申请/专利权人：西安长庆科技工程有限责任公司;中国石油天然气集团有限公司

申请日：2019-04-16

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN110046429B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2020.11.10#专利申请权的转移;2019.08.16#实质审查的生效;2019.07.23#公开

摘要：本发明提供了一种用于一体化装置的吊架及其设计方法，所述吊架包括起吊板、加强筋一、起吊梁、加强筋二、连接板、钢丝绳一，所述起吊板与起吊梁之间通过连接板连接，连接板与钢丝绳一的一端连接，钢丝绳一的另一端与一体化装置的橇座吊耳连接；所述起吊板的两侧焊接有连接起吊板和起吊梁的加强筋一，起吊梁的内部焊接有多根加强筋二。本发明通过建立力学模型，计算出一体化装置的重心，将起吊位置与一体化装置的重心的X、Y轴重合，根据起吊位置设计出专用吊架，对吊架的材料进行强度、刚度计算，满足单台吊车的起吊要求。

主权项：1.一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于，该用于一体化装置的吊架包括起吊板（1）、加强筋一（2）、起吊梁（3）、加强筋二（4）、连接板（5）、钢丝绳一（6），所述起吊板（1）与起吊梁（3）之间通过连接板（5）连接，连接板（5）与钢丝绳一（6）的一端连接，钢丝绳一（6）的另一端连接一体化装置的橇座吊耳；所述起吊板（1）的两侧焊接有连接起吊板（1）和起吊梁（3）的加强筋一（2），起吊梁（3）的内部焊接有多根加强筋二（4）；所述用于一体化装置的吊架的设计方法，包括以下步骤：S1.计算一体化装置中的各设备的重心，分别为M1（X1，Y1），M2（X2，Y3），M3（X3，Y3）……Mn（Xn，Yn），根据重心公式， ，求解出整个一体化装置的重心坐标（Xa，Yb）；S2.在起吊板（1）与一体化装置重心Xa重合处开设起吊孔，并将该起吊孔作为吊架的起吊点；S3.根据吊架的起吊点，计算出所选用起吊板（1）和起吊梁（3）的组合惯性矩；S4.根据起吊板（1）和起吊梁（3）的组合惯性矩，对吊架进行中点处最大挠度计算；S5.根据步骤S3和S4的计算结果，选出满足刚度要求的起吊板（1）和起吊梁（3）尺寸；S6.校核起吊孔处截面的剪切强度是否满足起吊强度要求；S7.根据整个一体化装置重心Yb，计算出钢丝绳一（6）的长度。

