本發(fā)明屬于lng儲罐施工領域，具體涉及一種調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法。

背景技術：

對lng儲罐穹頂?shù)陌惭b一般采用氣頂升方法。在氣頂升的過程中，為了保證穹頂可以保持水平向上移動，而不發(fā)生傾覆，必須對穹頂設置平衡裝置。目前，通過沿儲罐圓周方向設置多組對稱平衡鋼絲繩，實現(xiàn)對穹頂?shù)钠胶夤潭?。結合圖1所示，平衡鋼絲繩1的一端與罐底2的邊緣位置固定連接，另一端依次繞過位于穹頂3內(nèi)部的同側導向滾輪41和對側導向滾輪42后，固定在對側罐壁5的頂部。為了保證對穹頂3固定的穩(wěn)定性，一般沿儲罐的圓周方向均勻設置數(shù)量在3條或3條以上拉力相等的平衡鋼絲繩1。因此，在進行穹頂3的氣頂升操作前，需要對完成安裝的平衡鋼絲繩1進行拉力調(diào)整，使每根平衡鋼絲繩1的拉力相等且達到安全拉力值，從而保證穹頂3保持水平狀態(tài)穩(wěn)定上升，以及平衡鋼絲繩1拉力強度的安全性。

目前，對平衡鋼絲繩1的拉力調(diào)整方法為：首先，在安裝平衡鋼絲繩1時，在罐壁5的頂部設置t型架6、調(diào)節(jié)裝置7以及拉力計8，平衡鋼絲繩1繞過t型架6后與調(diào)節(jié)裝置7連接，拉力計8的一端與調(diào)節(jié)裝置7連接，另一端與罐壁5連接。然后，根據(jù)穹頂3的重量以及平衡鋼絲繩1的數(shù)量和強度要求，確定每根平衡鋼絲繩1需要滿足的安全拉力值。最后，通過調(diào)節(jié)裝置7和拉力計8對平衡鋼絲繩1進行拉力調(diào)整。以160000m³lng儲罐的施工為例，沿儲罐圓周方向設有24根平衡鋼絲繩，每根平衡鋼絲繩需要滿足最大4.5t(相當于44100n)的拉力要求，從而保證穹頂3上升過程的穩(wěn)定性和安全性。

然而，在采用上述方法對平衡鋼絲繩的拉力進行調(diào)整時存在以下問題：1、由于要對拉力值達到4.5t的平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整，因此需要采用量程為5t的拉力計。但是每臺5t的拉力計價格大約為1萬元左右，這樣安裝24臺拉力計將大大增加施工成本。如果減少拉力計的安裝數(shù)量，則無法對所有平衡鋼絲繩進行準確的拉力調(diào)整，無法保證穹頂上升過程的穩(wěn)定性和安全性。2、由于平衡鋼絲繩需要借助t型架進行轉(zhuǎn)向后，再與調(diào)節(jié)裝置和拉力計進行連接固定，并且施工過程中為了保證t型架的穩(wěn)定強度，t型架的高度一般控制在1.5m以內(nèi)，這樣在1.5m的高度范圍內(nèi)進行拉力計和調(diào)節(jié)裝置的安裝和操作，存在空間狹小，操作困難的問題。3、在采用圖1所示平衡鋼絲繩的走線方式時，大概需要160m的鋼絲繩，此時位于平衡鋼絲繩端部的拉力計在進行拉力調(diào)整時，需要同時克服平衡鋼絲繩的整個自身重量，這樣會對拉力的調(diào)整產(chǎn)生影響，降低拉力的調(diào)整精度。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決采用現(xiàn)有技術對lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩的拉力進行調(diào)整時，存在施工成本高、施工困難以及調(diào)節(jié)精度差的問題，本發(fā)明提出了一種全新的調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法。該方法包括以下步驟：

