大噸位起重機載荷試驗的解決方案

林秀浩

（溫州市特種設備檢測研究院 溫州 325000)

大噸位起重機載荷試驗的解決方案

林秀浩

（溫州市特種設備檢測研究院 溫州 325000)

本文介紹了國內(nèi)外試重水袋的發(fā)展現(xiàn)狀和水袋的結(jié)構(gòu)組成，從試重水袋的安全、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保、高精度等優(yōu)勢進行了論述。提出了大型起重機載荷試驗的解決方案，即水袋載荷試驗法。

大型 起重機 載荷試驗 試重 水袋

1 引言

起重機發(fā)展趨勢的一個方面是重點產(chǎn)品大型化。由于起重作業(yè)是一種高危性作業(yè)，若在使用過程中起重機械一旦發(fā)生事故，特別是大型起重設備，將會發(fā)生群死群傷的悲劇。為了避免事故的發(fā)生，需要對新裝、改造、大修、移裝的起重機進行監(jiān)督檢驗，以鑒定其制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量。而載荷試驗(額載、動載、靜載)是監(jiān)督檢驗中最重要的檢驗項目之一。通過載荷試驗可以檢驗起重機械的產(chǎn)品質(zhì)量及安全性能指標，例如起重機金屬結(jié)構(gòu)的連接、變形情況，制動器、起重量限制器和力矩限制器等安全裝置的有效狀況。

載荷試驗，對于小噸位的起重機難度并不大，可以用鋼錠、水泥塊、叉車等作為試重塊；然而對于大噸位的起重機，比如上百噸甚至上千噸的，就沒有那么簡單了，試重的制作、運輸、放置場地、捆綁、起吊、安全和精度都成問題。甚至可能因為起重機額定起重量太大找不到試重而沒有辦法做載荷試驗，這給安裝單位極及檢驗機構(gòu)帶來了很大的麻煩。直接導致一些大噸位的起重機沒有進行載荷試驗就投入使用，給起重機的使用留下很大的安全隱患，也給檢驗機構(gòu)和檢驗人員帶來法律責任風險。

2 國內(nèi)外起重機載荷試驗發(fā)展狀況

現(xiàn)在國際上公認的最安全、最有效的載荷試驗解決方法是吊載試重水袋。它是美國Water Weights公司于1979年首先發(fā)明的，以它的實用性、經(jīng)濟性和安全性著稱，現(xiàn)在已經(jīng)在船舶甲板強度測試、鉆井船懸臂梁測試、起重機載荷試驗等領域得到了應用。同時水袋在環(huán)境差的地方，也可以做軟體容器，長期儲存水、油等液體，還可用于物資投放和災區(qū)救援工作。在起重機試重方面，它將逐漸取代固體試重，成為主要的試重物。現(xiàn)在通過科學組合布置，多個試重水袋同時懸掛方式，試重質(zhì)量已經(jīng)可以達到1500t。

國內(nèi)在這方面還處于剛剛起步階段，最近幾年才出現(xiàn)生產(chǎn)和租賃試重水袋的公司，這項技術在起重機載荷試驗方面的應用也很少。國內(nèi)水袋載荷試驗比較典型的案例有：江蘇蘇州電科院450t龍門吊載荷實驗和貴州馬馬崖水電站QE700t（350t+350t）雙鉤橋式起重機載荷試驗。

3 試重水袋的結(jié)構(gòu)組成

試重水袋整體采用高強尼龍織物雙徑雙峰雙面PVC復合氣密材料，經(jīng)專用模具高壓熱合成型，袋體穿插高強度纖維吊索，使得水袋起吊安全得到充分保障。水袋裝滿水后呈水滴狀，水袋上設有若干根扁擔帶、收攏帶，其中扁擔帶下端連接于水袋底部設置的圓環(huán)上，若干根扁擔帶上端收攏后連接于水袋上方一點，收攏帶沿水袋本體表面橫向方向布置，水袋表面上部設置注水口，下部設置排水口，水袋表面還呈圓周狀均布設置有若干個拽點（如圖1所示），在使用過程中能有效避免水袋晃動的情況。目前單水袋最多能容納70t水。