全文数据：一种用于一体化装置的吊架及其设计方法技术领域本发明属于起吊设备技术领域，具体涉及一种用于一体化装置的吊架及其设计方法。背景技术在油田生产过程中，一体化装置替代常规中、小站场的比例逐年升高，由于一体化装置结构复杂、零部件多、重心位置不易确定，大型一体化装置起吊作业难度比较大，一般需要两台以上的吊车配合作业，操作难度大、作业费用高，起吊过程也存在一定安全隐患。发明内容为了满足现场吊装安全要求，本发明提供了一种用于一体化装置的吊架及其设计方法，解决了现有起吊作业操作难度大、作业费用高及安全隐患等问题。为此，本发明所采用的技术方案如下：一种用于一体化装置的吊架，所述一体化装置置于橇座上，橇座的两端设有吊耳，该吊架包括起吊板、加强筋一、起吊梁、加强筋二、连接板、钢丝绳一，所述起吊板与起吊梁之间通过连接板连接，连接板与钢丝绳一的一端连接，钢丝绳一的另一端与一体化装置的橇座吊耳连接；所述起吊板的两侧焊接有连接起吊板和起吊梁的加强筋一，起吊梁的内部焊接有多根加强筋二。所述起吊板呈三角形，且起吊板上开设有起吊孔，该起吊孔通过钢丝绳二与吊车连接。所述钢丝绳一通过钢丝绳卡与一体化装置的橇座吊耳连接。所述钢丝绳一的长度可通过钢丝绳卡进行长度调节。一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.计算一体化装置中的各设备的重心，分别为M1X1，Y1，M2X2，Y3，M3X3，Y3……MnXn，Yn，根据重心公式求解出整个一体化装置的重心坐标Xa，Yb；S2.在起吊板与一体化装置重心Xa重合处开设起吊孔，并将该起吊孔作为吊架的起吊点；S3.根据吊架的起吊点，计算出所选用起吊板和起吊梁的组合惯性矩；S4.根据起吊板和起吊梁的组合惯性矩，对吊架进行中点处最大扰度计算；S5.根据以上计算公式，选型出满足刚度要求的起吊板和起吊梁尺寸；S6.校核起吊孔处截面的剪切强度是否满足起吊强度要求；S7.根据整个一体化装置重心Yb，计算出钢丝绳一的长度。所述步骤S3起吊板和起吊梁的组合惯性矩通过以下步骤获得：S301.确定形心和中心轴的位置，将起吊板和起吊梁的连接截面划分为Ⅰ、Ⅱ两个形状，取起吊板和起吊梁整个截面的中性轴为Z轴，取与起吊梁的截面底边相重合的z＇轴为参考轴，则起吊板的面积为起，吊板形心至z＇轴的距离为：起吊梁的面积AⅡ由型钢表查得，起吊梁形心至z＇轴的距离为整个截面形心C至z＇轴的距离则为式中y′I-起吊板形心至z＇轴的距离cm；y′II-起吊梁形心至z＇轴的距离cm；b-起吊板的宽度cm；h-起吊板的高度cm；H-起吊点高度cm；AⅠ-起吊板的面积；AⅡ-起吊梁的面积；S302.分别确定起吊板、起吊梁对中性轴Z的惯性矩，设起吊板、起吊梁的形心轴分别为z1和z2，则起吊板距中性轴Z的距离为aⅠ＝CC1，起吊梁距中性轴Z的距离为aⅡ＝CCⅡ由平行移轴公式，进一步确定起吊板、起吊梁2对中性轴z的惯性矩分别为：式中C-整个组合截面的形心；CⅠ-起吊板形心；CⅡ-起吊梁形心；-截面I对Z1轴的惯性矩；-截面Ⅱ对Z2轴的惯性矩；S303.确定起吊板和起吊梁的组合惯性矩，起吊板和起吊梁的组合惯性矩为将起吊板、起吊梁对中性轴Z的惯性矩相加，得Ⅰz＝ⅠzI+ⅠzⅡ。所述步骤S4中点处最大挠度的计算公式为：式中P-集中载荷N，取一体化装置的总质量；L-取起吊梁跨度m；E-取弹性模量pa。所述步骤S5起吊板和起吊梁尺寸应满足满足所述步骤S6起吊孔处截面的剪切强度通过以下公式校核：式中τ-起吊孔开孔处截面的切应力；Q-剪切面上的剪力，取一体化装置总质量；A-剪切面面积；[τ]-材料的许用切应力。所述步骤S7中钢丝绳一长度的计算公式为式中α-钢丝绳二与吊架起吊点垂直方向的夹角；Yb-一体化装置Y轴的重心坐标；a-一体化装置的橇座左端至橇座吊耳左端的距离；H-起吊点高度。本发明的有益效果：1.结构简单、起吊安全。本发明通过建立力学模型，计算出一体化装置上设备重心，将起吊位置与一体化装置的重心的X、Y轴重合，根据起吊位置设计出专用吊架，对吊架的材料进行强度、刚度计算，满足单台吊车的起吊要求。2.钢丝绳长度通过钢丝绳卡进行长度调节，可以在不同的专用吊架上使用，方便更换。3.该吊架可以避免在起吊过程中对一体化装置的破坏，吊件的所有零件均未和一体化装置外形碰撞，可以有效保护一体化装置中的保温结构。附图说明图1为一种用于一体化装置的吊架的主视图；图2为一种用于一体化装置的吊架的侧视图；图3为图1中A-A处的剖面图。附图标记说明：1、吊板，2、加强筋一，3、起吊梁，4、加强筋二，5、连接板，6、钢丝绳一，7、钢丝绳卡，8、钢丝绳二。具体实施方式实施例1如图1所述的一种用于一体化装置的吊架，所述一体化装置置于橇座上，橇座的两端设有吊耳，该吊架包括起吊板1、加强筋一2、起吊梁3、加强筋二4、连接板5、钢丝绳一6，所述起吊板1与起吊梁3之间通过连接板5连接，连接板5与钢丝绳一6的一端连接，钢丝绳一6的另一端与一体化装置的橇座吊耳连接；所述起吊板1的两侧焊接有连接起吊板1和起吊梁3的加强筋一2，起吊梁3的内部焊接有多根加强筋二4。