步驟一，安裝平衡鋼絲繩；

穹頂?shù)耐獗砻嬖O有滑輪組件，所述滑輪組件包括中心滑輪、兩個導向滾輪以及滑車；其中，所述中心滑輪位于所述穹頂?shù)闹行目孜恢茫龌囄挥谒鲴讽數(shù)倪吘壩恢?，所述兩個導向滾輪位于所述中心滑輪和所述滑車的中間位置，且所述中心滑輪、所述兩個導向滾輪以及所述滑車沿所述穹頂?shù)耐獗砻嫱换【€布置；

平衡鋼絲繩的一端與罐底固定連接，另一端穿過所述穹頂?shù)闹行目咨斐鲋了鲴讽數(shù)耐獠?，并通過所述中心滑輪、所述兩個導向滾輪和所述滑車延伸至罐壁的頂部位置；所述罐壁的頂部設有t型架和調(diào)節(jié)裝置，所述平衡鋼絲繩繞過所述t型架后與所述調(diào)節(jié)裝置連接，所述調(diào)節(jié)裝置與所述罐壁的頂部連接；

步驟二，建立模型，確定平衡鋼絲繩的調(diào)整力與變形量關系；

首先，建立一個三角尺寸模型，所述三角尺寸模型為等腰三角形且底角為α；其中，底線長度l1為所述兩個導向滾輪之間的距離尺寸，高線長度l2為所述平衡鋼絲繩的變形量；設定底線長度l1與高線長度l2之間的比例關系，對tanα和sinα進行近似處理，使sinα≈tanα＝(2*l2)/l1；

然后，建立一個三角力學模型，所述三角力學模型為等腰三角形且底角為α；其中，頂點所受沿邊線方向的作用力f1等于所述平衡鋼絲繩的安全拉力值，頂點所受沿垂直于底線方向的作用力為調(diào)整力f2，則sinα＝f2/(2*f1)；

最后，根據(jù)相似三角形定理，sinα＝(2*l2)/l1＝f2/(2*f1)，得出平衡鋼絲繩的調(diào)整力與變形量之間的關系，f2＝[(4*f1)/l1]*l2；

步驟三，對平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整；

首先，根據(jù)所述平衡鋼絲繩的安全拉力值f1，所述兩個導向滾輪之間的距離尺寸l1以及所述平衡鋼絲繩的變形量l2，確定所述平衡鋼絲繩的調(diào)整力f2；

然后，通過拉力工具對位于所述兩個導向滾輪之間的平衡鋼絲繩進行提拉操作，并通過調(diào)整所述調(diào)節(jié)裝置使平衡鋼絲繩的形變量為l2；其中，對所述拉力工具施加的作用力大小等于調(diào)整力f2。

優(yōu)選的，所述底線長度l1與所述高線長度l2之間的比例關系為200:1～400:1。

進一步優(yōu)選的，所述兩個導向滾輪之間的距離尺寸l1等于所述中心滑輪和所述滑車之間弧線長度的1/3。

優(yōu)選的，所述兩個導向滾輪之間的中間位置與所述中心滑輪和所述滑車之間弧線的中間位置對齊。

優(yōu)選的，其特征在于，所述平衡鋼絲繩與所述罐底的中心位置固定連接。

優(yōu)選的，所述穹頂?shù)耐獗砻嬖O有24組所述滑輪組件，且沿圓周方向均布。

優(yōu)選的，所述中心滑輪采用定滑輪結構。

優(yōu)選的，所述滑車采用開口單輪滑車。

采用本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法，對穹頂平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明通過將對平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整時的拉力測試點，即拉力計與平衡鋼絲繩的連接位置，由現(xiàn)有技術中的平衡鋼絲繩端部改進為平衡鋼絲繩的中部位置。這樣不僅省去了前期對拉力計的安裝操作，提高了平衡鋼絲繩的安裝效率，而且將現(xiàn)有技術中一個拉力計只能對一根平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整改為一個拉力計可以對多根平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整，從而提高拉力計的使用效率，減少拉力計的使用數(shù)量，降低施工成本。此外，通過將拉力測試點調(diào)整至平衡鋼絲繩中間位置，將整個平衡鋼絲繩的自身重量一份為二，從而減小拉力調(diào)整過程中平衡鋼絲繩自身重量對拉力調(diào)整的影響，提高拉力調(diào)整的精準度。

