煉鐵高爐主卷揚(yáng)機(jī)卷筒大齒圈更換方案

【摘要】此論文介紹了酒鋼煉鐵一工序2#高爐中修中主卷揚(yáng)機(jī)卷筒大齒圈更換項目中，齒圈、滾筒設(shè)備的吊運(yùn)方案設(shè)計及實施過程。

【關(guān)鍵詞】方案；高爐斜橋；設(shè)備重心；杠桿原理；推移

1、檢修概況

高爐主卷揚(yáng)機(jī)是高爐卷揚(yáng)上料系統(tǒng)中的主體設(shè)備，位于2#高爐西側(cè)高爐上料斜橋下方的主卷揚(yáng)室內(nèi)，主卷揚(yáng)室室內(nèi)地面與室外公路地面豎直距離為8米，主卷所處房間中心線與室外公路中心線水平距離為8.5米。圖紙標(biāo)注拆除外運(yùn)部分（主卷鋼絲繩滾筒與齒圈）自重：22500Kg 外形尺寸：φ2600*4350，此設(shè)備于1989年安裝投用。此次進(jìn)行大齒圈更換距離安裝時已經(jīng)近20年來，為投用后首次檢修，需要更換的大齒圈是和卷筒通過螺栓連接在一起的，并且共同安裝在一根主軸上，而主卷揚(yáng)室沒有相應(yīng)的起重設(shè)施，并且受到場地限制，無法就近檢修施工，需要吊運(yùn)到地面上進(jìn)行檢修，完成大齒圈的更換。

2、檢修難點

檢修前，多方聯(lián)系、咨詢一些當(dāng)年曾經(jīng)參與主卷設(shè)備安裝的人員，了解到當(dāng)年室內(nèi)起重設(shè)施與現(xiàn)在相同，根本無法滿足施工要求，當(dāng)年也曾將齒圈拆下過，采取的安裝方案是：將主卷揚(yáng)室北側(cè)山墻全部拆除，在主卷設(shè)備正北側(cè)地面上，使用120噸吊車，配合室內(nèi)的3噸電葫蘆，將主卷筒逐步移出，然后120噸吊、50噸吊車配合將大齒圈吊出主卷揚(yáng)室。而此次檢修相比89年的施工（參照圖1）存在的困難有：一是主卷室已經(jīng)全部封閉，北山墻上已經(jīng)敷設(shè)了電纜橋架，如果全部拆除，工作量非常大，而且關(guān)系到電纜的處理。二是主卷揚(yáng)室正北側(cè)地面原吊裝場地已經(jīng)敷上了鐵道，占用鐵道必須墊平鐵道，而且1#高爐處于正常生產(chǎn)狀況，封道時間不易超過1個小時。三是當(dāng)時安裝時，主卷底座還可以移動，而今底座已經(jīng)澆注固定，加上周圍其他設(shè)施，主卷室內(nèi)地面無法使用，只能懸空外移。四是懸空吊起主卷筒，受到主卷揚(yáng)室屋面限制，室內(nèi)無所需的吊點和起升空間，而且還要克服作業(yè)安全性低、起重工作量非常大等諸多不利因素。因此原來的吊裝方案在年修時間內(nèi)無法實施。在此情況下，采用由最終目標(biāo)倒推的方法，結(jié)合無起重設(shè)施重物平移的方法以及主卷筒的實際工作方式等幾方面的情況，提出借用斜橋設(shè)置主卷垂直起吊吊點，主卷筒原地起吊，利用主卷底座設(shè)置支架，支架上搭設(shè)軌道，使用軌道及小車將主卷水平推移到理想吊點的方法，進(jìn)行此次施工。此方案解決了主卷垂直起吊問題，避開了鐵路、減小了主卷揚(yáng)室三墻拆除的面積，不用移動電纜槽，又可以實現(xiàn)主卷移出后，達(dá)到外部檢修的目標(biāo)。

3、方案的制定和輔助設(shè)施的設(shè)計

3.1方案制定

根據(jù)此次設(shè)備吊運(yùn)的目標(biāo)（將主卷揚(yáng)滾筒在室內(nèi)吊起，越過卷揚(yáng)北側(cè)軸承包支座，移到室外吊裝點，然后吊到地面運(yùn)走檢修），結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境環(huán)境、固有設(shè)施相對位置、以及吊裝設(shè)備的具體情況，制定如下檢修方案。

