热卷箱在线安装施工工法适用范围

《热卷箱在线安装施工工法》对于结构复杂、在线安装工序多的大型工业设备安装尤为适用；对于工业设备技改工程在原有生产线上新增大型设备安装工程，运用效果特别明显。

热卷箱在线安装施工工法工艺原理

《热卷箱在线安装施工工法》的工艺原理叙述如下：

按照设备结构或设备功能，将设备自上而下或由内向外，逐层按功能系统划分成若干个单元模块（单元模块的划分还必须考虑车间内的吊装能力，力求单元模块的最大化），每个模块完成特定的子功能或者适合分项的单一结构，线外（或现场设备安装位置外）将设备预安装，并对各个功能模块进行整体调试。

分块后，各个功能模块能够实现独立包装、运输、安装现场独立吊装等。到达安装现场后，按照设备设计图，按照一定的施工顺序，将各个模块分别整体吊装就位，减少现场对各个部件的装配工序，使安装工作快速化。

系统调试所需的液压系统一般与新系统为同一个系统，因此液压系统的施工应提前进行，同时设备预安装场地应尽量靠近液压系统，以减少临时配管量。

热卷箱在线安装施工工法施工工艺

• 工艺流程

针对该类工程的施工环境及条件，《热卷箱在线安装施工工法》的施工工艺流程划分为三个阶段（图1）。

第一阶段：施工准备阶段，主要是为后两个阶段创造必要的施工条件（若是在线改造工程则需停产，保产措施的实施）；正式的液压系统的施工也可在此阶段开始进行。

第二个阶段：设备预安装阶段，这个阶段是在原生产线正常生产的条件下进行的，该阶段是工程量最大的一个阶段，主要的工程内容是完成正式基础及临时基础的施工；完成设备的预安装并完成与液压系统的连接工作；完成机械设备的调试工作；完成主传动的设备安装工作（此阶段设备与主传动的连接工作不能进行）。

第三阶段：设备的正式安装阶段，这个阶段的主要工作是将设备从临时基础上按一定的功能模块解体，并将其安装到新的正式的基础上；同时进行主传动与设备主体的连接；将液压系统的管路恢复至正式的机体管道上。

• 操作要点

《热卷箱在线安装施工工法》的操作要点如下：

一、施工准备

1.包括施工用水、电、气准备，施工图纸准备，现场工机具、施工材料准备。

2.根据现场施工需要，准备必要的辅助措施，尤其在原生产线上新增或者改造设备时，为保证按规定恢复生产，必须准备好生产措施；在柳钢热轧新增热卷箱工程中，设计制作了辊道临时托架，保证在线外施工的同时，热轧生产能正常进行。辊道、临时托架见图2、图3。

二、测量放线

根据设计将设备安装纵、横中心线按照《工程测量规范》GB 50026-2007进行测量，并埋设永久中心标板和标高点。如在施工现场进行设备模块化预组装时，在现场施工临时基础，需将临时基础的纵、横中心线按要求进行测设。

一般来说，临时基础的布置应以下两个原则考虑：1.应尽量靠近正式基础，以便利用正式的液压系统进行线外调试；2.测控基准点（标高）应与正式基础一致；纵向基准线应平行于正式基准线；横向基准线应与正式的基础一致。

三、模块化方案设计

在对设备进行模块化分块前，应仔细阅读图纸，进行方案策划，选择最适合所安装的设备的模块化模式，必要时，可请专家进行技术交流，对方案进行讨论、论证。以保证模块化实施的可能性。方案设计的内容主要有：确定模块化预组装的地点（设备制造厂或现场）；由于设备的结构、安装位置、运输方式的不同，不同的大型设备的分块不尽相同，但原则上可按照设备结构或设备功能，自上而下或由内向外，逐层把系统划分成若干个单元模块，每个模块完成特定的子功能或者适合分项的单一结构，将设备模块化；单元模块的划分还必须考虑车间内的吊装能力，力求单元模块的最大化；由于组成了功能模块单元，设备的重量增大，设备重心有可能也发生了变化，因此有必要进行吊装方案的设计。

