钢管组合塔组装手册修.doc

绪 言 本手册的编制主要是指导大跨越钢管组合 塔及 1000KV 以下输电钢管组合塔的组装工作， 涵盖了复杂结构的尺寸计算、工步控制、余量控 制等与组装工作息息相关的内容，是组装人员 必须掌握的业务知识。 通过制定本手册来提高组装人员业务素质， 保证组装质量，减少组装误差，最重要的是提高 电焊工件的通用性，互换性以达到减少试装工 作量的目的，为公司钢管组合塔加工的标准化， 程序化作好铺垫。 手册编制是几年来我公司加工大跨越组合 塔以及广电四管组合塔等组装经验的总结、探 索与创新。在编写过程中受到了技术部的大力 支持，大跨越车间组装班班长 XX 对手册中组 装方法进行了校审和修订, 技术部 XXX 对变坡 及地脚的组装计算编写了通用程序。本手册重 点以正方形组合塔为主，矩形组合塔为辅，从下 料尺寸控制，组装余量控制及各种零部件的组 装计算方法都作了详细介绍，务求达到抛砖引 玉、精深发展的目的。 为保证公司生产技术信息的保密性，本手 册未对相关的组装设备的性能和调节以及使用 方法做详细介绍，对真正弹地样的实例也一笔 带过，对于复杂组装计算中最为简便的 CAD 制 图计算法也未作详细介绍。 编写：XXX 2007 年 11 月 28 日 2008 年 7 月 7 日修订 目目 录录 第一章第一章 公式术语公式术语.5 一、基本数学公式.5 二、钢管组合塔基本术语解释.6 第二章第二章 下料、组装余量控制下料、组装余量控制.8 一、下料长度余量控制.8 二、法兰凹心控制.9 三、组装余量控制.9 四、组装防变形控制.9 第三章第三章 方形塔的组装方形塔的组装.10 一、钢管组合塔结构特点分析.10 二、法兰号盘及组装原则.11 第四章第四章 矩形塔组装矩形塔组装.20 一、底脚组装.21 二、变坡组装.22 第五章第五章 酒杯塔组装酒杯塔组装.23 一、曲臂与塔身相连接的变坡组装.24 二、水平节点组装.24 第六章第六章 旋梯走道的组装及计算旋梯走道的组装及计算.26 一、走道支撑连接环板旋转角度计算.27 二、平台旋转角度计算.28 三、变坡旋梯组装说明.29 第七章第七章 电梯筒的组装电梯筒的组装.30 一、制管校圆.31 二附件组装.32 第八章第八章 组装实例组装实例.33 一、计算过程.33 二、组装过程.38 附：附：.40 一、公式应用举例.40 二、变电构支架组装方法略述.43 第一章第一章 公式术语公式术语 一、基本数学公式 1、三角函数 sin= tg= a c a b cos= ctg= b c b a 2、余弦定理： C2=a2+b2-2abcos 则：cos= a2 + b2c2 2ab 3、梯形相关计算公式：（以等腰梯形为例） （1）求 角度： sin= 则 =arcsin h c h c cos= 则 =arccos h1 c h1 c (2)h1=， 对角线= ba 2 abc 2 4、二面角计算（仅适用于正四棱 台） cos=- ( 即正侧面二面角) cos2 sin2 则：=arc cos() cos2 sin2 5、圆的相关公式 假定圆的半径为 r，直径为 D 1）、周长 c=D=2r 2)、圆弧周长计算：假定圆弧 x 所对应的角度值为 X=C 360 二、钢管组合塔基本术语解释 1、实长：即 塔身主材 交点至交 点的实际 长度 h 2、面高；即 塔面梯形 的高 h1 3、垂高：即 每段塔身上平面到下平面垂直距离 ho 4、负头；一般而言指构件端头至交点的长度，组 合塔一般指法兰外端面到尺寸交点的距离。 5、二面角：即两个共轴的平面所形成的角度，钢 组合塔经常用到的是塔身正面与侧面形成的二 面角。 