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基于CAM平台的大型设备吊装模拟实现

2017/12/20    来源:互联网    作者:翟德宏      
关键字:CAM平台  大型吊装  模拟验证  应力分析  
为了直观展示设备吊装过程的细节,分析吊装过程中设备的走位变化,进行吊装吊耳应力分析,以准确判断设备、吊装机械、现场建筑物之间是否存在相互干涉及过载现象,保证吊装施工成功率,需对吊装施工进行模拟验证。本文通过对大型设备吊装技术与三维技术(CAM)的研究,说明利用CAM平台实现大型设备吊装模拟验证的方法。

    随着炼油化工装置及设备的大型化与复杂化,对安装施工技术的要求不断提高。而采用传统的作图法、计算法解决大型设备吊装施工过程的模拟验证、吊耳的应力校核等安装施工技术问题较为复杂甚至难以完成,难以适应发展需求。本文基于CAM 平台,依据现场施工场地、设备重量和形状、吊车性能等,制作三维基础模型,模拟设备进场运输、吊装实施的过程,并进行应力计算与分析,分析判断相互干涉影响及是否有过载情况发生,以实现对大型设备吊装的模拟验证,并以某石化公司300万t/a柴油加氢反应器吊装为例说明。

1 吊装方案拟定

    300万t/a柴油加氢精制反应器设备规格Φ5093×25741,吊装总重为437.9t,三维模型见图1。

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    图1 加氢反应器三维模型

    吊装采用单吊车提吊、单吊移送工艺:使用利勃海尔(LR1750)750t履带式吊车主吊,采用德玛格(TC2600)的500t桁架臂汽车式吊进行溜尾。吊装过程为首先750t与500t配合水平抬吊加氢反应器,吊离支撑高度后,750t主吊车向上提升设备,同时500t溜尾吊车旋转,在两吊车的配合下,使加氢反应器逐渐由水平位置过渡到竖直位置,之后500t吊车脱钩,750t吊车单机将反应器吊装就位,平面图见图2。

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    图2 某加氢反应器吊装平面布置图

2 基于CAM平台的吊装模拟方法

2.1 利用CAM平台创建三维基础模型

    依据现场施工场地、设备形状、吊车及吊索具结构性能参数等,按照实际比例,进行建模。建模过程中设备尺寸、吊车的旋转半径、吊杆长度、现场场景及反应器就位时的位置参数为主控参数,必须与测量数据一致。主吊车三维模型见图3,溜尾吊车三维模型见图4,反应器三维模型见图1。

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2.2 运动参数计算

    模拟所使用的500t吊车底盘中心单元大齿轮齿数为Z1=150,液压电机行星齿轮齿数为Z2=22,仿真模拟中,赋予行星齿轮虚拟旋转马达并控制其速度为4 RPM (4圈/min),由加氢反应器吊装平面图5数据可得出500t需要转动角度为87°,由此可得:

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    图5 S吊霄变幅角度平面图

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    由计算可得出,可得出主吊车吊钩线性马达模拟速度为1030mm/s,控制溜尾吊车S吊臂变幅角度为△φ=3°。

2.3 运动程序设计与加载

2.3.1 程序设计

    为实现运动的精确控制,真实模拟实际运动过程,进行运动控制程序设计,程序核心代码见图6,程序设计数据来源于上文所计算的运动参数,程序设计坐标设置见图7。

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    图6 程序核心代码

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    图7 程序设计坐标图

2.3.2 设计程序加载

    通过API接口,将程序载入CAM 平台,见下图8,程序运行后,模拟运行结果见下图9。

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3 有限元应力计算与校核

    吊装过程中,吊车的起吊能力是根据总吊装重量选定的,此参数为吊车性能参数,无需进行应力计算,而吊装吊耳为自制件,其应力强度直接关系到吊装成败,因此需对其进行应力分析,并将分析结果反馈于应力传感器,作为模拟判断条件。利用所创建的三维模型,在CAM 平台内进行有限元应力分析。

责任编辑:张纯子
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