在柳钢热轧厂新增热卷箱安装时，选用现场模块化预组装的方式，现场施工设备临时基础，将热卷箱分成：托卷辊模块、2A2B辊模块、卷取单元模块、夹送辊及开尾辊组件模块、开卷臂和插入臂模块、主传动装置模块及液压系统模块进行施工，另一方面针对卷取单元的重量超出了主轧跨内单台吊车的吊装能力，同时设备重心也发生了变化；因此增加了两项吊装措施：1）根据调后的重心，在设备上焊接吊耳；2）采用双机抬吊的方法进行吊装作业。

四、模块化预组装平台或临时组装基础施工

不论是模块化预组装平台或预组装基础，其形式的选择是根据现场条件、设备的结构特点、资源的合理利用（部分的设备运输加固支架可用作组装平台）等方面的因素决定的。

1.对于可在设备制造厂进行模块化预装的设备，其预装平台不需要重新设计制作，可利用设备制造厂生产平台等设施进行模块预组装；但需满足设备进行预组装后，各个功能模块能顺利运到施工现场；对于运输困难的大型设备，可考虑在安装现场制作临时基础，在安装线外进行模块化预装，完成功能调试后，进行设备模块化吊装安装。安装临时基础设计尽量考虑与在线基础一样，且与原基础平行，可减少吊装距离，缩短施工时间，同时易于发现设备制造和设计方面的问题，并且能及时解决。

图10是在施工柳钢热轧热卷箱时设计的临时基础。

2.地脚螺栓的形式一般选择套筒螺栓，以利于能在临时基础和正式基础上都能应用，不造成浪费。

3.在临时基础上，只对系统功能进行调试，设备是不受任何外加载荷，因此，对预安装设备可以不进行二次灌浆，对在临时基础安装的设备，只做临时的加固即可。

4.临时基础的设计强度一般不要求太高，其抗压强度只要满足能承受设备本体重量即可，在设计时应尽量采用不含钢筋的素混凝土，这样可减少施工的直接成本，提高施工作业效率。但对正式基础必须有足够的养护时间，保证基础有足够的强度。所以我们对两种基础要求是“形似而神不似”：外形尺寸相同，结构强度有别。

五、模块化预组装

设备预安装的主要目的是将各模块离线提前进行功能调试，发现并提前消除设备设计和设备制造过程中的不完善因素，在线安装时，按各模块整体吊装，调平、找正，从而实现设备安装工作的快速化。为此我们可将设备预安装中，设备螺栓连接都要考虑便于模块的拆解，液压管道的连接都要考虑能快速拆卸与恢复。

具体措施是：对于用高强度螺栓连接的可以用普通螺栓替代；对于精制铰孔螺栓用加工定位销替代；对部分螺栓组可以根据受力减少数量；预安装过程中所有机体管与液压系统的连接采用液压金属软管。

1.对于能在设备制造厂进行预组装的设备模块，应尽可能地考虑在设备制造厂进行组装，并进行各模块功能调试；在进行模块化组装时，必须考虑模块的尺寸、重量，各相关参数必须与施工现场和设备的运输密切配全，保证模块在安装过程中简单，便于操作；减少现场的安装装配量，达到模块化的效果。

2.在设备制造厂组装好的设备功能模块必须进行包装，控制模块的包装尺寸、准确找准设备模块重心，保证各部件不受外力作用。

3.对于以散件到现场或组装后路途运输困难的设备，可在现场进行模块化预级装；在现场预装平台或提前施工的临时基础上按各个功能模块进行装配，保证各模块的组装精度及各模块之间的安装精度符合要求。

4.对各个模块强度薄弱的地方进行临时措施加强。

5.考虑各模块吊点设置及吊耳设计，宜采用图11、图12所示焊接吊耳，按下列公式进行强度校核：

强度校核公式：

校核吊耳的拉伸强度：σ_max=N/A=P/A<[σ]

式中σ_max——最大拉应力；

N——每个吊耳承受的拉力；

A——危险截面面积；

[σ]——材料的许用拉应力。

校核吊耳剪切强度：т=Q/A<[т]

式中т——最大剪应力；

Q——吊耳承受的剪力；

A——剪切面的面积；

[т]——材料的许用剪应力，塑性材料为0.6~0.8[σ₁]