3.1.1選擇主卷揚(yáng)室東北側(cè)地面公路為120噸汽車吊車的站位點，將來如圖一所示，將到達(dá)D點的主卷揚(yáng)滾筒及大齒圈吊下，放置在公路上的平板車上。

3.1.2如圖一所示在D點吊主卷揚(yáng)滾筒及大齒圈，必須將主卷揚(yáng)及大齒圈由C點移到D點，而滾筒北軸承座支架為不可拆支架，因此需要將主卷揚(yáng)滾筒及大齒圈（后文簡稱主卷）在C點吊起，然后移到D點。實現(xiàn)將重22.5噸的主卷吊起和水平運(yùn)輸是此項工作的核心。

3.1.2.1由于主卷揚(yáng)室室內(nèi)無可用的吊裝設(shè)備和設(shè)施，如圖二所示，實現(xiàn)吊起主卷的方案是沿著日常生產(chǎn)時主卷揚(yáng)鋼絲繩的牽引方向，在上料斜橋上設(shè)置兩根吊裝梁（圖二中A點、B點），由吊裝梁上垂下四根鋼絲繩，穿過斜橋底板和屋面上的主卷揚(yáng)工作孔，進(jìn)入室內(nèi)作4個吊點。吊點上掛設(shè)4個10噸手拉葫蘆作為主卷豎直起升設(shè)備。

3.1.2.2主卷水平外移只能選擇主卷揚(yáng)室內(nèi)地面為載體，在其上安裝托架，托架高度越過主卷滾筒軸承座支座，在支架上敷設(shè)軌道，通過軌道將主卷由C點推移到D點。

為保證安全（即減少主卷筒豎直起吊后的空中停留時間）和托架制作安裝的方便，將托架分成兩部分制作，即主托架和輔助托架，主輔托架上安裝軌道。主托架將來安裝在主卷筒北側(cè)軸承座北側(cè)，并且伸出主卷室北山墻3.5米；輔助托架將來待主卷筒吊起后，安裝在主卷筒正下方。主托架和輔助托架之間（0.6米）使用軌道連接。

為方便主卷移動，避免主卷轉(zhuǎn)動，主卷和托架軌道之間設(shè)置帶四個輪子的支座式小車，將來主卷被捆綁在支座式小車上，由小車攜帶主卷沿托架軌道完成主卷移動。

3.1.3待地面檢修完畢，以相反的操作將主卷筒安裝回工作位置。

3.2輔助設(shè)施的設(shè)計

3.2.1詳細(xì)查閱主卷筒圖紙，根據(jù)設(shè)備形狀和各部分重量計算出設(shè)備的重心位置，根據(jù)重心確定將來吊車起吊的鋼絲繩鎖點。計算繩長和繩子夾角，確定主卷筒最佳起吊位置，重心位于山墻外墻外1.8米處，即圖一D點。

3.2.2根據(jù)設(shè)備重心距離北端面的距離，計算出外伸軌道距長度，由山墻外墻面計算，伸出山墻外表面3.5米。

3.2.3根據(jù)主卷筒平移中托架的受力情況，選擇主卷的兩個地腳螺栓（M56）作為主托架錨固點，將來承受最大拉力12噸。

3.2.4依據(jù)錨固點和主卷筒尺寸確定，托架軌道寬度1700毫米。

3.2.4依據(jù)主卷北側(cè)軸承包支座高度1250毫米（相對主卷室內(nèi)地面），托架頂面設(shè)計高度1260毫米。

3.2.5依據(jù)主卷揚(yáng)室的地面下方承重梁的布置、托架懸臂式外伸，主托架如圖三

綜合以上設(shè)計要求，設(shè)計出的主托架如圖三所示，使用時，M點為主支撐點，坐落在主卷室北山墻下方的主承重梁上。N點為錨固點，其固定在主卷北側(cè)軸承座的安裝螺栓上。當(dāng)主卷由C點移到D點過程中，主卷重心在山墻體（主支撐點）室內(nèi)側(cè)時，N點承受壓力，主卷在山墻體室外側(cè)時，N點承受拉力。

主卷外移完成時，通過軌道端部的車檔擋住主卷支座式小車，將主卷的重心限制在D點，此時主托架受力形式如圖四所示，D點為主卷推移出的最終位置，G為主卷重力。

依據(jù)杠桿原理，1960*F1=1800*G，（G=22.5噸），所以F1為20.66噸。而由設(shè)置N點為原點，則（1800+1960）*G=1960*F2，那么F2為43.16噸。校核地腳螺栓（M56）的承載能力每條最小許用拉力約為27噸，兩條共用，完全滿住需要。