圖1 重水袋的結(jié)構(gòu)組成

4 試重水袋的優(yōu)勢分析

4.1 安全性高

首先，傳統(tǒng)的固體試重塊，會因為捆扎不牢固或者鋒利的邊緣割斷捆綁鋼絲繩而造成傷亡事故。如果試重水袋發(fā)生類似的滑落及掉落事故，導致的最嚴重結(jié)果也就是水袋本體破裂，水從袋體中流出，可以給操作人員足夠的觀察反應時間，不會造成人員傷亡及損壞現(xiàn)場設備的情況。其次，與固體試塊的固定載荷不同，水袋的載荷是從零到額載線性增加的。在這個過程中，可以及時發(fā)現(xiàn)起重機的一些問題，比如制動器的性能、金屬的連接情況、主梁的性能（變形、強度等）等，來決定我們是否繼續(xù)加載，避免試驗過程中出現(xiàn)事故。

4.2 試驗成本低

使用少數(shù)人力即能完成大噸位載荷試驗。美國Water Weights公司曾就100t起重機載荷試驗做過比較。如果采用固體試塊，則需要5輛卡車運輸和5人在現(xiàn)場；而采用試重水袋，則只需要1輛卡車和2人在現(xiàn)場。由于運輸費的減少及需要人員數(shù)量的減少，而且無需制作吊籠及其他輔助工具，所以試驗成本方面比較其他方案節(jié)省了50%左右。

4.3 質(zhì)量輕，體積小

水袋采用PVC材料制成，可折疊，有效的減少占地面積。此外，布料質(zhì)量輕，強度大，方便運輸搬運。最大70t載荷水袋，搬運面積僅為2.95m×2.95m×2.95m，質(zhì)量為600kg，僅為滿載時質(zhì)量的1%左右，比傳統(tǒng)試重產(chǎn)品運輸重量小數(shù)10倍，對于在運輸不便利地區(qū)進行載荷試驗極為有利。

4.4 適用性廣

首先，試重水袋可以適用除升降機和機械式停車設備外的所有類別的起重機，包括橋門式、塔式、流動式、門座式、懸臂式、輕小型等各類起重機械設備；其次，水袋能滿足各種噸位起重機的載荷試驗要求。水袋的容量從1t～70t不等?？梢愿鶕?jù)不同的組合對各種噸位的起重機進行載荷試驗。再次，水袋所用材料安全、環(huán)保，具有耐低溫、耐腐蝕、耐油等特點，適用環(huán)境溫度為-50℃～80℃。因此水袋可以在酸堿、冷熱等惡劣條件下做載荷試驗，保證在極端環(huán)境下不會受到外界的影響而產(chǎn)生安全事故。

4.5 節(jié)能環(huán)保

無論是吊籠還是混凝土塊制作，都需要耗用大量鋼材和水泥等高能耗材料，不利于環(huán)保和節(jié)能減排。用水做試重荷載，有明顯的節(jié)能減排效益。試驗過程中沒有污染，試驗后水可以排回指定地點重復利用或不經(jīng)處理直接排回江河。試驗完畢后，吊籠或者混凝土塊往往是被廢棄，會給環(huán)境造成污染；而水袋則可長期重復利用，不會對環(huán)境造成污染。

4.6 滿足超大噸位載荷試驗要求

目前單最大裝水量達70t。對一般額定起重量在單鉤55t以下的小型起重機，利用1只水袋就可以滿足靜載試驗1.25倍起重量要求。對于上百噸乃至上千噸的超大型起重機，載荷實驗可采用“掛葡萄”的方式一次性根據(jù)實驗要求將水袋全部掛裝完成，然后根據(jù)不同實驗要求注入不同重量的水，即可滿足噸位要求。根據(jù)最新的布置和載荷方案，現(xiàn)在通過掛多個水袋已經(jīng)能滿足1500t的起重機的載荷試驗（見圖2所示）。

