案只剩下一个整体更换回转支承的方案, 而该方案是改造成本最高、危险系数最大的方案, 为确保安全和降低大修成本, 需要对该方案进行更加详细的论证。

最安全的方式的拆装过程是:在料仓内设立较大的支承, 将高达45m的栈桥支承起来, 然后由设备顶部开始拆起, 一直拆到设备底部更换回转支承。该方案安全系数大, 缺点是大修周期长、成本高, 工作量甚至大于重新安装一台相同的设备。由于工期和成本因素, 必须探讨如何更快更好成本更低的拆装方案。

3 最终的更换方案

主机厂与业主联络了多家安装公司, 某安装公司提供了一套相对比较简单的微创大修方案 (图1) :

该方案可以不拆卸堆料机和取料机的大部分而将回转支承更换。由于该方案明显优于将设备大拆大卸的方案, 主机厂开始协同深入研究该方案的可行性。

在方案研究初期, 通过CAD作图过程中找到了方案中可能出现的最危险状况和最初方案没有探讨的问题:

1) 在最初切割中心柱时需要有切开中心柱周长的1/6 (~1600mm) , 而不是最初的500~1000mm。

2) 在最后阶段时, 中心柱被切开的尺寸达到中心柱直径的1/2左右。

在这种情况下, 保证中心柱安全首要条件是如何在中心柱被切开一半时有效使中心柱上部能够支撑住堆料机和栈桥。相关人员认为应当满足以下两个条件:

1) 中心柱上部应当与取料机回转平台连接到一起, 然后通过回转平台将上部的载荷传递下去。

2) 取料机回转平台下部应当有足够刚度的支承物体能够承载转台传递过来的载荷。

根据上述情况, 大修方案需要确定两个关键节点:

1) 中心柱能否与转台有效连接。

2) 中心柱底部是否有刚性物体支承。

节点1, 中心柱与转台的有效连接, 由于大修过程中转台与中心柱相对静止, 可以采用焊接的方式固定成为一体, 但需要分析焊接后载荷能否有效传递。设计单位在第一时间对中心柱和转台进行有限元研究, 分析结果如下 (图2、2、4) :

通过有限元分析结果可以看出, 利用回转平台支承中心柱后, 在认为转台下部采用整体支承条件下, 最大应力产生在平台内部的工艺孔处, 且为应力集中情况, 该工艺孔在原始图纸中即要求补焊, 而模型是在认为安装时现场漏焊的条件下建立的。由此可以确认利用转台支承中心柱是可行的。

节点2, 中心柱支承问题, 设计单位首先确认了中心柱下部的三个支腿可以作为支承部件的一部分, 但不足以支承全部重量, 必须通过土建基础进行必要的支承。这时, 节点2就变成了土建是否能够承受载荷的问题。经土建单位校核后确认现有基础能够满足支撑要求。

在两个节点都得到确认之后, 设计单位对设备结构进行了进一步的有限元分析, 首先确定了转台下部支承的主体结构和关键支承点, 情况如下:

转台能够传递载荷的主要部位:转台前部的两个支腿、转台后部的平面;基础处利用部位:中心柱的三个支腿、中心柱处的土建环形梁。

在此基础上, 设计单位提出支承中心柱和转台的初步设计方案图, 如图5所示:在土建上部制作一个环形梁, 使其与土建基础充分接触;利用中心柱支腿上制作三个支撑点, 三个支撑点与环形梁构成一体, 同时保证基础支撑的刚度和强度问题。在预设的转台支承点与基础支承间构建支撑架, 支撑架和转台间的空间保证新的回转支承进入。

根据初步设计方案, 再次进行有限元分析, 确认方案的合理性, 分析结果如图7-9所示:

通过有限元分析, 可以确认大修方案的支撑部件方案可行, 下一步进入大修工艺 (回转支承拆卸) 方案的确定。

根据设计单位提出的支承方案图, 该安装公司制作了下述整体大修工艺:制造厂前期准备:大修前期准备:拆卸旧的回转支承:新回转支承安装准备:安装新的回转支承;回转支承上下面与转台法兰、中心柱法兰固定:设备恢复:设备试车。

该方案最终经安装公司、业主、主机厂三方讨论获得通过。

4 最终的更换过程

现场实际的大修情况:前期准备时间比较长, 由于回转支承订货周期比较长, 在该详细方案制定前即开始采购, 其它零部件由主机厂和安装公司共同制作, 同时安装公司在确定回转支承到货日期后进驻现场开始现场的准备工作。回转支承到货前完成了两个准备阶段和前两个大修阶段, 回转支承到货后即开始进入大修第三阶段。仅仅一周左右的时间即完成了大修第三阶段, 由于考虑时效的问题, 后续阶段大约用了3周左右开始正式试车, 圆满完成回转支承更换工作。

结束语