其它主輔托架結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)校核過，不再詳述。

4、檢修作業(yè)

4.1將南北大料車入罐坑，主卷繩頭固定。

4.1.1具備施工條件后，清理斜橋上及四周的人員。

4.1.2北大料車堆坑，后在主卷室拆開北大料車鋼絲繩與主卷筒的固定點，打卡子將鋼絲繩繩頭牢固固定在卷揚(yáng)室內(nèi)。

4.1.3操作主卷揚(yáng)，南大料車堆坑，后在主卷室拆開南大料車鋼絲繩與主卷筒的固定點，打卡子將鋼絲繩繩頭牢固固定在卷揚(yáng)室內(nèi)。

4.2拆除主卷筒周圍設(shè)施，同時安裝主托架。

4.2.1聯(lián)系自動化拆除主卷筒上的限位等電器設(shè)施（要求清理干凈，需要進(jìn)行防護(hù)的作好防護(hù)，對機(jī)械施工人員明確注意事項）。

4.2.2拆除主卷筒事故抱閘（要求從基礎(chǔ)座子上拆除），拆除主卷北側(cè)限位架子（可以提前要求自動化連同電器部分一同拆除）、大齒圈上蓋、傳動齒輪、主卷軸承上蓋。

4.2.3同時組織人員聯(lián)系吊車（120噸汽車吊）站位，使用吊車安裝主托架。

4.3同步斜橋上安裝吊裝梁、掛鋼絲繩，設(shè)置手拉葫蘆（4個 10噸），用鋼絲繩鎖主卷和大齒圈（注意避開支座式小車的安裝位置），設(shè)置外拉點和外拉手拉葫蘆。

4.4主卷外移、落地、拉運(yùn)。

4.4.1使用斜橋吊裝鋼絲繩上的4個10噸手拉葫蘆將主卷和大齒圈吊起，待吊離基礎(chǔ)面900時，將輔助托架移入主卷下部，然后使用鋼軌將主托架和輔助托架連接在一起，焊接固定牢靠（此處要求后安裝部分的鋼軌與主托架上已安裝好的鋼軌在同一直線上，軌面平齊，軌道對接的接縫間隙不大于2毫米）。

4.4.2繼續(xù)將滾筒提高，使主卷筒的底面與主卷揚(yáng)室內(nèi)地面間距達(dá)到2000毫米時，將支座式小車由地面吊上放置在主托架上，然后沿鋼軌推移，進(jìn)入滾筒下方。

4.4.3找好主卷筒和支座式小車的相對位置（保證主卷筒落下后可以平穩(wěn)的落入支座式小車），然后緩慢松斜橋吊裝鋼絲繩上的4個10噸手拉葫蘆，將主卷筒放入支座式小車，檢查全部落到位后，固定支座式小車和主卷筒。

4.4.4在主托架和支座式小車之間掛手拉葫蘆將主卷筒向外拉，待到主卷和大齒圈的重心到達(dá)主卷室北墻位置時，將吊車吊運(yùn)的鋼絲繩栓在主卷同上，并且掛上吊車鉤頭，指揮吊車微微吃力，然后繼續(xù)將滾筒外移，直至吊車吊點垂直。

4.4.5指揮吊車起吊，然后將主卷卸到板車上，運(yùn)輸?shù)降孛鏅z修點。

4.5待檢修計劃大齒圈更換完成后，將主卷以與拆除相反的順序，拉運(yùn)、吊起、推入主卷室內(nèi)，安裝就位。

5、結(jié)束語

通過這種檢修方法，完成了檢修項目，在不影響其它工作的情況下，以最小的輔助工作量，實現(xiàn)了安全、高效檢修的目標(biāo)，也為移動封閉空間內(nèi)的重物提供了參考。但是，檢修中也出現(xiàn)了由于設(shè)計缺陷，導(dǎo)致支座式小車輪無法轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象，這方面還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]趙熙元.《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》.冶金工業(yè)出版社，1995.12

[3]黎桂英等編.《最新實用五金手冊》.廣東科技出版社，1991.7

作者簡介

張金意 男 1991年7月畢業(yè)于北京科技大學(xué)機(jī)械工程系 專業(yè)：冶金機(jī)械 工程師。