4.7 精度高

特種設備安全技術規(guī)范規(guī)定，試驗載荷的質(zhì)量誤差為±1%[3]。這就給起重機的試重塊提出了較高要求。固體試塊是很難達到這一要求的。采用試重水袋，配合高精度流量計，可準確算出水袋的重量，保證計量標準在±1%以內(nèi)，具有更高的精度，確保載荷試驗順利完成。

4.8 節(jié)約減少試驗時間

圖2 多水袋實驗

吊籠制作、混凝土塊的預制、鐵塊、鋼筋或混凝土塊的轉(zhuǎn)運都需要較長時間，不利于保證工期。而水袋載荷試驗可以大大的減少試驗時間，只需根據(jù)起重機的額定載荷掛上相應的水袋，然后將水注入水袋，不需要重復多次的掛裝，大大減少了試驗工作量，縮短了試驗工期，節(jié)約了時間成本。

5 現(xiàn)場試驗方法

筆者以100t的橋式起重機為例，來闡述水袋載荷試驗方法。按照水袋加水由少到多，重量由輕到重的特點，做載荷試驗的次序為：額定載荷、起重量限制器、動載荷試驗和靜載荷試驗。

5.1 準備工作

將起重機開至空曠處，把兩個70t的試重水袋掛上吊鉤。將注水管一頭連接水龍頭，另一頭連接水袋上的注水口，并在水龍頭的出水口連接上流量計，以便精確計算水的重量。關閉水袋底部的泄水口，防止一邊注水一邊泄水。相關人員和水袋保持安全距離。

5.2 進行額載、靜載、動載試驗和起重量限制器試驗

與采用固體試重時的要求和方法一樣，按照安全技術規(guī)范和標準的規(guī)定進行，這里不再贅述。

5.3 試驗后清理

打開水袋底部的泄水閥，將水排到河道或者蓄水池。在排水的時候要注意將排水管的底部綁住，防止因排水壓力過大，排水管亂甩打到人。水放完畢后，卸下水袋打包存放。

6 結(jié)論

載荷試重水袋有輕便、環(huán)保、節(jié)能、安全、經(jīng)濟等諸多優(yōu)點，特別適合大型起重機載荷試驗上的應用，解決了安裝單位沒有配置無法自檢的問題，檢驗單位沒有試重無法監(jiān)檢的困擾。對起重機的安全運行起著重要的作用。值得在安裝單位和檢驗機構(gòu)中推廣使用。

1 ASME B30.17-2006.American Nation Standard[S]．

2 TSG Q7016-2008起重機械安裝改造重大維修監(jiān)督檢驗規(guī)則[S]．

3 孫社教.塔式起重機檢驗風險與對策[J].中國特種設備安全,2011,27(3):27～29．

4 于春華.起重機械檢驗中安全性能指標的合理判定[J].中國特種設備安全,2011,27(11):26～28．

5 趙西城.大型起重機械制造監(jiān)檢的幾個要點[J].中國特種設備安全,2009,25(4):24～25．

The Solution to the Load Test of Large-tonnage Cranes

Lin Xiuhao
(Wenzhou Special Equipment Inspection and Research Institute Wenzhou 325000)

This paper introduces the development status and the structure of water bag test and discusses the safety, economy, energy saving, environmental protection, high precision advantages of the trial weight bag. Water bag load test method is proposed as the solution of large crane load testing.

Large Cranes Load test Block Water bag

X 941

：B

167 3－257 X(201 4)1 2－1 0－04D O I: 1 0.396 9/j.i s s n.167 3-257 X.201 4.1 2.003

林秀浩（1981～），男，碩士，責任工程師，主要研究方向起重機載荷試驗。

2014-08-12）