所述起吊板1上开有起吊孔，用于与吊车连接，满足单台吊车起吊要求；加强筋一2的设置可满足起吊时吊架的强度和刚度要求；利用起吊梁3满足起吊时吊架的强度和刚度要求；利用加强筋二4满足起吊时吊架的强度和刚度要求。用钢丝绳二8将起吊板1中的起吊孔和吊车连接，起吊板1、起吊梁3和连接板5焊接在一起，钢丝绳一6将连接板5和一体化装置的橇座吊耳相连接，缓慢起吊起吊板1上的钢丝绳二8，可以实现单台吊车起吊整个一体化装置的效果。实施例2在实施例1的基础上，所述起吊板1呈等腰三角形，起吊板1上开有起吊孔，该起吊孔通过钢丝绳二8与吊车连接，满足单台吊车起吊要求。所述起吊孔的开设位置与一体化装置重心X轴重合，将起吊板1和吊车连接一起，保证一体化装置在X轴起吊时平稳。所述钢丝绳一6的长度由一体化装置重心Y轴决定，确保起吊位置与一体化装置重心Y轴重合，保证一体化装置在Y轴起吊时平稳。所述钢丝绳一6与连接板5和一体化装置的橇座吊耳连接，通过钢丝绳卡7固定，且所述钢丝绳一6长度可通过钢丝绳卡7进行长度调节，可以在不同的吊架上使用，方便更换。实施例3一种用于一体化装置的吊架的设计方法，包括以下步骤:S1.计算一体化装置中的各设备的重心，分别为M1X1，Y1，M2X2，Y3，M3X3，Y3……MnXn，Yn，根据重心公式求解出整个一体化装置的重心坐标Xa，Yb；S2.在起吊板1与一体化装置重心Xa重合处开设起吊孔，并将该起吊孔作为吊架的起吊点；S3.根据吊架的起吊点，计算出所选用起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩；S4.根据起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩，对吊架进行中点处最大扰度计算；S5.根据以上计算公式，选型出满足刚度要求的起吊板1和起吊梁3尺寸；S6.校核起吊孔处截面的剪切强度是否满足起吊强度要求；S7.根据整个一体化装置重心Yb，计算出钢丝绳一6的长度。实施例4在实施例3的基础上，如图2、图3所示，所述起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩通过以下步骤获得：S301.确定形心和中心轴的位置，将起吊板1和起吊梁3的连接截面划分为Ⅰ、Ⅱ两个形状，取起吊板1和起吊梁3整个截面的中性轴为Z轴，取与起吊梁3的截面底边相重合的z＇轴为参考轴，则起吊板1的面积为AⅠ＝bh，起吊板1形心至z＇轴的距离为起吊梁3的面积AⅡ由型钢表查得，起吊梁3形心至z＇轴的距离为整个截面形心C至z＇轴的距离则为式中y′I-起吊板形心至z＇轴的距离cm；y′II-起吊梁形心至z＇轴的距离cm；b-起吊板的宽度cm；h-起吊板的高度cm；H-起吊点高度cm；AⅠ-起吊板的面积；AⅡ-起吊梁的面积；S302.分别确定起吊板1、起吊梁3对中性轴Z的惯性矩，设起吊板1、起吊梁3的形心轴分别为z1和z2，则起吊板1距中性轴Z的距离为aⅠ＝CC1，起吊梁3距中性轴Z的距离为aⅡ＝CCⅡ由平行移轴公式，进一步确定起吊板1、起吊梁3对中性轴z的惯性矩分别为：式中C-整个组合截面的形心；CⅠ-起吊板形心；CⅡ-起吊梁形心；-截面I对Z1轴的惯性矩；-截面Ⅱ对Z2轴的惯性矩；S303.确定起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩，起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩为将起吊板1、起吊梁3对中性轴Z的惯性矩相加，得Iz＝IzI+Izrr实施例5在实施例3的基础上，所述中点处最大挠度的计算公式为：式中P-集中载荷N，取一体化装置的总质量；L-取起吊梁跨度m；E-取弹性模量pa；如果所选起吊梁3和起吊板1的尺寸满足则刚度满足要求。实施例6在实施例3的基础上，所述起吊孔处截面的剪切强度通过以下公式校核：式中τ-起吊孔开孔处截面的切应力；Q-剪切面上的剪力，取一体化装置总质量；A-剪切面面积；[τ]-材料的许用切应力。通过以上公式，可校核起吊板开孔的强度是否满足起吊强度要求。实施例7在实施例3的基础上，如图2所示，所述钢丝绳一6长度的计算公式为式中α-钢丝绳二与吊架起吊点垂直方向的夹角；Yb-一体化装置Y轴的重心坐标；a-一体化装置的橇座左端至橇座吊耳左端的距离；H-起吊点高度。本发明利用工程力学方法，建立力学模型，分别求解出各个装置的重心，根据重心计算公式，计算出整个一体化装置的重心，将计算结果作为专用吊架的设计依据，使起吊位置的X、Y轴与一体化装置的重心的X、Y轴重合，并根据起吊位置设计出专用吊架，并对吊架的材料进行强度、刚度计算，满足单台吊车的起吊要求。