2、本發(fā)明通過對兩個滾動滑輪以及兩者之間的平衡鋼絲繩建立三角尺寸模型和三角力學模型，引入用于調(diào)整平衡鋼絲繩拉力的兩個參數(shù)：調(diào)整力和變形量，并且通過設置三角模型中底線長度與高線長度的尺寸比例，將調(diào)整力的數(shù)值降低至只有平衡鋼絲繩安全拉力值的1％～2％。這樣，通過采用數(shù)值更小的調(diào)整力與變形量的相互配合替代現(xiàn)有技術中直接采用安全拉力值作為調(diào)整平衡鋼絲繩拉力的參照標準，不僅降低了對拉力計的使用要求，進一步降低施工成本，而且采用數(shù)值小的拉力計更便于人工操作，從而可以快速完成對所用平衡鋼絲繩的拉力調(diào)整，保證所有平衡鋼絲繩的拉力都滿足安全拉力值的要求，提高穹頂氣頂升過程的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說明

圖1為采用現(xiàn)有技術對lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整時，穹頂平衡鋼絲繩的安裝結構示意圖；

圖2為采用本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法流程示意圖；

圖3為采用本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法時，穹頂平衡鋼絲繩的安裝結構示意圖；

圖4為采用本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法時，建立的模型結構示意圖；

圖5是采用本發(fā)明的方法，對平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整時的操作示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明中的技術方案進行詳細介紹。

結合圖2所示，采用本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法，具體步驟如下：

步驟一，安裝平衡鋼絲繩。

結合圖3所示，穹頂3的外表面設有滑輪組件，滑輪組件包括中心滑輪91、兩個導向滾輪92以及滑車93。其中，中心滑輪91位于穹頂3的中心孔位置，滑車93位于穹頂3的邊緣位置，兩個導向滾輪92位于中心滑輪91和滑車93的中間位置，并且中心滑輪91、兩個導向滾輪92以及滑車93沿穹頂3的外表面同一弧線布置。平衡鋼絲繩1的一端與罐底2固定連接，另一端穿過穹頂3的中心孔后伸出至穹頂3的外部，繞過中心滑輪91伸向穹頂3的邊緣方向，中間穿過兩個導向滾輪92后，通過滑車93延伸至罐壁5的頂部位置。罐壁5的頂部設有t型架6和調(diào)節(jié)裝置7，平衡鋼絲繩1繞過t型架6后與調(diào)節(jié)裝置7連接，調(diào)節(jié)裝置7與罐壁5的頂部連接。其中，在本發(fā)明中，調(diào)節(jié)裝置7采用花籃螺栓結構，并且在罐壁5的頂部設有預埋吊耳51，用于固定調(diào)節(jié)裝置7。這樣通過操作花籃螺栓可以改變平衡鋼絲繩1的長度，從而實現(xiàn)對平衡鋼絲繩1的拉力調(diào)整。此外，在平衡鋼絲繩1穿過導向滾輪92時，優(yōu)選采用繞過導向滾輪91一整圈的繞線方式，這樣可以使平衡鋼絲繩1與導向滾輪92保持穩(wěn)定連接。

優(yōu)選的，在本發(fā)明中，平衡鋼絲繩1與位于罐底2中心位置的固定臺21進行固定連接，并且固定臺21與穹頂3的中心孔沿豎直方向?qū)R。這樣可以減少位于穹頂3內(nèi)部平衡鋼絲繩1的布線長度，減少平衡鋼絲繩1的使用量，降低施工成本和平衡鋼絲繩1的自身重量對拉力調(diào)整精度的影響。