三面角余弦定理：三面角余弦定理： cos= sin.sin cos.coscos 6、组装垂点：由于钢管组合塔 都是以管心轴线作为尺寸标 注点，实际的尺寸交点都交在 了管的中心，那么在组装时就 必须以样板上的垂点按图纸 的标注尺寸组焊在管壁上。 第二章第二章 下料、组装余量控制下料、组装余量控制 一、下料长度余量控制 1、辅材长度：两端法兰者加长 5mm，一端法兰 一端联板者不加长。 2、主管长度；根据主管上所焊联板的多少及管 壁的厚薄，余量加长控制在 5mm-10mm 之间 （特殊情况会更大） 3、先电焊后制孔：有部分工件由于电焊量过大， 电焊收缩余量难以控制，而又无长孔安装补救 办法，如走道等，可先不制孔，加大下料长度， 待焊接完毕再用样杆号料制孔。 4、管椭圆度：控制在 5mm 以内，大跨越塔要控 制在 3mm 以内。 二、法兰凹心控制 1、有筋法兰：凹心一般在 0.5-1.0mm 之间 2、柔性法兰：凹心一般在 2-3mm 之间 三、组装余量控制 1、细管薄管：一般在组装时每组联板加长 1mm（200 以下） 2、管径较大管壁较厚的主管：如大跨越塔的主 材电焊收缩不大每支主管的长度一般加长 3- 5mm 即可。 3、大跨越电梯筒：因二次组装成形，法兰间距加 长 3-5mm 左右即可。 四、组装防变形控制 1、带相贯管主材：一般采用二次成形，先焊完相 贯管，再组装支管法兰。 2、相贯管辅材：适当加大组装防变形余量，可不 采用二次组装成形，以加快组装进度。特别精细 者也要二次组装。 第三章第三章 方形塔的组装方形塔的组装 一、钢管组合塔结构特点分析 钢管组合塔塔身实际可以看作用钢管法兰 连接起来的四棱台，横担可以看作是有着特定 形状的六面或五面的楔形立体。对于组装人员 而言要知道“两条直线相交即确定一个平面”， “塔 身正面与侧面以塔身主材为轴而形成一个二面 夹角”，由于塔身自下而上逐渐收口，故“塔身正 面与侧面所形成的二面角必然会大于 90”，而 法兰是连接管与管的主要元素，且正好垂直于 管轴心线，那么“法兰就是钢管组合塔中标注二 面角和塔面偏转角度的唯一载体”，而以法兰孔 的中心垂线划分及大于 90二面角弧长的标识 是保证组装准确的关键所在。对对于两端法于两端法兰兰构构 件的件的组组装，因法装，因法兰兰直径直径过过小，我小，我们们一般把法一般把法兰兰偏偏 转转角度大小角度大小换换算成算成组组装台大卡装台大卡盘盘外外圆圆弧弧长长的多的多 少来少来进进行法行法兰兰定位及管材上定位及管材上联联板的板的弹线弹线定位，定位， 以减小以减小组组装装误误差差。对于主管相贯管组装定位更 要以大卡盘旋转角度（塔身正侧面二面角）来进 行定位，否则会出现严重的组装偏差问题。 二、法兰号盘及组装原则 1、法兰号盘：如右图所示，法兰 号线是对称划分的 2、法兰组装原则： 1）主管的两端法兰：如右图所示以中向心方向左 右均分 的正侧面二面角角度。 1 2 2）主管相贯管法兰：如右图使法兰 孔对称轴线与主管中心轴线平行 （也可以叫垂直）。 3）横担主管法兰：用法兰孔 对称中心分线组装横担立 面联板，上平面及下平面的 横担联板用组装卡板进行 组装。 4）塔身隔面联板组装：方法 同横担主材的组装方法。 总的原则：就是使法兰孔对称分线的一条线或两 条归到塔面中去。 5）带相贯管的主材的组装：步骤： 根据图纸求出 与 角大小。 根据图纸求出塔身正侧面二面角大小为 ， 求出法兰卡盘旋转弧长。 在组装台上弹出 与 角度。 支起相贯管卡盘，安装法兰、吊线组装 要点： a） 角度是这样做出：自 0 点量出 800mm，确定 点 A，自 A 点做管中心线垂线 AB，AB=800*tg。 