[σ₁]——材料的许用拉应力。

校核吊耳的挤压强度：σ_jy=P_jy/A_jy<[σ_jy]

式中σ_jy——最大挤压应力；

P_jy——挤压面上的挤压力；

A_jy——挤压面积；

[σ_jy]——材料的许用挤压应力，对钢材一般1.5~2.5[σ₁]；

[σ₁]——材料的许用拉应力。

校核焊缝的剪切强度：т=Q/A<[т]

式中т——焊缝的最大剪应力；

Q——最大剪力；

A——焊缝最窄处的截面积；

[т]——焊缝的许用剪应力。

参考书籍：《材料力学》高等教育出版社，程嘉佩主编。

6.功能模块可为分：主机模块、驱动模块、液压系统模块、辅助装置模块等。

7.模块在制造厂组装时，液压系统可用固定液压装置；现场组装时，将正式液压系统提前施工完成。

六、模块功能调试

模块功能调试的主要是要完成液压系统的调试，因此在完成液压系统施工并完成车间管路的冲洗后，必须将整个系统（包括临时连接软管和部分机体管道）串接起来进行系统大循环冲洗，以保证从油箱至液压执行元件各个环节的清洁度。

1.现场进行预组装的设备模块功能调试前，应将正式的液压润滑系统施工完善，并具备生产能力；如有可能，应尽量进行PLC的调试。

2.现场进行预装的设备模块功能调试时，其电源装置可利用现场临时电源，如条件许可也可利用现场正式生产电源；由于设备安装模块预组装位置离在线安装位置有一定的距离，可利用生产时液压动力装置，液压管道与执行机构之间采用液压长软管连接来解决。图13为柳钢热卷箱功能调度时采用的液压长软管连接图。

3.线外完成功能调试时，逐个对液压缸及电气执行元件等进行动作调试，再进行联动动作调试，并完成控制数据记录，如有条件可以进行模拟调试，在柳钢热轧新增热卷箱工程中采用了模拟卷进行调试（图13）。

4.无论是在制造厂进行功能调试还是在现场进行调试，均须按设计规定的功能动作严格调试，注意发现设备设计、制造缺陷，及时消除。

七、模块单元吊装、安装

1.在制造厂或现场进行的设备模块化预组装，安装前施工人员必须熟悉设备模块化构成，掌握各模块的吊装工艺及现场调平、找正的方法各设备吊装、调平、找正的顺序。

2.新建生产线设备安装时，不受生产时间影响，可根据设备到货时间安排施工；在旧生产线上进行新增或者改造的设备安装需根据生产厂家的安排，合理安排时间穿插进行设备模块施工。

3.吊装顺利宜采用先吊基准模块，再进行其余各模块吊装，然后进行辅助功能模块吊装，保证各模块安装准确。

4.液压系统在拆解及恢复的过程中必须始终保持各管口的清洁，对各管口必须作封口保护；在恢复液压系统的过程中新施工的部分管道要拆下进行线外循环冲洗后才能连接入系统。

5.以热卷箱设备安装为例说明吊装顺序：

1）主机离线调试完成后，对设备分块吊装的相连位置进行拆除。包括：稳定器推板、1号托卷辊、部分干油管道。2号托卷卷辊全部拆除，以便于吊装。

2）先安装找正2号托卷辊底座，既不影响找正其余设备测量的通视性，又可以从中间往两边同时进行机架单元和夹送辊部分的找正。

3）机架单元整体吊装就位，用两台桥式起重机抬吊。如图14。

4）夹送辊及开尾辊组件整体吊装。

5）开卷臂和插入臂整体吊装，再安装旋转液压缸。

6）机架单元和夹送辊找正后，剩余零部件直接吊装就位。

7）传动接轴与传动侧平台、传动侧保温侧导板的安装。

8）辅助系统安装。

9）液压系统恢复及部分管道清洗。

八、试车投入生产

完成各功能模块吊装、安装达到设计要求的相应的施工验收规范要求后，对各个不能在线外进行的模块功能进行调试，合格后，进行联机调试，再进行负荷试车，最后根据生产情况投入生产。

• 劳动力组织

《热卷箱在线安装施工工法》的劳动力组织见表1。

参考资料：