優(yōu)選的，在本發(fā)明中，中心滑輪91采用定滑輪結構。這樣不僅可以將平衡鋼絲繩1的走向由豎直方向調(diào)整為沿穹頂3的外表面方向，而且可以使平衡鋼絲繩1的走向保持穩(wěn)定，從而避免在氣頂升操作過程中由于平衡鋼絲繩1的走向不穩(wěn)定而影響穹頂3的平穩(wěn)上升。此外，滑車93采用開口單輪滑車，其中滑車93的車鉤部分與穹頂3外表面上的固定件連接，平衡鋼絲繩1繞過滑車93的滑輪部分伸向罐壁5的頂部。

步驟二，建立模型，確定平衡鋼絲繩的調(diào)整力與變形量關系。結合圖4所示，將兩個導向滾輪92以及之間的平衡鋼絲繩1作為對象建立模型，并對該模型中的平衡鋼絲繩1施加一個調(diào)整力使其發(fā)生形變產(chǎn)生變形量，形成以兩個導向滾輪92以及調(diào)整力的施加點為三個頂點的三角模型。

首先，建立一個三角尺寸模型，且為等腰三角形。該等腰三角形的底線長度與兩個導向滾輪92之間的距離尺寸相等為l1，高線長度為l2，底角為α，則等腰三角形的tanα＝(2*l2)/l1。在本發(fā)明中，將底線長度l1和高線長度l2的尺寸比例設定為200:1～400:1，使等腰三角形的tanα與sinα近似相等，即sinα≈tanα＝(2*l2)/l1。

然后，建立一個三角力學模型，以三角形的頂點作為受力分析點。由于，三角模型是通過對平衡鋼絲繩1施加調(diào)整力，克服平衡鋼絲繩1的拉力而成。因此，該三角形頂點所受的兩個沿三角形邊線的作用力f1相等，并且與平衡鋼絲繩1的拉力大小相等，垂直于底線的作用力f2即為施加在兩個導向滾輪92之間平衡鋼絲繩1上的調(diào)整力。在對平衡鋼絲繩1的安全拉力進行調(diào)整時，沿三角形邊線的作用力f1等于平衡鋼絲繩1的安全拉力值，通過對調(diào)整力f2的大小進行調(diào)整，使該三角力學模型的底角為α，即sinα＝f2/(2*f1)。

最后，根據(jù)相似三角形判定定理：兩個等腰三角形，如果底角相等，那么這兩個等腰三角形相似。這樣三角尺寸模型與三角力學模型作為相似三角形，sinα＝(2*l2)/l1＝f2/(2*f1)。此時，三角尺寸模型中的高線長度l2即為三角力學模型中由于施加調(diào)整力f2而使平衡鋼絲繩1產(chǎn)生的變形量。因此，對兩個導向滾輪92之間的平衡鋼絲繩1施加調(diào)整力f2且該調(diào)整力位于該段平衡鋼絲繩中間位置時，調(diào)整力f2與由此產(chǎn)生的變形量l2之間的關系為：f2＝[(4*f1)/l1]*l2。

步驟三，對平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整。

首先，根據(jù)平衡鋼絲繩1的安全拉力值f1，兩個導向滾輪92之間的距離尺寸l1以及設定的形變量l2，確定施加給平衡鋼絲繩1的調(diào)整力f2。

然后，通過拉力工具81對位于兩個導向滾輪92之間的平衡鋼絲繩1施加調(diào)整力f2進行提拉操作使平衡鋼絲繩1發(fā)生形變，借助測量尺100對平衡鋼絲繩1的形變量l2進行測量，并通過調(diào)節(jié)裝置7對平衡鋼絲繩1的形變量進行調(diào)整，最終使調(diào)整力f2與形變量l2之間的關系為f2＝[(4*f1)/l1]*l2。其中，拉力工具81施加調(diào)整力f2的位置與兩個導向滾輪92之間平衡鋼絲繩1的中間位置重合。