角度做法同理。 b）支管法兰吊孔间对称线，而主管法兰因二面 角 大于 90,需偏转一个数值，该数值换算成大 卡盘弧长为：（-90）2*D 卡盘360 c）主管法兰旋转的是塔身正侧面二面角的大小 而不是 90 6）带横担相贯管主管的组装方法： 其组装方法与 3 方法相同，区别在于需求出 横担立面与塔身侧面所形成二面角大小。 地样弹法如下图： 主卡盘分二次旋转组相贯支管，第一次旋转角 度为塔身正侧面形成的二面角弧长，第二 次旋 转为塔身侧面与横担立面形成的二面角，并注 意作对组装。 7）地脚组装方法： 方法有二：第一 垫斜法 数值计算：求出向心角 垫高法兰： 垫高值=法兰直径*sin(90-) 支模组装：旋转角度为二面角角度 在计算垫高值时注意模盘法兰与底脚法兰厚 度值以及尺寸标注值，通常底脚尺寸通常底脚尺寸标标准在准在 法法兰兰上端面上端面 计算实例：已知尺寸 ，法兰外径 F 外，法兰 厚度为 d 垫高值=法兰直径 F*cos， 法兰中心偏移=2d*cos 法兰分度圆直径=F*sin 卡盘到卡盘距离=L+2d*sin+ F * cos 2 不加模盘中心下移=d*cos 第二 调整卡盘倾斜法 本方法分三步完成,首先在 不倾斜卡盘的情况下组好 地脚相贯管与主管上法兰, 第二焊完相贯焊缝后组装 相贯管法兰,第三倾斜组装 卡盘组地脚法兰。 8）、变坡的组装方法：变 坡组装通常用垫高法兰的 方法 数值计算： 求出变坡上段与变坡下段塔身向心角之值的差 求出垫高值 h=F *sin 中心点下移=（b+d）*sin 模盘分度圆直径=F 直径*cos 卡盘到卡盘距离=a+（b+d）*cos+ F * sin 2 不加模盘中心上移=d*cos 支好相贯管卡盘：通常下法兰主管端为水平 端，转动下段塔身正侧面二面角。若以上法若以上法兰兰主主 管端水平管端水平则则以上段塔身正以上段塔身正侧侧面二面角面二面角为转为转度，度， 但造成隔面管附件但造成隔面管附件难难以以组组装不推荐使用。装不推荐使用。 9）横担主材组装：注意法兰孔对称线为横担立面 的所在的平面，先组出立面，再以卡板组上、下 平面。 10）相贯管辅材的组装：是根据余弦定理求角度， 支模组装即可。这里要注意用数值来确定角度。 例如：根据图纸求出角度 a 确定出交点 o,假定，自点作垂线则 ，连接并延长至，角度地 样弹出，根据图纸量出距离组装。 第四章第四章 矩形塔组装矩形塔组装 矩形塔组装除底脚、变坡的组装不同于方 形塔外，其余均同于方形塔。 （但正侧面带相贯管 者注意支管角度不同，且作对组装） 一、底脚组装 底脚法兰垫高位置的确定：矩形塔垫高 位置不在塔身正侧面二面角的中分方 向，这时求出偏离角度 tg= d - c 2 b - a 2 描出法兰垫高位置后，求向心角 和垫 高值。其余方法同方形塔组装，作对支 模。 利用上法兰旋转正侧面二面角 二、变坡组装 数据计算：求出上主材 L 上与下主材 L 下相交角度。 求出 L 上与 L 下相交所形成的平面与上塔身 平面所形成的二面角 1，与塔身下平面所形 成的二面角 2，根据 1 与 2 对上下法兰分 线标识作为组装基准，支模方法同方形塔。作 对支模 第五章第五章 酒杯塔组装酒杯塔组装 酒杯塔组装的难点是曲臂与塔身相连接的变 坡，曲臂 K 节点以及曲臂与水平杯体相连接的 多相贯管节点。特别注意曲臂主材的曲臂主材的组组装要以装要以 塔身正面塔身正面为为基准面来旋基准面来旋转转正正侧侧面二面角面二面角。 一、曲臂与塔身相连接的变坡组装 按图示吊线组装法兰，然后旋转下段塔身正侧 面二面角来组装支管法兰，计算方法同前面所 述，注意作对组装。