权利要求：1.一种用于一体化装置的吊架，所述一体化装置置于橇座上，橇座的两端设有吊耳，其特征在于：该吊架包括起吊板1、加强筋一2、起吊梁3、加强筋二4、连接板5、钢丝绳一6，所述起吊板1与起吊梁3之间通过连接板5连接，连接板5与钢丝绳一6的一端连接，钢丝绳一6的另一端与一体化装置的橇座吊耳连接；所述起吊板1的两侧焊接有连接起吊板1和起吊梁3的加强筋一2，起吊梁3的内部焊接有多根加强筋二4。2.根据权利要求1所述的一种用于一体化装置的吊架，其特征在于：所述起吊板1呈等腰三角形，且起吊板1上开设有起吊孔，该起吊孔通过钢丝绳二8与吊车连接。3.根据权利要求1所述的一种用于一体化装置的吊架，其特征在于：所述钢丝绳6通过钢丝绳卡7与一体化装置的橇座吊耳连接。4.根据权利要求3所述的一种用于一体化装置的吊架，其特征在于：所述钢丝绳6的长度可通过钢丝绳卡7进行长度调节。5.一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.计算一体化装置中的各设备的重心，分别为M1X1，Y1，M2X2，Y3，M3X3，Y3……MnXn，Yn，根据重心公式求解出整个一体化装置的重心坐标Xa，Yb；S2.在起吊板1与一体化装置重心Xa重合处开设起吊孔，并将该起吊孔作为吊架的起吊点；S3.根据吊架的起吊点，计算出所选用起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩；S4.根据起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩，对吊架进行中点处最大扰度计算；S5.根据以上计算公式，选型出满足刚度要求的起吊板1和起吊梁3尺寸；S6.校核起吊孔处截面的剪切强度是否满足起吊强度要求；S7.根据整个一体化装置重心Yb，计算出钢丝绳6的长度。6.根据权利要求5所述的一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于：所述步骤S3起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩通过以下步骤获得：S301.确定形心和中心轴的位置，将起吊板1和起吊梁3的连接截面划分为Ⅰ、Ⅱ两个形状，取起吊板1和起吊梁3整个截面的中性轴为Z轴，取与起吊梁3的截面底边相重合的z＇轴为参考轴，则起吊板1的面积为AI＝bh，起吊板1形心至z＇轴的距离为：起吊梁3的面积AⅡ由型钢表查得，起吊梁3形心至z＇轴的距离为整个截面形心C至z＇轴的距离则为式中y＇I-起吊板形心至z＇轴的距离cm；y＇Ⅱ-起吊梁形心至z＇轴的距离cm；b-起吊板的宽度cm；h-起吊板的高度cm；H-起吊点高度cm；AⅠ-起吊板的面积；AⅡ-起吊梁的面积；S302.分别确定起吊板1、起吊梁3对中性轴Z的惯性矩，设起吊板1、起吊梁3的形心轴分别为z1和z2，则起吊板1距中性轴Z的距离为aⅠ＝CC1，起吊梁3距中性轴Z的距离为aⅡ＝CCⅡ由平行移轴公式，进一步确定起吊板1、起吊梁3对中性轴z的惯性矩分别为：式中C-整个组合截面的形心；CⅠ-起吊板形心；CⅡ-起吊梁形心；-截面I对Z1轴的惯性矩；截面Ⅱ对Z2轴的惯性矩；S303.确定起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩，起吊板1和起吊梁3的组合惯性矩为将起吊板1、起吊梁3对中性轴Z的惯性矩相加，得Ⅰz＝ⅠzI+ⅠzⅡ。7.根据权利要求7所述的一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于：所述步骤S4中点处最大挠度的计算公式为：式中P-集中载荷N，取一体化装置的总质量；L-取起吊梁跨度m；E-取弹性模量pa。8.根据权利要求7所述的一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于：所述步骤S5起吊板1和起吊梁3尺寸应满足满足9.根据权利要求7所述的一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于：所述步骤S6起吊孔处截面的剪切强度通过以下公式校核：式中τ-起吊孔开孔处截面的切应力；Q-剪切面上的剪力，取一体化装置总质量；A-剪切面面积；[τ]-材料的许用切应力。10.根据权利要求7所述的一种用于一体化装置的吊架的设计方法，其特征在于：所述步骤S7中钢丝绳6长度的计算公式为式中α-钢丝绳二与吊架起吊点垂直方向的夹角；Yb-一体化装置Y轴的重心坐标；a-一体化装置的橇座左端至橇座吊耳左端的距离；H-起吊点高度。

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