空(水)冷塔运输超限问题的优化设计

张风云，吕剑昊，余晓赟

(杭氧集团股份有限公司 设计院，浙江 杭州 310014)

随着空分设备向大型化设备的不断发展，相应的空(水)冷塔外形尺寸也在不断的增大，运输超限的问题也日益增加。短时间内运输条件难以得到改善，唯有有效得当的处理当前的问题才能降低运输成本，提高产品的竞争力。结合塔器和现有运输工具的特点以实际发生运输超限的问题进行分析，笔者认为运输超限主要是在超高上，其次是超宽，最后才是超长。故文中以空(水)冷塔为例，主要针对塔器设备运输超限的问题提出了相应的解决方案。

塔器的运输采用陆运和水运两种方式进行，而水运受环境条件的影响较大，目前的运输方式还是以陆运为主。在不同的运输车型下，陆运塔器限制的高度也有所不同；
根据不同的运输方式，需要采取不同的运输托架，运输托架的设计也会对运输尺寸有一定的影响，但塔器本身的尺寸对整个运输尺寸的影响是最大的。文中主要从塔器本身出发，解决运输超限的问题(注：文中所指的运输超限并非指交通运输管理条例中的运输超限，而是指实际运输条件造成的限制)。

塔器运输的超限很多时候是由于塔器本身的尺寸过大，导致无法从源头上解决超高的问题。因此从设计初期就要考虑到运输的问题。从工程交涉到生产出厂，整个过程都要为运输提前做好准备。影响运输尺寸的因素有很多，从以下几个方面来进行解决。

3.1 绝热层圈

图1 绝热层圈的常规焊接形式Fig.1 Conventional welding form of insulation ring

图2 绝热层圈的非常规焊接形式Fig.2 Unconventional welding form of insulation ring

考虑运输的便捷性，绝热层圈宜采取分块运输的方式，其单片长度不超过1.5 m，可装入地脚螺栓随包装箱一起运输。绝热层圈分块的形式可以采用图3所示的结构。

图3 绝热层圈的分块形式Fig.3 The block form of the insulating ring

首先，在车间内将贴板焊接完成，贴板的数目宜取4的倍数，贴板的方位需跨中分布，以减少运输的高度和宽度，至少不会去增加运输的高度和宽度。

与传统的设计对比，该设计基本不会增加材料的成本，且在受力上更加合理，如图4所示。常规结构的受力危险截面在塔体上，而该结构的危险截面在贴板上，减小甚至消除了绝热层圈对运输尺寸的影响。

图4 绝热层圈的焊接受力分布情况Fig.4 Welding force distribution of insulation ring

3.2 平台托架、梯子联接板

为了方便进出塔设备设置了平台和梯子。一般来说平台的包角为60°、90°和120°，由于包角较大，常常导致没有办法通过调整平台托架角度来避免造成对运输尺寸的影响。为此可以采用类似于绝热层圈的处理办法，在塔体上设置贴板，到现场焊接的方法。

平台托架和梯子联接板的形式与常规的方式并不相同，采用增设贴板的方式，对塔体的受力会更好；
若现场平台和平台托架、梯子和梯子连接板在对接中遇到问题时，在一定程度上可以避免在塔体上动火。

3.3 接管方位的布置

一般情况下，接管的排布对整个塔运输尺寸的影响是最大的，所以在设计初期就需要对工程院提出相应的要求，尽量将管口分布在两侧，避免增加运输的高度。避免后期工程布管完成后出现难以修改的情况。一般常规项目的工程布管都会考虑到运输的问题，但是事先提出要求，还是极有必要的。接管排布合理，不会增加运输的高度。

3.4 地脚螺栓座

地脚螺栓座的基础尺寸对塔的运输有很大的影响，设计合理可减少超限运输的问题。

3.4.1内部地脚螺栓座

李国瑞(通信作者) 男,1980年7月出生,山西夏县人,博士,副教授,硕士生导师,毕业于北京工业大学,美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学访问学者,主要研究方向为物联网、优化算法.

地脚螺栓设在塔体内部的具体的形式如图5所示。采用该种方式，可减小裙支座的外扩直径至15 mm左右，但该方式在采用地脚螺栓预埋的时候会增加安装的难度。

图5 裙座内置示意图Fig.5 Schematic diagram of skirt built in

3.4.2现场焊接采用分块盖板

常规的塔都是将地脚螺栓座焊接完全后进行运输。当尺寸过大时，可采用分块盖板、分开运输、现场组焊的方式。

3.4.3分体运输

当地脚螺栓座的尺寸影响运输时，可以将地脚螺栓座割开后进行运输，不过这种方法需要在现场重新焊接、重新检验。

3.5 缩小塔径

塔内径作为塔最重要的尺寸之一，在设计初期为了满足性能的要求通过工艺计算所得。但是若缩小塔径，则会影响塔的换热效率，为此必须增加塔填料段的高度，来增加换热面积。同时采用高通量的填料，减小每米的压降。如有必要，塔顶的除沫器可由常规改为多通道2级除沫器。

另外，在运输极限上的塔径可以通过变径来缩小地脚螺栓座的宽度。即在填料端下段筒体缩小塔径，这样既不影响塔的换热效率，又可以缩小地脚螺栓座的运输高度。

3.6 设计成2台甚至多台塔设备

由于现在塔设备的尺寸有越来越大的趋势，而对于外形尺寸过大的塔一般采用海运的运输方式，或现场进行制作焊接。但即使是采用海运的运输方式也需要考虑到码头的吊装能力以及从码头到空分现场的运输情况。将大塔设计成2个小塔，并与现场制造的成本作粗略的比较，作为空分总体布置的参考。

空分设备一般采用公路运输的方式，采用海运的运输方式一般需临近港口，这种情况比较特殊。

4.1 平板车

公路运输分为平板车和框架车两种形式，由于平板车的运输成本比其他方式的运输成本更低廉，一般优先选用平板车运输的方式。

4.2 平板车规格的选用

平板车一般有以下3种规格：90 cm×18 m(高×长)、70 cm×18 m(高×长)、65 cm×18 m(高×长)。在多数情况下以65 mm高的平板车为主。由于平板车本身的车身会占据一定的高度，导致大直径塔的运输受限制。

4.3 框架车

当塔设备的直径超过平板车的运输极限时，就要考虑采用框架车运输的方式，如图6所示。由于框架车支架有一定的下沉高度，可以适当增加一部分的运输高度。

图6 运输框架车Fig.6 Transport frame car

4.4 运输托架设计

采用框架车运输塔设备时，需要设计相应的运输托架，合理的设计可以增加运输的高度。在设计中最重要的是分布好各管口的位置，尽量使人孔或大直径接管口分布在两侧，托架尽量采用圆弧的形式，使其增加一定的高度。托架筋板应布置均匀，使其受力均匀。

空(水)冷塔设备在实际运输中的问题层出不穷，这不仅会增加运输的成本，而且又得不到很好的解决。所以，从设计初期就要考虑到后期的运输问题，通过优化设计就能避免运输超限的问题。