举例附最后(上图仅适应于 曲臂正面与塔身正面共面时) 二、水平节点组装 （以汉江跨越 B 段为例） 下 段 二 面角 垂 线 位 置 支模图例： 要点分析: 在支垂直斜模时,法兰的吊线位置是以曲臂正面 为基准所旋转的曲臂正侧面二面角线,否则法兰 无法实现连接。 具体数值计算可手算，但利用 AUTUOCAD 制 图更为直观些。 1000kv 汉江大跨越的这些节点用上述方法均全 部组装成功。 第六章第六章 旋梯走道的组装及计算旋梯走道的组装及计算 旋梯走道的组装主要有两方面的计算内容即 平台旋转和走道支撑连接环板旋转，如下图： 走道支撑连接环板旋转图 一、走道支撑连接环板旋转角度计算 这个角度实际上就是走道所在的平面与塔身 立面相交所形成的二面角(共轴就是承托走 道的辅材管),利用三面角公式即可求得 三面角公式：三面角公式： cos= sin.sin cos.coscos 这这里面里面 =90 可由余弦定理求得 =90-平台偏转 平台旋转图 二、平台旋转角度计算 已知本段塔身上口尺寸为 a，下口尺寸为 b 平台偏转角度:=arctg ab ab 组装注意要点： 平台要根据图纸进行偏转组装，相应的平台 支撑角钢连板也要偏转。同样的辅材管上的环 形连板也根据计算或图纸标注作偏转。 三、变坡旋梯组装说明三、变坡旋梯组装说明 有时候旋梯设计会绕过塔身的变坡节点而是 在变坡隔面中间节点作为旋梯拐点，在组装旋 梯走道时要注意里侧外侧的角钢或槽钢不一样 长，连接构件要进行火曲，且旋梯要进行火曲或 扭曲，否则不能进行连接。 图中划圆圈处拐点，务必注意此处内侧角钢比 外侧角钢要长一些，且发生弯曲。 第七章第七章 电梯筒的组装电梯筒的组装 为便于输电铁塔的检修以及人员登塔方便， 对于高度较高的大型跨越铁塔其攀援结构一般 采用电梯筒。电梯筒管壁薄、直径较大且内部有 加强立筋，外部有旋梯走道，部分筒段还在平台 位置设有电梯门（电梯门为采光方便位置并不规 则），焊接变形较大且图纸结构复杂，搞好它的 组装就显得尤为关键。 组装步骤如下： 一、制管校圆 由于电梯筒直接与塔身隔面相连，管的椭 圆度直接影响结构尺寸影响现场安装。但电梯 筒管壁薄、直径较大很容易产生变形为此对电 梯筒制管校圆采用夹紧模具辅助，模具图如下： 在电梯筒扣管阶段就把夹具与电梯筒外壁紧固 在一起，进行纵缝焊接和立筋焊接以及法兰焊 接。 二附件组装 1.组装焊接步骤依次为：（相当关（相当关键键） ） 组装内立筋，焊接内立筋，组装两端法兰 （法兰要配对钻孔），焊接法兰，卸掉夹具，开电 梯筒门，组装走道支撑，组装门边，焊接附件。 本步骤的目的主要有：减少电焊收缩变形误 差，防止椭圆变形，提高焊接速度。 2. 走道支撑的组装 走道支撑的组装实际就是高度 h 和旋转弧 长 L 的找点过程 3.门边及通风口组装 注意门边的内加强立板并不垂直于电梯筒的外 壁，而是出现一定角度的倾斜，具体数值可根据 图纸要求进行组装。 通风口的组装与焊接是在结束其他所有附件焊 接任务后最后进行的，目的是防止磕碰变形。 第八章第八章 组装实例组装实例 2006 年下半年我公司加工了三江口大跨越 及国内首个 1000KV 变电构架，其中对于三江 口大跨越六支管变坡的组装以及 1000KV 变电 构架矩形变坡的组装均一次性试装成功，具有 典型代表性。 现将三江口大跨越六支管变坡（19 段）组装 的详细计算组装过程叙述如下： 一、计算过程 AOB=132.507 AOB 面与 EOB 二面角：96.43 上支管法兰偏转角度：4.76 1、求 AOB=132.507 sin= =86.3793 15030 15000 sin= =82.8669 15117 15000 ACD=+180-=176.4876 AD=4876.176cos*2 22 CDACCDAC =30132.83 BD=25750- 2 7 . 