結合圖5所示，對平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整的具體步驟為：

首先，在對平衡鋼絲繩1進行提拉操作前，測量平衡鋼絲繩1與穹頂3的外表面之間距離l3。然后，對平衡鋼絲繩1進行提拉操作并保持作用力為f2，測量提拉位置與穹頂3的外表面之間距離l4。如果平衡鋼絲繩1的實際形變量(l4-l3)＞l2，則形成的底角大于α，這樣在保持作用力f2不變的情況下，平衡鋼絲繩1的實際拉力值小于安全拉力值。此時，對調(diào)節(jié)裝置7進行調(diào)整，縮短固定臺21和t型架6之間平衡鋼絲繩1的長度，使平衡鋼絲繩1的實際形變量減小、實際拉力值增大，直至(l4-l3)＝l2，即平衡鋼絲繩1的實際拉力值等于安全拉力值。反之，如果平衡鋼絲繩1的實際形變量(l4-l3)＜l2，則形成的底角小于α，這樣在保持作用力f2不變的情況下，平衡鋼絲繩1的實際拉力值大于安全拉力值。此時，對調(diào)節(jié)裝置7進行調(diào)整，增加固定臺21和t型架6之間平衡鋼絲繩1的長度，使平衡鋼絲繩1的實際形變量增加、實際拉力值減小，直至(l4-l3)＝l2，即平衡鋼絲繩1的實際拉力值等于安全拉力值。

在天津和廣西的lng項目中，對30000m³儲罐穹頂進行氣頂升操作時，采用了本發(fā)明調(diào)整lng儲罐穹頂平衡鋼絲繩拉力的方法對穹頂平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整。其中，根據(jù)穹頂?shù)闹亓σ约八x用平衡鋼絲繩的拉力強度要求，沿儲罐的圓周方向在穹頂?shù)耐獗砻婢加?4組滑輪組件，用于安裝和固定24根平衡鋼絲繩，這樣每根鋼絲繩的安全拉力值大約為15000n，即f1＝15000n。此外，優(yōu)選的，將兩個導向滾輪之間的距離設置為中心滑輪和滑車之間弧線長度的1/3，并且使兩個導向滾輪之間的中間位置與中心滑輪和滑車之間弧線的中間位置對齊，以便于均衡提拉點兩側平衡鋼絲繩的長度，使提拉點兩側的平衡鋼絲繩重量大致相等，進而在保持三角力學模型為等腰三角形的情況下使兩個邊線上的拉力值相等，從而減小拉力調(diào)整過程中平衡鋼絲繩自身重量對拉力調(diào)整精度的影響。針對30000m³儲罐來說，兩個導向滾輪之間的距離l1≈8000mm，根據(jù)l1:l2＝(200～400)，變形量的取值范圍為l2＝(20～40)mm，選取l2＝30mm；根據(jù)f2＝[(4*f1)/l1]*l2，則施加的調(diào)整力f2＝225n。這樣借助量程為500n的拉力計即可以完成平衡鋼絲繩的拉力調(diào)整，并且量程為500n的拉力計市場價格只有幾百元，因此可以借助多個拉力計同時對24根平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整，不僅大大降低了拉力計設備的投入成本，而且提高了對平衡鋼絲繩的拉力調(diào)整效率。這樣可以對所有平衡鋼絲繩進行拉力調(diào)整操作，使其滿足安全拉力的要求，同時保證了平衡鋼絲繩相互之間的拉力相等。

在天津和廣西的lng項目中，采用本發(fā)明的方法完成平衡鋼絲繩的拉力調(diào)整后，在穹頂氣頂升過程中穹頂?shù)膬A斜偏差實測值在50mm以內(nèi)，其中施工規(guī)范要求在350mm以內(nèi)，穹頂升至安裝位置時的實際旋轉(zhuǎn)偏差在3mm以內(nèi)，其中施工規(guī)范要求在20mm以內(nèi)，從而大大提高了穹頂氣頂升過程的穩(wěn)定性，保證了穹頂施工的質(zhì)量。