2010822000 2 2200025750 =22929.35 AB= =37864.79 22 DBAD AO=25868.64 22 15030CO BO=15232.84 AOB=132.507 2AOB 面与 EOB 面形成的二面角： （96.4059） 1=30.24065 AF=37864.79*sin30.24065 =19069.9788 AE=*20108.72 =28433.7018 AFE=96.4059 3、支管法兰偏转角度：（4.76） AO*HC=AC*CO HC=12232.8379 AH=8732.62 22 HCAC HG=tg17.25235*AH =2711.94 BC=27464.14 AG=9144 CG=9532.913 CHG=4.761 已知条件： 上段卡口：20108.7，22000 上段垂高：15000 下段卡口：22000，25750 上段垂高：15000 二、组装过程 支模过程同前面所 讲，让变坡下端主管 放水平,但有三点要 注意,一是上支管与 下支管旋转的二面 角不一样大,二是注 意弹地样时上支管与下端主管所形成角度的 大小,三是注意上支管法兰不能吊对称孔垂线,要 偏转一个角度（4.761 度）吊线,且左右支管要 作对旋转组装，为减少因组装失误造成的返 修，可采用旋转与之相连辅材法兰的办法进 组装。 附：附： 一、公式应用举例 1、 塔身与横担部分二面角计算举例： 横担立面与塔身横担立面与塔身侧侧面二面角面二面角： cos= 86.986 70.83sin.61.94sin 70.83cos.61.94cos52.87cos 横担立面与横担底平面二面角：横担立面与横担底平面二面角： cos= 83.47 52.87sin.61.94sin 52.87cos.61.94cos70.83cos 横担立面与横担上平面二面角：横担立面与横担上平面二面角： cos= 96.774 32.88sin.83.34sin 32.88cos.83.34cos48.92cos 2、很多复杂的数值计算我们可使用 AUTOCAD 进行制图，利用其标注功能进行 计算。 例如：1000Kv 汉江大跨越 ZBK 6 段曲臂变坡 的组装计算如果采用手工计算就相当麻烦， 但利用 CAD 制图就变得相当 清楚，组装基准线位置及各支管组装旋转角 度也一目了然： 其实本塔 B 段与曲臂相连的 8 个多支管火曲 节点都是在找好组装基准的前提下，利用 CAD 做出了清晰的组装图，从而保证构件组 装未出现差错。上述两类特殊节点的组组装装难难 点在于正确找出点在于正确找出组组装基准装基准线线并并进进行画行画图图。 。 （二（二 次成型次成型组组装）装） 3、正常方形塔的塔身变坡和地脚的组装可用 马桂亮编写的程序进行组装计算。 二、变电构支架组装方法略述 1.架构柱的组装 柱顶板 斜腿 连接隔面 要点： 1）首先控制好柱顶板的焊接变形，一般在放样 时把柱顶板的孔距适当加大尺寸，根据板厚不 同，加大的数值亦不同 2）其次要控制好“A”节点的开口尺寸，在组装时 适当加大开口尺寸 3）控制好带相贯管的立柱的焊接变形 4）找准斜腿与柱连接板的组装位置及倾斜角度 组装步骤： 本步骤可尽可能减少变形，并保证焊缝美观 1）“A”节点组装 首先把柱顶板与立板组装并焊接完毕 再次把主管与法兰组装、焊接好，然后切弧 根据